近兩年，充電技術(shù)快速發(fā)展，有線充電最高充電功率已突破百瓦，市面上支持無線充電的手機(jī)功率也到了40W，業(yè)內(nèi)認(rèn)為兩年之內(nèi)有望達(dá)到60W。公開資料顯示，最早支持無線充電的手機(jī)是2009年P(guān)alm（奔邁）發(fā)布的Palm Pre，接下來還有諾基亞2012年發(fā)布的Lumia 920，甚至是國內(nèi)金立2017年發(fā)布的M7 Plus……隨著Palm被惠普收購、Windows Phone生態(tài)斷代，無線充電先驅(qū)們紛紛“獻(xiàn)身”在了歷史長(zhǎng)河中。一直到2017年支持Qi 1.1標(biāo)準(zhǔn)的7.5W無線充電的iPhone X/iPhone 8 發(fā)布，無線充電的發(fā)展逐步走向正軌。

為了節(jié)省手機(jī)空間、增強(qiáng)防水防塵能力，主流品牌手機(jī)大都取消了 3.5mm 耳機(jī)接口，耳機(jī)線和充電線共用一個(gè)接口，連著耳機(jī)就無法充電了，這時(shí)候無線充電的優(yōu)勢(shì)就凸顯了出來。最新發(fā)布的iPhone手機(jī)，還有國內(nèi)品牌如華為、小米等最新發(fā)布的手機(jī)都有支持無線充電的場(chǎng)景。隨著無線充電標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一、技術(shù)的成熟和市場(chǎng)的推廣，設(shè)備通用性和兼容性的問題得以解決，無線充電前景可期。

可以想象一下，在開車時(shí)，不需要停下車去找充電頭或充電線給手機(jī)充電，只需要把手機(jī)放在無線充電的平臺(tái)上；在公司工作，會(huì)議期間不需要頻繁地去做“插”或“拔”的動(dòng)作……“無線充電的發(fā)展趨勢(shì)可能會(huì)和前一個(gè)階段從有線網(wǎng)絡(luò)到無線網(wǎng)絡(luò)Wi-Fi的趨勢(shì)非常類似，將來無線充電也會(huì)普及到我們?nèi)粘５纳钪?，給我們帶來一個(gè)全新的、沒有線纜束縛的無線充電世界。” 英飛凌科技安全互聯(lián)系統(tǒng)事業(yè)部大中華區(qū)市場(chǎng)經(jīng)理張慶峰表示。

英飛凌科技安全互聯(lián)系統(tǒng)事業(yè)部大中華區(qū)市場(chǎng)經(jīng)理張慶峰

無線充電標(biāo)準(zhǔn)三分天下，WPC Qi被廣泛采用

起初整個(gè)無線充電的標(biāo)準(zhǔn)可謂群雄格局，出現(xiàn)了很多的標(biāo)準(zhǔn)，這也是影響無線充電進(jìn)一步快速普及的一個(gè)主要因素。目前整個(gè)無線充電的標(biāo)準(zhǔn)基本上明確了，按照三種方式來分類：

第一種：緊密耦合方式，即電磁感應(yīng)。其代表有WPC Qi標(biāo)準(zhǔn)，工作范圍在110-205kHz低頻段。現(xiàn)在幾乎所有的消費(fèi)級(jí)手機(jī)、平板電腦，都遵從WPC最新的標(biāo)準(zhǔn)。

第二種：磁場(chǎng)共振方式。其代表有AirFuel（A4WP與PMA整合之后的新聯(lián)盟），主要針對(duì)電動(dòng)汽車領(lǐng)域，通過相同頻譜磁場(chǎng)共振的方式進(jìn)行電力傳輸，工作在6.78MHz頻段。

第三種：非耦合方式，通過無線的方式進(jìn)行電力傳輸，包含射頻、超聲以及紅外。

此外，NFC組織前不久推出了專門針對(duì)無線充電的NFC無線充電方式，更多目標(biāo)是可穿戴設(shè)備、耳機(jī)，充電效能只到1W。

WPC Qi是目前智能手機(jī)和手持設(shè)備的主流標(biāo)準(zhǔn)。目前市面上的無線充電產(chǎn)品，無論是發(fā)射端還是接收端，都是基于WPC最新的標(biāo)準(zhǔn)Qi 1.2.4進(jìn)行開發(fā)。目前主要的手機(jī)制造廠商，如蘋果、谷歌、華為、三星、索尼、OPPO、VIVO、小米，都是WPC組織的成員，都是在跟隨WPC標(biāo)準(zhǔn)去開發(fā)無線充電設(shè)備。WPC官網(wǎng)顯示所有通過Qi認(rèn)證的產(chǎn)品已超過5000種。

根據(jù)Strategy Analytics市場(chǎng)報(bào)告，2018年整個(gè)符合Qi標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備日出貨量超過100萬件，2019年這個(gè)數(shù)字增加到了127萬件/天。2019年的出貨量達(dá)到了4.6億件，其中接收端的設(shè)備（手機(jī)、平板、Pad）大概有3.38億件，充電發(fā)射器（TX端）大概是1.27億件。所以，整個(gè)設(shè)備的增長(zhǎng)率在2019年達(dá)到了27%。尤其在充電發(fā)射器（無線充電底座）這塊的增長(zhǎng)幅度會(huì)更大一點(diǎn)，已經(jīng)達(dá)到了57%的同比增長(zhǎng)率。

安全要求催生WPC更新 Qi 1.3

隨著無線充電越來越得到市場(chǎng)認(rèn)可，兼容性和互通性問題得以解決，而快速充電/高功率無線充電出現(xiàn)對(duì)充電安全提出了新的挑戰(zhàn)。隨著充電功率的提高，電流越大，產(chǎn)品損壞或劣質(zhì)的、沒有經(jīng)過認(rèn)證的產(chǎn)品會(huì)帶來很大的安全風(fēng)險(xiǎn)和隱患。因此，WPC從降低產(chǎn)品和人身風(fēng)險(xiǎn)層面考慮，計(jì)劃推出Qi 1.3標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)計(jì)會(huì)在2020年年底正式發(fā)布。

Qi 1.3標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)無線充電底座的身份鑒權(quán)有了非常明確的要求——在充電底座里需要支持一個(gè)不低于CC EAL4+ 安全認(rèn)證的硬件安全芯片。這也是Qi 1.3標(biāo)準(zhǔn)與前面的標(biāo)準(zhǔn)相比最大的變化。

在Qi 1.3標(biāo)準(zhǔn)下，所有的接收端設(shè)備（如手機(jī)）可以對(duì)充電設(shè)備進(jìn)行身份鑒權(quán)和產(chǎn)品認(rèn)證的要求，即手機(jī)和充電設(shè)備/充電底座之間會(huì)做一個(gè)身份鑒權(quán)，檢測(cè)設(shè)備是否符合WPC的標(biāo)準(zhǔn)。只有完成了身份鑒權(quán)的驗(yàn)證流程后才可以進(jìn)行充電；如果驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)不符合WPC標(biāo)準(zhǔn)，可以拒絕給手機(jī)充電，或者降低充電效率以最低（如5W）的充電功率給手機(jī)充電，從而保證產(chǎn)品和終端用戶的安全。

WPC Qi將充電功率劃分為三個(gè)等級(jí)：

第一、Qi BPP基準(zhǔn)充電功率等級(jí)。在小于5W的充電產(chǎn)品里，目前WPC最新標(biāo)準(zhǔn)并沒有強(qiáng)制要求身份鑒權(quán)，不要產(chǎn)品里一定要有硬件安全芯片。

第二、Qi EPP擴(kuò)展充電功等級(jí)，即5W-15W的功率范圍，是目前版本最重視的部分，強(qiáng)制要求在充電設(shè)備端有一個(gè)安全身份驗(yàn)證，即產(chǎn)品中必須要有一個(gè)硬件安全芯片。

第三、針對(duì)WPC的擴(kuò)展應(yīng)用場(chǎng)景，下一步充電功率計(jì)劃擴(kuò)展到60W，屆時(shí)手機(jī)、平板會(huì)以高等級(jí)的功率進(jìn)行充電；同時(shí)也會(huì)有一些新的標(biāo)準(zhǔn)，如Ki標(biāo)準(zhǔn)，可能會(huì)針對(duì)將來的家電產(chǎn)品進(jìn)行無線充電，也包括了對(duì)于電動(dòng)工具、機(jī)器人會(huì)有200W充電功率的考慮，預(yù)計(jì)2021年發(fā)布。

總結(jié)下一步的趨勢(shì)，針對(duì)Qi無線充電，要求所有大于5W的發(fā)射端設(shè)備有基于硬件安全的身份鑒權(quán)?；谶@種標(biāo)準(zhǔn)上的要求，英飛凌推出了OPTIGA Trust Charge無線充電身份鑒權(quán)方案。

交鑰匙的安全方案——OPTIGA Trust Charge

英飛凌是WPC組織以及身份鑒權(quán)小組的成員，很早就已經(jīng)在討論相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議和工作流程。最新的OPTIGA Trust Charge無線充電身份鑒權(quán)解決方案是英飛凌針對(duì)無線充電安全需求推出的一個(gè)交鑰匙（Trunkey）的方案。

OPTIGA Trust Charge符合Qi 1.3安全驗(yàn)證的流程和相關(guān)技術(shù)指標(biāo)的要求。Qi 1.3規(guī)范要求使用ECC 256加密和X.509版本證書的ECDSA身份驗(yàn)證，英飛凌的方案是一個(gè)完全符合Qi 1.3身份鑒權(quán)的方案，而且支持ECC 256比特密鑰和SHA-2。

從WPC市場(chǎng)角度，希望通過身份驗(yàn)證提高互通性。在Qi 1.3標(biāo)準(zhǔn)里，通過證書鏈的方式（至少3-4個(gè)證書鏈）來進(jìn)行支持，包括WPC的根證書、制造商證書和產(chǎn)品證書。英飛凌Trust Charge方案通過內(nèi)部的存儲(chǔ)空間擴(kuò)展可支持最多4個(gè)X.509證書鏈，滿足Qi 1.3標(biāo)準(zhǔn)的要求。

為了防止密鑰被盜、被黑客攻擊、被克隆，在Qi 1.3規(guī)范內(nèi)，強(qiáng)制要求必須要有一款不低于CC EAL4+認(rèn)證的安全芯片，從而保證芯片里密鑰和證書的安全性。Trust Charge提供了一個(gè)比Qi 1.3的規(guī)范更高的通過CC EAL6+高安全規(guī)格的安全芯片。CC EAL6+是英飛凌以前針對(duì)銀行卡或信用卡這種同等規(guī)格的高安全等級(jí)芯片。

此外，安全芯片里也要有相應(yīng)的密鑰注入，包括證書的寫入。在Qi 1.3標(biāo)準(zhǔn)里，明確要求了在CC EAL4+安全認(rèn)證的生產(chǎn)環(huán)境才可以去做密鑰生成和注入、證書的存儲(chǔ)和簽發(fā)。英飛凌擁有一個(gè)通過了CC EAL6+認(rèn)證的制造工廠，Trust Charge產(chǎn)品完全滿足甚至超過了1.3規(guī)范的要求。

作為一個(gè)交鑰匙的方案，Trust Charge可以幫助終端用戶輕松集成，完全符合Qi 1.3標(biāo)準(zhǔn)?！拔覀儠?huì)幫助客戶提供客戶化的證書、密鑰的配置、滿足設(shè)備制造商的要求，同時(shí)產(chǎn)品會(huì)開放所有的軟件代碼和應(yīng)用文檔。在提供給客戶的方案里既包含了這款安全芯片，同時(shí)也包含對(duì)應(yīng)的一套主機(jī)軟件—Host Code，提供源代碼形式，整體源代碼約十幾KB。因此，用戶只需要集成到他的MCU或者無線充電控制器里面，配合這款安全芯片就可以完成整個(gè)的開發(fā)過程，縮短整個(gè)的開發(fā)周期，節(jié)省客戶的開發(fā)資源。”張慶峰介紹道。

不同應(yīng)用均采用最高等級(jí)的安全方案

Trust Charge方案主要針對(duì)消費(fèi)級(jí)和工業(yè)級(jí)的產(chǎn)品，英飛凌針對(duì)這兩個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行了一些優(yōu)化。張慶峰介紹，英飛凌從前道晶圓開始，一直到最終的客戶端，可以提供一個(gè)端到端的信息和數(shù)據(jù)的保護(hù)，來提供高安全等級(jí)的安全特性。

目前行業(yè)最高的等級(jí)就是CC EAL6+。CC EAL6+和CC EAL4+測(cè)試的要求會(huì)不一樣，CC EAL6+可能有100項(xiàng)測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)，CC EAL4+可能只有80項(xiàng)；測(cè)試深度也不一樣，CC EAL6+不僅僅針對(duì)產(chǎn)品的本身，還包含了整個(gè)從產(chǎn)品的開發(fā)、定義、生產(chǎn)、測(cè)試、維護(hù)、物流，全部都在監(jiān)管范圍以內(nèi)；還有一些針對(duì)產(chǎn)品本身的規(guī)定，產(chǎn)品要能扛住哪些攻擊，如測(cè)信道的攻擊、物理的攻擊、探針的處理，CC EAL6+產(chǎn)品能夠扛住的攻擊時(shí)間、攻擊手段會(huì)更長(zhǎng)，CC EAL6+產(chǎn)品要破解它的難度、時(shí)間、成本會(huì)相對(duì)比CC EAL4+的更復(fù)雜，難度更高。

針對(duì)不同市場(chǎng)，英飛凌都會(huì)提供最高安全等級(jí)的產(chǎn)品。張慶峰表示：“我們針對(duì)消費(fèi)級(jí)和工業(yè)級(jí)，甚至后面汽車級(jí)的產(chǎn)品，提供的全部都是CC EAL6+安全認(rèn)證的產(chǎn)品。但是針對(duì)消費(fèi)級(jí)、工業(yè)級(jí)和汽車級(jí)產(chǎn)品里會(huì)有一些區(qū)別，如溫度的范圍。汽車級(jí)可能有AEC-Q100認(rèn)證，也會(huì)從產(chǎn)品層面上對(duì)整個(gè)電器特性或者靜電ESD做一些不同的區(qū)分。但是從安全等級(jí)來講，三個(gè)市場(chǎng)全部都一樣，都會(huì)提供CC EAL6+安全等級(jí)的產(chǎn)品?！?/p>

針對(duì)消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品的成本敏感問題，張慶峰表示：“相對(duì)其它市場(chǎng)，消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品對(duì)安全等級(jí)的要求其實(shí)并沒有降低，英飛凌還是會(huì)提供CC EAL6+的產(chǎn)品。至于成本問題，其實(shí)隨著產(chǎn)品更多的普及，以及整個(gè)出貨量的增加，它的價(jià)格一定是會(huì)下降的。而且，英飛凌有很多相關(guān)的傳統(tǒng)產(chǎn)品，如銀行卡、信用卡和證照，整個(gè)安全認(rèn)證的流程以及在合作伙伴方面是有很多相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)。從整個(gè)CC EAL4+和CC EAL6+成本來看，對(duì)于我們來說沒有太大的區(qū)別。相反，我們會(huì)給客戶以及合作伙伴提供最高安全等級(jí)的產(chǎn)品。”

針對(duì)無線充電的安全保護(hù)，在WPC Qi1.3標(biāo)準(zhǔn)推出之前，更多是采用私有化方案。有些身份鑒權(quán)會(huì)采用軟件方案，即在充電底座可能會(huì)寫一些軟件的信息，通過協(xié)議包的形式進(jìn)行鑒權(quán)；還有一些是采用安全等級(jí)不高的，如EEPROM，寫一串?dāng)?shù)字在里面，通過讀取判斷是不是相關(guān)的產(chǎn)品。但這些方案的安全性非常低，給一些假冒的、仿造的無線充電器提供了可乘之機(jī)。這主要是因?yàn)榍捌谟行?biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，技術(shù)參數(shù)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，才導(dǎo)致各個(gè)廠商會(huì)去做自己私有的方案，這種做法使得各廠家都投入了很多的資源，對(duì)于整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展并不是一個(gè)很好的方向。在Qi 1.3標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)后，WPC聯(lián)盟將強(qiáng)烈建議終端廠商支持身份鑒權(quán)，交鑰匙的Trust Charge方案有望在這一趨勢(shì)中占領(lǐng)市場(chǎng)先機(jī)。屆時(shí)，山寨無線充電器干脆無法充電，或者只能以5W功率進(jìn)行充電，類似現(xiàn)在無法提供快充的山寨有線充電器，山寨產(chǎn)品將會(huì)逐漸失去市場(chǎng)。