竞逐中功率/磁共振技术 无线充电角力战再起

无线充电市场硝烟弥漫。消费者期望充电速度愈来愈快，加上穿戴装置如智慧手表应用崛起，促使WpC与A4Wp两大无线充电技术联盟快步朝向中高功率及磁共振技术发展，并先后于近期发布新版标准，较劲意味浓厚。无线充电技术阵营比拚磁共振(MagneticResonance)技术的硝烟味十足。为了在这场竞局中取得霸主地位，无线电力联盟(A4Wp)先是与电力事业联盟(pMA)联姻，而后又宣布会员厂商数目快速扩增，并发布最新版标准规范，声势扶摇直上；然而，无线充电联盟(WpC)也不让其专美于前，正积极厚实Qi中功率与磁共振技术，使得双方再度掀起新一轮战局。三星/苹果加持无线充电产值成长翻倍2015年无线充电市场将爆炸成长。市调机构IHS指出，在三星GalaxyS6与S6Edge，以及苹果AppleWatch双双采用的激励下，全球无线充电市场产值可望在今年突破17亿美元，较2014年大幅增长将近225%；预估至2019年更将冲破100亿美元大关(图1)。图12014∼2020年全球无线充电市场产值分析IHS科技电源供应和无线电源市场研究经理DavidGreen表示，2015年对于无线充电技术来说是突破性的一年。许多领导大厂在今年陆续发表的无线充电产品中，都明确展现出对无线充电功能的支援，首先是三星在今年3月的全球行动通讯大会(MWC)大会上宣布亮相的智慧型手机GalaxyS6和S6Edge，其整合Qi和pMA标准的紧密耦合(TightlyCoupled)感应式充电功能；其次是苹果推出的AppleWatch，支援专属紧密耦合感应式无线充电方案。根据IHS报告指出，今年无线电源接收器和发射器全球营收增长超过17亿美元，2014年无线电源接收器总体出货量达5,500万台，直到2024年，可望以40倍的出货成长，突破20亿台。另外，今年手持式行动电话无线电源接收器的预期出货量将超过1.2亿台，三星GalaxyS6与S6Edge是主要推手；而苹果智慧表也将刺激穿戴式无线电源接收器的出货量，可望上升至2,000万台。然而，根据2014年IHS消费者调查显示，仍有63%的消费者对无线充电的知识还不了解。对此Green则表示，大厂的产品消息发布肯定有助于提高消费者对无线充电技术的认知，同时，也可推动市场需求，但是，他认为最糟糕的情况并非消费者没听说过无线充电，而是他们仅有的使用者体验观感是负面的。若要避免消费者历经负面的使用体验必须更加重视无线充电技术的互通性，特别是WpC主导的Qi标准，以及pMA和A4Wp之间所推动的Rezence技术间的互通，即使今年pMA和A4Wp已宣布合并，也是基于互通性的考量。Green表示，终端用户较不重视这些装置的技术或标准，他们只希望能具备好的运作功能。IHS预测，直到2018年，支援一种以上的多模无线电源接收器将占据整体市场的30%，但发展到2019，紧密耦合无线充电方案的出货量将不会被松散耦合解决方案所取代，许多半导体制造商已展示这类的技术，包括支援Qi、pMA以及Rezence标准等三种标准的三模(Tri-modal)无线充电解决方案。Green进一步指出，磁共振方案拥有空间自由度上的优势，虽在支援商业化产品上相对延迟，但也增加了紧密耦合感应式解决方案更多的机会，其中包括三星新款智慧型手机的双模(Dual-Mode)无线电源接接收器。从长期来看，IHS认为直到2024年，无线充电市场的产业营收规模每年可望达150亿美元的成长，Green指出，长期发展的解决方案是否胜出仍有待观察，但双模无线充电规范在短期看来似乎是最受欢迎的解决方案。除此之外，产业界都在观察今年将发表的无线充电新产品，包括英特尔可能推出的Rezence解决方案，他认为全球将持续观望无线充电市场有史以来最大发展的一年。今年三大联盟备受瞩目的事件就是A4Wp和pMA两大组织的合并，此举不仅意味着双方将结合磁共振和磁感应技术，确保技术相容以拉拢企业，同时也威胁到WpCQi标准的地位，无线充电标准各据山头的局面是否转变，仍要视技术之相容性及三方标准规范的订定。A4Wp会员数量激增可望刺激无线充电应用自2014年国际消费性电子展(CES)至今，A4Wp会员数已加倍增长，该联盟并宣布扩大Rezence技术规范适用性，将重点放在手机、平板电脑、笔记型电脑、桌上型电脑周边等无线充电应用。A4Wp总裁KamilGrajski表示，经由发挥Rezence技术独特的能力，能快速增加其功率。A4Wp将持续朝着技术蓝图前进，进而将此创新技术扩展至消费者最关心的多元电子设备。据了解，目前A4Wp联盟会员总数已超过一百四十家，包括知名平板电脑、个人和周边品牌厂，甚至全球领导特种公司都已加入，如宏碁、佳能(Canon)、戴尔(Dell)、杜邦(Dupont)、阿联酋特种(Emirates)、富士通(Fujitsu)、鸿海(富智康)、惠普(Hp)、联想(Lenovo)、罗技(Logitech)、微软(Microsoft)和松下(panasonic)等公司都是A4Wp的成员。其中，A4Wp成员吉尔电子(GillElectronics)、英特尔(Intel)、高通(Qualcomm)、三星电机(SamsungElectro-Mechanics)和WiTricity公司，在2015年CES展上展示基于Rezence技术的示范产品，包括汽车、家庭、办公室和穿戴式产品等。继韩国SK电信(SKTelecom)和德国电信(DeutscheTelekom)等电信商投入发展无线充电后，日本领导营运商KDDI和NTTDOCOMO也加入联盟行列，显示Rezence技术的成长也吸引网路营运商关注。新版磁共振标准问世A4Wp无线充电发展添翼A4Wp推出最新Rezence基本系统标准(BaselineSystemSpecification,BSS)1.2.1版。此规范详细说明低至中功率可携式消费性电子装置的“空间自由(SpatialFreedom)”使用案例，将有助设计人员创造更多产品差异。空间自由的主要特色在于一个供电端装置可同时为多个受电装置充电，且每个装置都有不同的电源要求。Rezence技术则提供行动装置使用者放下即可离开(Drop&Go)的无线充电方式，这意味着电力接收端装置能以水平放置方式进行充电。BSS1.2.1版允许单个发送表面提供多个装置达22瓦(W)的电力输出，而接收端则定义为两个等级(Class)，包含3.5瓦到6.5瓦，可用于手机或智慧型手机。另外，BSS1.2.1版定义了系统参考模型和许多功能，包括充电端(Charger-Side)和接收端(Receiver-Side)共振器的参数(parameter)；系统元件介面；多种运作定义和相关介面的特性；基于蓝牙智慧(BluetoothSmart)技术的闭回路(Closed-Loop)功率控制和会谈管理控制协议；以及充电端和接收端运作状态机。据了解，BSS1.2.1版标准是根据A4Wp成员公司各种产品原型机(prototype)实作累积的经验、2014年插拔测试大会(plugfest)结果，以及A4Wp授权的测试实验室回馈资讯，所修改而成。联盟会员可以获得最新BSS标准草案规范、不断增加的经验证充电端共振器资料库，以及互通性和一致性测试案例。值得一提的是，BSS1.3版已于2014年11月获技术工作委员会认可，目前已进入最后正式批准作业流程，该版本进一步扩展了Rezence充电器和Rezence装置的元件功率范围，重点放在平板电脑和笔记型电脑的应用案例(UseCases)，输出功率可以往上延伸至50瓦。另外，BSS1.3版插拔测试大会和配套活动已获许多相关业者的支持，反映出A4Wp成员的高度期盼。WpC强攻中功率/磁共振巩固无线充电市场地位面对pMA和A4Wp合并，WpC已准备大举迈向中功率和磁共振发展，并预计在今年下半年正式发布Qi磁共振无线充电技术规范，强化其市场竞争力。powerbyproxi执行副总裁与技术长FadyMishriki(图2)表示，包括powerbyproxi、HTC、联发科、高通、三星、微软等三十家WpC磁共振小组成员，正致力订定Qi磁共振规范，期利用磁共振“共享模式(SharedMode)”减少多种无线充电器的制造成本。目前该规范已有草案版本，WpC将再根据会员意见进行修改，从而定订最终完整版磁共振标准。图2左起为powerbyproxi业务副总裁patKeeley、执行副总裁与技术长FadyMishriki、消费性电子事业发展副总裁TonyFrancesca。据了解，WpC为增强在无线充电市场竞争优势，日前针对中功率及磁共振发布两项规范草案，包括“VolumeII:Mediumpower”及“VolumeIII:SharedMode”。这两项新标准将可让智慧型手机实现15瓦快速无线充电，并以单一发送器(Transmitter)实现最多八个装置同时无线充电的“共享模式”(图3)，提高充电空间自由度并减少无线充电发送器布建成本。图3WpC磁共振“共享模式”能实现单一发送器对最多八个装置同时无线充电。Mishriki进一步说明，智慧型手机具备一定的热预算(HeatBudget)，如当初iphone刚推出时，其所需功率仅3瓦，直至今日产品功率需求增加，HTC等商品都需要10瓦以上，而该公司现在则已能提供两个装置到15瓦的功率，且具备优异的散热表现。针对更高功率的无线充电发展，WpC也成立了“厨房小组(KitchenWorkingGroup)”制定相关标准，期达到全面性的空间自由(FullSpatialFreedom)，例如，针对厨房相关装备提供1,000瓦的高功率输出。对于A4Wp及pMA的合并是否将冲击WpC的发展？Mishriki认为，过去4年A4Wp在市场上并无任何产品出现，而pMA的产品量很少，相较之下WpC的Qi产品出货量则高达一百万件，因此WCp的市场地位及普及性是难以被取代的。不仅如此，WpC的Qi系统在充电效率与功耗表现也相对突出。Mishriki分析，A4Wp标准使用6.78MHz频率，其半导体快速开关切换(Switch)，消耗的功率也很大；而WpC利用100k-200kHz是相对较低的频率，功耗也比较小；平均而言，Qi系统充电效率可达67%，最大更高达71%。此外，WpC的Qi磁共振系统在发送器没有充电的时候是关掉的，装置会处于待机(Stand-by)状态，等到有其他的干扰、异物或须充电的东西放上来，发送器就会醒来并进行扫描，若侦测结果是异物，系统就会再次关掉，减少功耗。Mishriki强调，WpC以创新的磁共振技术及中高功率为发展目标，盼以Qi标准满足多重装置的应用需求，进而改变消费者插座充电的使用习惯，改以无线充电的方式走向联网时代。综观两大阵营的近期动态，可看出无线充电技术正快步朝中高功率、更大空间摆放自由度以及多重装置同时充电等方向发展，可望为使用者带来更方便快速的充电体验。