2020年2月13日，小米在其線上發佈會中推出了65W的氮化鎵GaN充電器，憑藉其小巧的體積以及強大的性能迅速成為充電器領域的熱門產品。
而這背後最大的功臣則是基於第三代半導體GaN的集成電路。本次小米的GaN充電器中正是採用了納微（Navitas）半導體公司的NV6115和NV6117這兩款GaN功率芯片。
事實上，目前的GaN充電器產品中，除了小米之外，華碩、Belkin、Verizon、Aukey等企業也均採用了納微公司的GaN功率芯片，納微半導體這家2014年才成立的新興企業已成為了GaN充電器領域的最大贏家。那麼納微公司到底是憑藉什麼技術如此迅速地崛起呢？本文將為您從專利的角度進行解讀。
納微半導體公司是世界上第一家也是唯一的 GaN 功率IC 公司，於 2014 年在美國加利福尼亞州 El Segundo 成立。其在成立的當年便開始了持續的專利申請。
目前，納微在全球共計佈局有98件專利，主要分佈如下圖所示，從圖中可以看到，除了在美國本土申請最多之外，其次就是在中國臺灣以及中國申請的專利數量最多，這與納微產品的目標市場是密不可分的。
法律狀態方面，納微目前申請的98件專利中已有68件授權，在實審中的有23件，另外7件已失效，這7件失效專利均是世界知識產權組織WO的專利，由於PCT期限已滿而失效。因此，納微目前還並未有被駁回的專利，可見其整體的專利質量較高。
技術方面，結合納微專利的主題、摘要以及權利要求書的內容，這98件專利主要涉及的技術方向可以分為如下圖所示幾個方向。
主要包括63件GaN驅動電路、12件功率變換器、11件GaN晶體管結構、7件無線電力傳輸、4件芯片封裝以及1件數字電路，由此可見，納微佈局專利的重點是在GaN驅動電路方面，這也與納微主推諸如NV6115、NV6117這類的GaN驅動芯片是相符合的。
同時，圖中還展示了63件GaN驅動電路相關的專利中所進一步涉及的技術內容，分別是半橋結構、單管驅動結構、電平移位電路、分佈式柵極、充電電路以及過壓保護電路。接下來我們來進一步看看以上納微所重點佈局的GaN驅動電路相關專利的具體內容。
首先需要指出的是，上述GaN驅動電路在納微的專利中更準確的表達實際上應該是集成有功率晶體管的驅動電路，這與其產品也是一致的，這種集成方式可使得電路體積縮小、減小傳輸損耗。
從上面的技術餅圖中可以看到，在GaN驅動電路中佔比最多的是半橋結構的專利，共26件，這些專利中均在其獨立權利要求中明確地限定了採用半橋結構。
專利中的電路如下圖所示，其中高低兩側的功率晶體管以及驅動器均集成在GaN襯底上，並封裝在一塊芯片內中，這也與納微半橋結構的芯片NV6252等是一致的。
在半橋結構的已授權專利中，具有代表性的是US10277048B2這一篇，其最早優先權日為2014年9月16日，申請日為2017年12月11日，共包括3個獨立權利要求，15個從屬權利要求，其中範圍較大的獨立權利要求1及其中文參考翻譯如下：
1. A half-bridge circuit comprising:a low side circuit disposed on a first semiconductor die, and including a GaN-based low side switch and a GaN-based level shift circuit; anda high side circuit disposed on a second semiconductor die, and including a GaN-based high side switch that is coupled to and controlled by the GaN-based level shift circuit.
1.一種半橋電路，包括：低側電路，其佈置在第一半導體管芯上，並且包括GaN低側開關和GaN電平移位電路；以及高側電路，其佈置在第二半導體管芯上，並且包括與GaN電平移位電路耦合並由其控制的GaN高側開關。
從上述權利要求的內容可以看到，該專利已將GaN半橋類芯片的基礎框架結構進行了保護，且保護範圍較大。
除半橋結構的專利外，納微圍繞上圖中①處內部的電平移位電路，佈局了10件專利，公開號分別為：US10530169B2、US10135275B2、TWI628780B、TWI626822B、US9722609B2、US9570927B2、US9537338B2、US9401612B2、WO2016044479A1、WO2016044481A1。圍繞上圖中②處的充電電路，佈局了2件專利，公開號分別為：US10333327B2、US9960620B2。
圍繞上圖中③處的功率晶體管，納微分別佈局了6件具有分佈式柵極晶體管的專利，公開號分別為：
TWI682515B、TWI627723B、CN106796930A、US20160056721A1、US20160056817A1、WO2016028967A1；以及2件過壓保護電路的專利，公開號分別為：US10355475B2、US20160372920A1。另外，納微申請的GaN驅動器相關的專利中，有17件根據其獨權中限定的內容是可以用於單管驅動結構的專利。而本次小米充電器中所採用的NV6115、NV6117正是隻集成有一個功率晶體管的單管驅動芯片。
筆者通過閱讀其中已授權專利的獨立權利要求，選出了最具代表性的一組專利，公開號分別為CN107005163B，TWI615699B，US9716395B2。它們均屬於同一專利族，且獨權保護範圍相同，因此下面僅對CN107005163B這件專利進行介紹。
該專利CN107005163B的最早優先權日為2014年9月16日，申請日為2015年9月16日，其中包括3組獨立權利要求，以及28個從屬權利要求，獨立權利要求1的內容如下所示，另外兩組獨權的主要特徵與其類似。
1.一種電子電路，包括：包括GaN的襯底；功率開關，形成在所述襯底上幷包括第一控制柵極和第一源極；以及驅動電路，形成在所述襯底上幷包括：多個晶體管，其中所述驅動電路的所有晶體管是相同的導電類型，耦接到所述第一控制柵極的輸出，以及電源，具有電源電壓並耦接到所述驅動電路，其中所述驅動電路的輸出能夠被驅動到所述電源電壓。
從上述權利要求的內容可以看到，該專利權利要求所限定的特徵較少，組成部件上主要包括GaN的襯底、功率開關、具有多個晶體管的驅動電路以及電源，這屬於GaN單管驅動類芯片的基本結構框架。
而特徵“其中所述驅動電路的輸出能夠被驅動到所述電源電壓”的含義為：驅動電路的最高輸出電壓可以達到電源電壓，這也是屬於目前大多數驅動器的基本要求。因此，通過這組專利，納微已將其單管驅動芯片的產品進行了很好的保護。
以上就是納微半導體公司所申請專利的簡單分析，可以看到，作為目前熱門的GaN功率IC公司，納微不僅擁有一流的核心技術，同時也具備全面的專利佈局意識，這兩方面都值得國內企業參考與學習。（文章為知識產權全產業鏈提供商超凡知識產權原創，未經授權不得轉載）
