《電子技術(shù)應(yīng)用》
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競(jìng)逐中功率/磁共振技術(shù) WPC/A4WP角力戰(zhàn)再起

2015-05-19

  無(wú)線充電市場(chǎng)硝煙彌漫。消費(fèi)者期望充電速度愈來(lái)愈快,加上穿戴裝置如智慧手表應(yīng)用崛起,促使WPC與A4WP兩大無(wú)線充電技術(shù)聯(lián)盟快步朝向中高功率及磁共振技術(shù)發(fā)展,并先后于近期發(fā)布新版標(biāo)準(zhǔn),較勁意味濃厚。

  無(wú)線充電技術(shù)陣營(yíng)比拚磁共振(Magnetic Resonance)技術(shù)的硝煙味十足。為了在這場(chǎng)競(jìng)局中取得霸主地位,無(wú)線電力聯(lián)盟(A4WP)先是與電力事業(yè)聯(lián)盟(PMA)聯(lián)姻,而后又宣布會(huì)員廠商數(shù)目快速擴(kuò)增,并發(fā)布最新版標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,聲勢(shì)扶搖直上;然而,無(wú)線充電聯(lián)盟(WPC)也不讓其專(zhuān)美于前,正積極厚實(shí)Qi中功率與磁共振技術(shù),使得雙方再度掀起新一輪戰(zhàn)局。

  三星/蘋(píng)果加持 無(wú)線充電產(chǎn)值成長(zhǎng)翻倍

  2015年無(wú)線充電市場(chǎng)將爆炸成長(zhǎng)。市調(diào)機(jī)構(gòu)IHS指出,在三星Galaxy S6與S6 Edge,以及蘋(píng)果Apple Watch雙雙采用的激勵(lì)下,全球無(wú)線充電市場(chǎng)產(chǎn)值可望在今年突破17億美元,較2014年大幅增長(zhǎng)將近225%;預(yù)估至2019年更將沖破100億美元大關(guān)。

  IHS科技電源供應(yīng)和無(wú)線電源市場(chǎng)研究經(jīng)理David Green表示,2015年對(duì)于無(wú)線充電技術(shù)來(lái)說(shuō)是突破性的一年。許多領(lǐng)導(dǎo)大廠在今年陸續(xù)發(fā)表的無(wú)線充電產(chǎn)品中,都明確展現(xiàn)出對(duì)無(wú)線充電功能的支援,首先是三星在今年3月的全球行動(dòng)通訊大會(huì)(MWC)大會(huì)上宣布亮相的智慧型手機(jī)Galaxy S6和S6 Edge,其整合Qi和PMA標(biāo)準(zhǔn)的緊密耦合(Tightly Coupled)感應(yīng)式充電功能;其次是蘋(píng)果推出的Apple Watch,支援專(zhuān)屬緊密耦合感應(yīng)式無(wú)線充電方案。

  根據(jù)IHS報(bào)告指出,今年無(wú)線電源接收器和發(fā)射器全球營(yíng)收增長(zhǎng)超過(guò)17億美元,2014年無(wú)線電源接收器總體出貨量達(dá)5,500萬(wàn)臺(tái),直到2024年,可望以40倍的出貨成長(zhǎng),突破20億臺(tái)。

  另外,今年手持式行動(dòng)電話無(wú)線電源接收器的預(yù)期出貨量將超過(guò)1.2億臺(tái),三星Galaxy S6與S6 Edge是主要推手;而蘋(píng)果智慧表也將刺激穿戴式無(wú)線電源接收器的出貨量,可望上升至2,000萬(wàn)臺(tái)。

  然而,根據(jù)2014年IHS消費(fèi)者調(diào)查顯示,仍有63%的消費(fèi)者對(duì)無(wú)線充電的知識(shí)還不了解。對(duì)此Green則表示,大廠的產(chǎn)品消息發(fā)布肯定有助于提高消費(fèi)者對(duì)無(wú)線充電技術(shù)的認(rèn)知,同時(shí),也可推動(dòng)市場(chǎng)需求,但是,他認(rèn)為最糟糕的情況并非消費(fèi)者沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò)無(wú)線充電,而是他們僅有的使用者體驗(yàn)觀感是負(fù)面的。

  若要避免消費(fèi)者歷經(jīng)負(fù)面的使用體驗(yàn)必須更加重視無(wú)線充電技術(shù)的互通性,特別是WPC主導(dǎo)的Qi標(biāo)準(zhǔn),以及PMA和A4WP之間所推動(dòng)的Rezence技術(shù)間的互通,即使今年P(guān)MA和A4WP已宣布合并,也是基于互通性的考量。Green表示,終端用戶(hù)較不重視這些裝置的技術(shù)或標(biāo)準(zhǔn),他們只希望能具備好的運(yùn)作功能。

  IHS預(yù)測(cè),直到2018年,支援一種以上的多模無(wú)線電源接收器將占據(jù)整體市場(chǎng)的30%,但發(fā)展到2019,緊密耦合無(wú)線充電方案的出貨量將不會(huì)被松散耦合解決方案所取代,許多半導(dǎo)體制造商已展示這類(lèi)的技術(shù),包括支援Qi、PMA以及Rezence標(biāo)準(zhǔn)等三種標(biāo)準(zhǔn)的三模(Tri-modal)無(wú)線充電解決方案。Green進(jìn)一步指出,磁共振方案擁有空間自由度上的優(yōu)勢(shì),雖在支援商業(yè)化產(chǎn)品上相對(duì)延遲,但也增加了緊密耦合感應(yīng)式解決方案更多的機(jī)會(huì),其中包括三星新款智慧型手機(jī)的雙模(Dual-Mode)無(wú)線電源接接收器。

  從長(zhǎng)期來(lái)看,IHS認(rèn)為直到2024年,無(wú)線充電市場(chǎng)的產(chǎn)業(yè)營(yíng)收規(guī)模每年可望達(dá)150億美元的成長(zhǎng),Green指出,長(zhǎng)期發(fā)展的解決方案是否勝出仍有待觀察,但雙模無(wú)線充電規(guī)范在短期看來(lái)似乎是最受歡迎的解決方案。除此之外,產(chǎn)業(yè)界都在觀察今年將發(fā)表的無(wú)線充電新產(chǎn)品,包括英特爾可能推出的Rezence解決方案,他認(rèn)為全球?qū)⒊掷m(xù)觀望無(wú)線充電市場(chǎng)有史以來(lái)最大發(fā)展的一年。

  今年三大聯(lián)盟備受矚目的事件就是A4WP和PMA兩大組織的合并,此舉不僅意味著雙方將結(jié)合磁共振和磁感應(yīng)技術(shù),確保技術(shù)相容以拉攏企業(yè),同時(shí)也威脅到WPC Qi標(biāo)準(zhǔn)的地位,無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)各據(jù)山頭的局面是否轉(zhuǎn)變,仍要視技術(shù)之相容性及三方標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的訂定。

  A4WP會(huì)員數(shù)量激增 可望刺激無(wú)線充電應(yīng)用

  自2014年國(guó)際消費(fèi)性電子展(CES)至今,A4WP會(huì)員數(shù)已加倍增長(zhǎng),該聯(lián)盟并宣布擴(kuò)大Rezence技術(shù)規(guī)范適用性,將重點(diǎn)放在手機(jī)、平板電腦、筆記型電腦、桌上型電腦周邊等無(wú)線充電應(yīng)用。

  A4WP總裁Kamil Grajski表示,經(jīng)由發(fā)揮Rezence技術(shù)獨(dú)特的能力,能快速增加其功率。A4WP將持續(xù)朝著技術(shù)藍(lán)圖前進(jìn),進(jìn)而將此創(chuàng)新技術(shù)擴(kuò)展至消費(fèi)者最關(guān)心的多元電子設(shè)備。

  據(jù)了解,目前A4WP聯(lián)盟會(huì)員總數(shù)已超過(guò)一百四十家,包括知名平板電腦、個(gè)人和周邊品牌廠,甚至全球領(lǐng)導(dǎo)航空公司都已加入,如宏碁、佳能(Canon)、戴爾(Dell)、杜邦(DuPont)、阿聯(lián)酋航空(Emirates)、富士通(Fujitsu)、鴻海(富智康)、惠普(HP)、聯(lián)想(Lenovo)、羅技(Logitech)、微軟(Microsoft)和松下(Panasonic)等公司都是A4WP的成員。其中,A4WP成員吉爾電子(Gill Electronics)、英特爾(Intel)、高通(Qualcomm)、三星電機(jī)(Samsung Electro-Mechanics)和WiTricity公司,在2015年CES展上展示基于Rezence技術(shù)的示范產(chǎn)品,包括汽車(chē)、家庭、辦公室和穿戴式產(chǎn)品等。

  繼韓國(guó)SK電信(SK Telecom)和德國(guó)電信(Deutsche Telekom)等電信商投入發(fā)展無(wú)線充電后,日本領(lǐng)導(dǎo)營(yíng)運(yùn)商KDDI和NTT DOCOMO也加入聯(lián)盟行列,顯示Rezence技術(shù)的成長(zhǎng)也吸引網(wǎng)路營(yíng)運(yùn)商關(guān)注。

  新版磁共振標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)世 A4WP無(wú)線充電發(fā)展添翼

  A4WP推出最新Rezence基本系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)(Baseline System Specification, BSS)1.2.1版。此規(guī)范詳細(xì)說(shuō)明低至中功率可攜式消費(fèi)性電子裝置的“空間自由(Spatial Freedom)”使用案例,將有助設(shè)計(jì)人員創(chuàng)造更多產(chǎn)品差異。

  空間自由的主要特色在于一個(gè)供電端裝置可同時(shí)為多個(gè)受電裝置充電,且每個(gè)裝置都有不同的電源要求。Rezence技術(shù)則提供行動(dòng)裝置使用者放下即可離開(kāi)(Drop & Go)的無(wú)線充電方式,這意味著電力接收端裝置能以水平放置方式進(jìn)行充電。 BSS 1.2.1版允許單個(gè)發(fā)送表面提供多個(gè)裝置達(dá)22瓦(W)的電力輸出,而接收端則定義為兩個(gè)等級(jí)(Class),包含3.5瓦到6.5瓦,可用于手機(jī)或智慧型手機(jī)。

  另外,BSS 1.2.1版定義了系統(tǒng)參考模型和許多功能,包括充電端(Charger-Side)和接收端(Receiver-Side)共振器的參數(shù)(Parameter);系統(tǒng)元件介面;多種運(yùn)作定義和相關(guān)介面的特性;基于藍(lán)牙智慧(Bluetooth Smart)技術(shù)的閉回路(Closed-Loop)功率控制和會(huì)談管理控制協(xié)議;以及充電端和接收端運(yùn)作狀態(tài)機(jī)。

  據(jù)了解,BSS 1.2.1版標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)A4WP成員公司各種產(chǎn)品原型機(jī)(Prototype)實(shí)作累積的經(jīng)驗(yàn)、2014年插拔測(cè)試大會(huì)(Plugfest)結(jié)果,以及A4WP授權(quán)的測(cè)試實(shí)驗(yàn)室回饋資訊,所修改而成。聯(lián)盟會(huì)員可以獲得最新BSS標(biāo)準(zhǔn)草案規(guī)范、不斷增加的經(jīng)驗(yàn)證充電端共振器資料庫(kù),以及互通性和一致性測(cè)試案例。

  值得一提的是,BSS 1.3版已于2014年11月獲技術(shù)工作委員會(huì)認(rèn)可,目前已進(jìn)入最后正式批準(zhǔn)作業(yè)流程,該版本進(jìn)一步擴(kuò)展了Rezence充電器和Rezence裝置的元件功率范圍,重點(diǎn)放在平板電腦和筆記型電腦的應(yīng)用案例(Use Cases),輸出功率可以往上延伸至50瓦。另外,BSS 1.3版插拔測(cè)試大會(huì)和配套活動(dòng)已獲許多相關(guān)業(yè)者的支持,反映出A4WP成員的高度期盼。

  WPC強(qiáng)攻中功率/磁共振 鞏固無(wú)線充電市場(chǎng)地位

  面對(duì)PMA和A4WP合并,WPC已準(zhǔn)備大舉邁向中功率和磁共振發(fā)展,并預(yù)計(jì)在今年下半年正式發(fā)布Qi磁共振無(wú)線充電技術(shù)規(guī)范,強(qiáng)化其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

  PowerbyProxi執(zhí)行副總裁與技術(shù)長(zhǎng)Fady Mishriki(圖2)表示,包括PowerbyProxi、HTC、聯(lián)發(fā)科、高通、三星、微軟等三十家WPC磁共振小組成員,正致力訂定Qi磁共振規(guī)范,期利用磁共振“共享模式(Shared Mode)”減少多種無(wú)線充電器的制造成本。目前該規(guī)范已有草案版本,WPC將再根據(jù)會(huì)員意見(jiàn)進(jìn)行修改,從而定訂最終完整版磁共振標(biāo)準(zhǔn)。

  據(jù)了解,WPC為增強(qiáng)在無(wú)線充電市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),日前針對(duì)中功率及磁共振發(fā)布兩項(xiàng)規(guī)范草案,包括“Volume II: Medium Power”及“Volume III: Shared Mode”。這兩項(xiàng)新標(biāo)準(zhǔn)將可讓智慧型手機(jī)實(shí)現(xiàn)15瓦快速無(wú)線充電,并以單一發(fā)送器(Transmitter)實(shí)現(xiàn)最多八個(gè)裝置同時(shí)無(wú)線充電的“共享模式”,提高充電空間自由度并減少無(wú)線充電發(fā)送器布建成本。

  Mishriki進(jìn)一步說(shuō)明,智慧型手機(jī)具備一定的熱預(yù)算(Heat Budget),如當(dāng)初iPhone剛推出時(shí),其所需功率僅3瓦,直至今日產(chǎn)品功率需求增加,HTC等商品都需要10瓦以上,而該公司現(xiàn)在則已能提供兩個(gè)裝置到15瓦的功率,且具備優(yōu)異的散熱表現(xiàn)。

  針對(duì)更高功率的無(wú)線充電發(fā)展,WPC也成立了“廚房小組(Kitchen Working Group)”制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),期達(dá)到全面性的空間自由(Full Spatial Freedom),例如,針對(duì)廚房相關(guān)裝備提供1,000瓦的高功率輸出。

  對(duì)于A4WP及PMA的合并是否將沖擊WPC的發(fā)展?Mishriki認(rèn)為,過(guò)去4年A4WP在市場(chǎng)上并無(wú)任何產(chǎn)品出現(xiàn),而PMA的產(chǎn)品量很少,相較之下WPC的Qi產(chǎn)品出貨量則高達(dá)一百萬(wàn)件,因此WCP的市場(chǎng)地位及普及性是難以被取代的。

  不僅如此,WPC的Qi系統(tǒng)在充電效率與功耗表現(xiàn)也相對(duì)突出。Mishriki分析,A4WP標(biāo)準(zhǔn)使用6.78MHz頻率,其半導(dǎo)體快速開(kāi)關(guān)切換(Switch),消耗的功率也很大;而WPC利用100k-200kHz是相對(duì)較低的頻率,功耗也比較??;平均而言,Qi系統(tǒng)充電效率可達(dá)67%,最大更高達(dá)71%。

  此外,WPC的Qi磁共振系統(tǒng)在發(fā)送器沒(méi)有充電的時(shí)候是關(guān)掉的,裝置會(huì)處于待機(jī)(Stand-by)狀態(tài),等到有其他的干擾、異物或須充電的東西放上來(lái),發(fā)送器就會(huì)醒來(lái)并進(jìn)行掃描,若偵測(cè)結(jié)果是異物,系統(tǒng)就會(huì)再次關(guān)掉,減少功耗。

  Mishriki強(qiáng)調(diào),WPC以創(chuàng)新的磁共振技術(shù)及中高功率為發(fā)展目標(biāo),盼以Qi標(biāo)準(zhǔn)滿(mǎn)足多重裝置的應(yīng)用需求,進(jìn)而改變消費(fèi)者插座充電的使用習(xí)慣,改以無(wú)線充電的方式走向聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。

  綜觀兩大陣營(yíng)的近期動(dòng)態(tài),可看出無(wú)線充電技術(shù)正快步朝中高功率、更大空間擺放自由度以及多重裝置同時(shí)充電等方向發(fā)展,可望為使用者帶來(lái)更方便快速的充電體驗(yàn)。


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