作者：電子創新網張國斌
近幾年，隨著氮化鎵、碳化硅等第三代功率半導體技術日益成熟，加上PD3.1 標準進一步推動了PD快充標準的通用性和普及率，快充市場被PD標準統一已經是大勢所趨，在華為、蘋果、OPPO、小米、VIVO等眾多廠商推動下，快充技術從手機擴展到顯示器、筆記本電腦、電動工具、個人護理、新能源汽車、戶外電源、IOT設備等，蘋果就在其Macbook Pro 2021上搭載了最新的PD3.1新標準。
據BCCResearch數據顯示，預計2022年快充滲透率將提升至24%，市場規模將達到27.43億美元。受下游市場需求拉動，快充芯片市場需求呈現爆炸性增長，但機會永遠都給與有準備的人，PD快充市場爆發讓在這個領域已經深耕十年的芯海科技快速進入了收獲期。
PD快充協議的發展
在分析芯海科技的PD芯片之前我們先回顧一下PD標準的變遷，這樣更有助于我們理解芯海十年磨一劍的歷程。
2010年，USB-IF協會下屬的BC（Battery Charging）小組制定BC1.2（Battery Charging V1.2）協議，主要用于規范電池充電的需求，該協議最早基于USB2.0協議來實現。后來的QC、AFC、SCP、FCP等幾乎所有的私有快充標準（蘋果除外）都是從BC1.2延申而來。
2012年7月，USB-IF發布了基于當時普遍存在的USB-A和USB-B接口的USB PD1.0標準，描繪了通過USB 3.0 和USB 2.0 接口最高可達100W供電能力的美好前景。
2014年8月，USB-IF協會發布了具有革命性意義的Type-C 1.0接口標準和USB PD2.0 標準，通過USB-C連接器和在線纜中增加CC通信線，實現了功率雙向傳輸和最大100W供電，解決了USB PD1.0實行中遇到的難點。
2015年底，USB-IF協會推出了USB PD3.0標準，并在2017年2月發布了USB PD3.0標準的重要更新，在USB PD3.0標準的基礎上增加了可編程電源PPS。
2021年5月，USB-IF協會發布了最新的USB PD3.1快充標準，這是6年后USB PD快充技術的一次重大更新。USB PD3.1標準新增了28V、36V、48V三個拓展輸出電壓，并將最大輸出功率提升至240W。此外還在拓展功率范圍中增加了三組可調電壓檔（簡稱AVS），分別為15V-28V 5A、15V-36V 5A以及15V-48V 5A。
USB PD3.1把USB PD的應用由傳統的手機和筆記本電腦供電，擴充到便攜式設備、物聯網設備、智能家居、通信和安防設備、汽車和醫療等領域，它讓USB PD將成為真正大一統的供電標準，也是在這個背景下，許多業者開始進入PD芯片領域。
芯海科技十年磨一劍
回顧芯海科技在PD快充方面的研發歷程，儼然是伴隨著PD標準的發展史。
在智能手機走熱尤其是蘋果iPhone手機推出以后，智能手機的續航成為一個痛點，于是，充電寶開始走熱，2011年，芯海科技就開始研發軟件三合一充電寶里的主控芯片CSU8RP3119B，這顆芯片曾經市占率高達50%！
2015年，芯海PD的主控芯片推出，當時市面比較流行的是高通的QC2.0、QC3.0，芯海科技經過分析也選擇跟進Type-C PD協議，初步完成產品布局，現在看來，這個決定非常正確。
2016年，芯海科技推出了支持PD2.0的CSS34P16，這是一顆通用的高性價比PD芯片，目前該芯片仍在持續出貨。
2017年PD3.0標準發布，芯海科技也同步規劃了PD3.0的芯片產品。2018年上半年，芯海科技CS32G020通過了PD3.0認證，這也是目前芯海PD的明星產品，一顆芯片可以支持雙通道，支持兩個Type-C接口，其產品規劃相當超前。
時間到了2019年，當時智能手機依然以QC協議居多，PD快充還沒有普及，隨著蘋果發布iPhone8手機開始慢慢替換到Type-C接口，快充市場開始發生緩慢的改變，到2020~2021年，手機PD爆發。
2021年5月，USB-IF協會發布了最新的USB PD3.1快充標準，引爆了整個會場，快充從手機蔓延到多個領域，而芯海的快充芯片猶如天女散花般從CS32G020演進到多個專用PD芯片，如針對電源的CSU3AF10，針對PC領域的CS32G051，芯海還將推出針對車規的快充芯片。
芯海PC快充芯片CS32G051迅速起量
CS32G051是芯海科技今年6月推出的國內首款滿足筆記本應用場景的高性能32位PD協議芯片。該產品集成多種協議棧，融合快速充電技術規范 UFCS，除了PD協議外，還可以支持到SCP、AFC、QC2.0/3.0等眾多快充協議，帶來超強兼容的快充體驗。同時，該芯片還具備強大數據管理，支持多種ALT Mode，幫助終端產品在超強快充兼容的同時，做到高清數據傳輸及多屏互動。在應用場景上，CS32G051具有高集成度、更安全及易開發的特性，不僅能滿足筆記本C口管家的基本需求，同時擴展更多外設資源，可適配不同的SOC和不同的應用場景。
CS32G051推出后迅速獲得客戶認可，國內某知名筆記本大廠迅速下單，同時，芯海科技也獲得了英特爾的大力支持，推廣該芯片在PC領域的普及。
芯海科技的PD芯片也在顯示器、手機等領域獲得采用，最新的Redmi顯示器 27英寸 4K顯示器就采用了芯海科技的PD芯片CS32G020。
目前已經有多家頭部顯示器與手機廠商以及汽車工業客戶導入了芯海PD快充方案。
具體來說，CS32G051有如下特點：
CS32G051是適用于PC應用的USB Type-C和USB PD控制器。集成了Type-C CC 和USB PD所有功能，HPD檢測模塊，SBU Switch，USB2.0 MUX，USB BC1.2。同時還集成了多種手機的快充協議，以增強終端設備的充電兼容性。
1、USB PD控制器
-符合USB PD3.1標準，支持PPS功能
-支持PD3.1 FRS功能
-支持被配置為DFP，UFP或DRP
2、符合USB Type-C規范
-集成2組CC口（CC1_A/CC2_A，CC1_B/CC2_B）
-線纜鏈接和方案檢測
-支持900mA、1.5A或3A廣播
-集成VCONN MOSFETs，支持OCP，帶載300mA，600mA過流保護
-做UFP時可自動進行充電能力檢測
-支持Dead Battery檢測
3、其他快充協議
-QC2.0、QC3.0、QC4+
-FCP、SCP、SSCP、AFC
-BC1.2、Apple Mode
4、集成Analog Mux
-1組SBU Switch For AUX_P/N
-1組USB2.0 MUX For DP/DM,2:1，滿足480Mbps的通信要求
5、MCU資源豐富
-12K SRAM，256K Flash（支持雙區分配）
-4組I2C/SMBUS，支持主/從
-26個GPIO
6、封裝：QFN32（4mm*4mm*0.75mm）
全功能覆蓋，正面PK國際廠商
目前，PD市場已經吸引眾多玩家入場，多家廠商推出來支持PD協議的快充芯片，如天德鈺、英集芯、南芯、智融、慧能泰等，相比較而言，國內其他廠商產品大多數都是電源應用為主導，由電源芯片+協議構成，但芯海科技的產品直接對標國際同類產品，產品最大亮點是針對全功能Type-C 的PD主控芯片，相對而言應用更廣泛。
此外，芯海科技的產品是完全通過雙向認證，這是最體現實力的，例如充電器對PD認證測試單向認證要求是100多項內容，而做雙向對PD認證測試項的要求大概是單項的3~4倍。這僅僅是做電源，如果要做數據傳輸則會有1000多項測試，比電源要高10倍！
在USB-IF PD認證中，難度最高要數PD-HOST端的認證，PD-HOST認證既需要做DRP雙向，又需要支持ALT Mode的相關測試，ALT Mode 包括DP、USB4.0, TBT等，相對于單一的PD電源產品，PD-HOST無論是從系統的復雜度還是協議的復雜度都比PD電源產品難度高很多，這也是為什么PD-HOST一直被臺系和美系占據的原因之一。芯海能夠從PD電源領域跨入到PD-HOST領域，是芯海對PD協議長期耕耘，在PD領域經過多年技術積累體現。
PD前景光明，芯海任重道遠
芯海科技董事長盧國建曾在華為海思的前身華為ASIC部門工作多年，他深諳“板凳要坐十年冷”的道理，一款IC爆款產品的背后凝結的多年的潛心投入，PD3.1代表的是未來一個大市場，芯海科技能抓住了新興大趨勢也是長期投入的回報，今年上半年，某國產筆記本電腦成為黑馬，芯海PD芯片獲得海量訂單，這是對創新者投入的激勵，希望本土更多廠商布局長遠，抓住未來大機遇！
