2024年起欧盟将统一使用Type-C充电接口。苹果引以为傲的Lightning接口为何被吐槽“龟速”？此次改变将会为国产化替代提供哪些机会？
撰文/记者 赵天宇 编辑/刘昭
采访专家
王燕（清华大学集成电路学院教授、模型模拟团队负责人）
刘占强（中科院上海硅酸盐研究所高级工程师）
欧洲理事会当地时间24日批准，自2024年起各类在欧盟范围内销售的手机、平板、数码相机等电子设备都必须统一使用Type- C充电接口，消费者在购买电子设备时还可以自行选择是否另外购买充电器。笔记本电脑使用统一充电接口被允许有40个月的宽限期。据测算，此举可每年减少11000吨电子垃圾。
据美国CNBC网站报道，苹果公司全球营销高级副总裁格雷格•乔斯维亚克当地时间25日表示，苹果公司将“不得不遵守”欧盟有关电子设备统一充电接口的规定。这也再次佐证了“从Phone 15开始，新机型将采用type-c取代目前Lightning充电接口”的传言。
对于苹果而言，独特的生态系统是其参与市场竞争的有利资源，这其中也包括与众不同的充电线接口。但随着时代改变和科技的进步，技术水平迟滞不前、充电速度较慢的Lightning接口已成为用户吐槽的热点。
苹果“改嫁”type-c的背后，映射出的正是近年来手机厂商和科技企业在充电（接口）领域竞争的加速，以及充电设备芯片化、智能化的大趋势。当然，这也给国产化替代提供了更多机会。
Lightning接口：被时代抛弃的前浪
2012年9月，苹果发布了iPhone 5，与之一起诞生的还有苹果专用的全新一代接口Lightning。与当时安卓阵营主流的microUSB 接口相比，Lightning 接口体积小巧的同时，插拔不分正反，并取消了耳机孔，同步支持音频信号传输。
十年前，智能手机刚刚起步，Lightning接口集科技感和设计感于一体，在当时是近乎跨时代的存在，迅速成为一众苹果移动设备的标配。
但USB相关技术也并非原地踏步，在Lightning的刺激下，它表现出更强的求生欲和进步速度。
USB2.0时代，标准USB接口无法适应轻薄便携的移动设备，因此就出现了mini USB和Micro USB接口：面向移动设计，轻薄小巧，性能和标准的USB 2.0接口相差不大。
▲type-c接口与lightning接口（图片来源/DIGNITED）
到了USB3.0时代，借鉴苹果Lightning接口的正反插，2014年速度更快、兼容性更好的USB Type-C接口正式诞生。
与前代产品相比，Type-C接口触点数量大大增加，共有24个引脚，成中心对称分布，从而实现正插与反插时设备都能成功识别。不仅是正反插，触点增加以后，Type-C在传输及充电速度上都得到了大幅提升，并且支持双向充电；最高4K分辨率的视频输出；还有外接和转接功能。
尤其是在充电上，由于Type-C够承受更高的电压和电流，加上充电协议的加持，目前最高速率已经可以突破120W，44W以上的快充成为标配。
反观苹果的Lightning接口，虽然支持正反插，但只有8个针脚工作，且能承受的最大电流只有3A。如此一来，用户最关心的充电功率，上限被锁死在33W。
▲type-c与lightning接口对比示意图（图片来源/ifanr）
在百瓦快充当道的2022年，Lightning的充电速率只能称之为“龟速”，甚至赶不上USB 2.0 时代，最高支持36W充电的接口。
苹果手机的充电有多慢？以iphone12为例，官方给出的数据，在使用原装充电线充电头的情况下，大约需要1个半小时。但许多用户的反馈却是，比1.5小时还要慢。
用户魏先生表示，用原装苹果20W充电头，从0%开始，完全充满花了大约2个小时，严重影响了使用效率；如果用网购平台随便购买充电线，邓小姐告诉记者，2个小时大约只能充电65%，她认为，这个速度甚至比不上自己新能源汽车的快充。
对比国产安卓手机，越来越多的产品已经支持100w以上快充，且不需要额外购买充电头，3分钟可充电30%，5分钟可充电50%，15分钟可充电100%的时代已经到来………
苹果为何不改良Lightning接口，或者转用Type-C从而提升充电速度呢？业内人士指出，这与苹果手机本身设计有关：苹果手机内部零件空间寸土寸金，Type-C接口相比LighTIng接口，面积大了一倍多，这对于设计上精密严谨的iPhone来说，牵一发而全全身。研究近几代iPhone手机的设计不难发现，保守已经成为主流。
生态利润也是苹果坚持使用Lightning的重要原因：已经使用了十年时间的Lightning，让苹果把卖数据线做成了一门生意：以 Apple Watch、AirPods 和 Lightning 数据线为主的其他硬件收入每年可以为苹果带来 350 亿美元以上的营收，几乎占到全年近2000亿营收额的1/6。
加密芯片背后的封锁与反抗
纵然Lightning接口已经严重落伍，但在巨大利润和严苛成本之下，苹果也没有改用Type-C的充足理由。甚至为了维护Lightning接口的正统，苹果还推出了严苛的MFi认证。
MFi是Made For iOS的意思，数据线生产厂商只有经过MFi认证并向苹果提交计划缴费以后，才能“光明正大”的生产正品数据线。这让一根数据线成本抬升到15元人民币左右，如果再算上认证成本、设备成本、物流成本、销售费用，正版数据线自然价格不菲。
绕开MFi认证行不行？苹果数据线绝非一根普通的电线，它的科技含量相当高，充电头上排布了四块芯片，可谓方寸之间，列阵千军万马。
（图片来源/视觉中国）
四块芯片当中，NX20P3A1UK负责控制功率开关，这颗芯片工艺流程复杂，封装水平也比较高，国内工厂生产较为困难；另一块SN2025是加密芯片，且加密程度相当高，它通过和苹果设备上的芯片“对暗号”来确认彼此的身份。
厂家只有在经过MFI认证后，才能从指定代理处购买到指定数量的芯片，只有贴着MFi认证的数据线才可以和 iPhone 配合工作，没有例外。所以业界把苹果的这颗加密芯片叫做“魔鬼芯片”。
在 Lightning 接口刚刚推出的时候，一根苹果认证的数据线可以买到200元人民币，而其中很大一部分利润都被苹果分走了。反过来，如果能复制出“魔鬼芯片”，数据线售价就可以大幅降低。
据调查，目前在广东、深圳等地，一条苹果芯片破解产业链已经成型：黑客破解芯片漏洞以后，厂商复刻或者模拟其核心功能，生产盗版的识别芯片，山寨数据线厂商从破解芯片供应商手中拿货，最后组装成数据线，销往各地，成为了电商平台当中“9.9元包邮”的一众产品。
但这种方法无法解决iOS 每一次升级后，苹果修复漏洞的问题。数据线验证的漏洞也会随着系统升级而被修补，这根线会立刻失去作用，其克隆的几十万根数据线也就统统失效了。
这也解释了为什么很多“支持快充”的数据线买来时候很好用，而大约一到两个月之后，就会出现充电速度下降、被报警的现象，有些数据线再过一两个月干脆就不能使用了。
（图片来源/Chinadaily）
在清华大学集成电路学院教授、模型模拟团队负责人王燕看来，从芯片加密的角度理解，苹果的MFi认证，实质上进行的就是一种技术层面的“封锁”和“垄断”。但在消费电子产品快速发展、快充技术不断进步的当下，这种技术封锁已经毫无价值，这也是迫使苹果转向USB的重要原因。
中科院上海硅酸盐研究所高级工程师刘占强认为，苹果从 Lightning接口转向Type-C的传闻已经有很多年了，实际上苹果的三大主销产品（iPhone/Mac/iPad）当中，最新款的电脑和平板已经更换了Type-C接口。在数据线接口和快充协议不断推行标准化的当下，这是一种大势所趋，也是有利于消费者使用习惯的好事。
（图片来源/视觉中国）
“改嫁”type-c，国产化替代迎来新机会
消费层面以外，苹果“改嫁”type-c的背后，映射出的正是近年来充电设备芯片化、智能化的大趋势。苹果统一使用USB接口以后，将给以氮化镓为原材料的第三代半导体充电设备，提供广阔的发展空间，并加速主要零部件国产化替代的进程。
氮化镓，化学式 GaN，是氮（N）和镓（Ga）的化合物，被誉为第三代半导体材料。GaN 材料系列具有低的热产生率和高的击穿电场，是研制高温大功率电子器件的重要材料，未来在数据中心、新能源汽车充电等领域应用广泛。
在消费电子领域，氮化镓充电器功率更大，体积更小，充电速度更快。为什么有的手机能够实现100W乃至120W快充？这背后离不开氮化镓充电器的支持。
记者了解到，从2020年开始，氮化镓快充商业化进程全面铺开：目前已有数十家主流电源厂商，例如绿联、品胜等都开辟了氮化镓快充产品线，华为、小米、三星、联想等知名手机/笔电品牌也先后入局。
“芯片是快充之本，氮化镓充电器的核心正是氮化镓功率芯片。”王燕告诉记者，氮化镓芯片包括功率芯片和控制芯片，全球范围内已有纳微、英诺赛科、英飞凌等数十家供应商。
（图片来源/视觉中国）
在半导体国产化的大背景下，当下国内芯片厂商已经陆续实现了普通快充电源芯片的国产化替代。得益于较早布局，第三代半导体产业发展迅速，国内厂商在氮化镓功率芯片领域，技术方案已经相对成熟，为快充领域发展提供了良好支撑。
当下中国已成为世界上最大的快充充电器生产国，也是快充芯片重要的供应商之一：数据显示，iPhone手机2021年出货量达到2.39亿部，位居世界第二。假如这2亿部手机全部换用支持快充的type-c接口，一个巨大的快充消费市场，将给中国企业带来全新的机遇。
但王燕同时指出，当下氮化镓充电器的难点，仍在氮化镓控制芯片的研发和生产制造：由于技术壁垒和国产工艺水平限制，过去几年当中控制芯片自主化程度不高，有相当一部分芯片是国外进口。
“只有实现氮化镓控制技术的突破，才能把整个氮化镓快充市场的主动权掌握在自己手中。实现氮化镓充电器全面国产化，氮化镓控制芯片是关键，提升产线产能水平则是重中之重。”
据了解，国内目前有南芯半导体、美思迪赛、亚成微、杰华特等多家电源芯片厂商布局了氮化镓控制器产品线，多款基于国产控制器开发的氮化镓快充产品已经问世。未来在苹果转用type-c接口的刺激下，必将进一步加速发展，扩大市场规模同时，极大丰富快充电源厂商的选型需求。
出品：科普中央厨房
监制：北京科技报 | 北科传媒
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