【導(dǎo)讀】隨著手機(jī)和可穿戴電子產(chǎn)品性能的增強(qiáng)、應(yīng)用場(chǎng)景的豐富、以及5G使用場(chǎng)景的完善，消費(fèi)者對(duì)更便捷更快速的充電需求變得更加強(qiáng)烈，而無線充電的顯著便利性近年來成為用戶首選。Yole Development預(yù)計(jì)到2024年，支持無線充電的智能手機(jī)每年出貨量將超過12億臺(tái)。隨著中國(guó)本土半導(dǎo)體企業(yè)的快速成長(zhǎng)，無線快充技術(shù)領(lǐng)域中國(guó)企業(yè)逐步領(lǐng)先全球同行。
“很多廠商的旗艦手機(jī)和耳機(jī)都具備無線充電功能，同時(shí)還有很多的智能家居、車載和音響已經(jīng)開始集成無線充電模塊，未來無線充電市場(chǎng)還有非常廣闊的發(fā)展空間。”在近日舉辦的EEVIA第九屆年度中國(guó)電子ICT媒體論壇暨2021產(chǎn)業(yè)和技術(shù)展望研討會(huì)上，伏達(dá)半導(dǎo)體無線充電事業(yè)部副總裁李锃表示。這家全球主要手機(jī)品牌無線充電方案合作企業(yè)，成立七年即強(qiáng)勢(shì)搶占無線充電市場(chǎng)半壁江山的超大份額，實(shí)現(xiàn)了從技術(shù)跟隨到行業(yè)引領(lǐng)者的逆襲。
伏達(dá)半導(dǎo)體無線充電事業(yè)部副總裁李锃
無線快充功率 “限高”新政下，在快之外尋求技術(shù)突破新維度
七年前那句“ 充電 5 分鐘，通話兩小時(shí) ”的手機(jī)廣告因抓住了用戶的痛點(diǎn)而讓消費(fèi)者哪怕直到今天也記憶猶新，從那時(shí)起快充成為手機(jī)的重要賣點(diǎn)之一，有線充電市場(chǎng)的功率競(jìng)賽堪稱放馬狂飆，短短幾年內(nèi)手機(jī)充電功率實(shí)現(xiàn)了從 20W、50W到突破 120W 的多連跳。前不久伏達(dá)也推出了宣稱業(yè)界功率最高的單芯片電荷泵快充芯片，創(chuàng)新的雙電芯快充結(jié)構(gòu)打破了單電芯充電的瓶頸，將充電功率從60W大幅提高到了120W，并有機(jī)會(huì)進(jìn)一步提升到200W。
然而，并行的另外一個(gè)賽道的無線快充的功率競(jìng)賽已經(jīng)被設(shè)置了“天花板”。年初，為有序使用無線電頻譜資源、維護(hù)空中電波秩序等原因，工信部無線電管理局發(fā)布了《無線充電(電力傳輸)設(shè)備無線電管理暫行規(guī)定(征求意見稿)》，規(guī)定自2022年1月1日所有生產(chǎn)、進(jìn)口在國(guó)內(nèi)銷售、使用的移動(dòng)和便攜式無線充電設(shè)備，額定傳輸功率不得超過50W。國(guó)內(nèi)無線快充的功率競(jìng)賽從此戛然而止。
從目前手機(jī)充電市場(chǎng)來看，50W 已是一個(gè)不低的功率水平，對(duì)于絕大多數(shù)用戶來說暫時(shí)不會(huì)有太大影響。然而，作為在傳統(tǒng)無線快充市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵“KPI”，突然的“限高”讓方案廠商瞬間失去競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。在無線充電功率“限高”大環(huán)境下，業(yè)界該如何調(diào)整研發(fā)方向？又該如何提升無線充電的競(jìng)爭(zhēng)力？
功率競(jìng)賽天花板之下，性能PK向充電效率轉(zhuǎn)移
“我們?cè)谧鲆恍┖?jiǎn)化架構(gòu)的創(chuàng)新，希望把無線充電的效率、成本和體驗(yàn)做得更好。這樣讓更多的機(jī)器、設(shè)備、可穿戴式的產(chǎn)品也用上無線充電。”李锃指出。此前在伏達(dá)的已經(jīng)量產(chǎn)的第二代67瓦無線快充產(chǎn)品從發(fā)射端到接收端已經(jīng)達(dá)到90%的效率。“未來，伏達(dá)的第三代無線充電產(chǎn)品會(huì)將功率調(diào)整為50瓦，但是將繼續(xù)提升傳輸效率，逐步追平有線充電的效率水平。” 李锃強(qiáng)調(diào)道。
良好的體驗(yàn)是無線充電區(qū)別于傳統(tǒng)有線充電的最大賣點(diǎn)，而如何實(shí)現(xiàn)更好的充電體驗(yàn)是在功率“限高”后產(chǎn)品差異化的關(guān)鍵。“無線充電接收芯片是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)，一個(gè)芯片要同時(shí)處理功率、協(xié)議、算法。在伏達(dá)看來，做更好體驗(yàn)的無線充電產(chǎn)品可以有很多努力的方向，例如：接收芯片軟件算法全面兼容市面上符合WPC認(rèn)證的所有發(fā)射端；讓手機(jī)不但可以作為一個(gè)無線接收端，還可以作為給其它的電子設(shè)備做反向充電端，為手表、耳機(jī)反向充電。” 李锃解釋道。李锃還分享了一個(gè)伏達(dá)無線充電方案實(shí)現(xiàn)的一個(gè)獨(dú)特體驗(yàn)——獲得專利授權(quán)的“一觸即發(fā)”無線充電功能，避免了市面上一些無線充電需要設(shè)置專門的啟動(dòng)按鈕來開啟無線充電功能的麻煩，基于一觸即發(fā)專利的充電產(chǎn)品只要把設(shè)備往上面一貼就即刻開始充電，并且待機(jī)功耗跟原來一樣。
“目前終端用戶接觸的無線充電主要是磁感性充電，從使用便利性角度講，還停留在比較初級(jí)的階段。隨著伏達(dá)不斷優(yōu)化產(chǎn)品性能，更多終端廠商采用無線充電模塊，更多的家居、車載、音響、公共設(shè)施提供無線充電功能，無線充電將突破固定充電底座的使用束縛，可以與插線板、移動(dòng)電源、音響等設(shè)備結(jié)合，在居家室內(nèi)、辦公室內(nèi)、超商門店，乃至公共場(chǎng)所無縫使用無線充電。” 李锃對(duì)無線充電廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景充滿信心。
其實(shí)，無線充電技術(shù)還有一項(xiàng)基于磁共振的技術(shù)方案，可以以更便捷的方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離充電體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)更大的充電空間自由度。據(jù)悉，伏達(dá)為此已經(jīng)投入了多年時(shí)間技術(shù)研發(fā)，也擁有相應(yīng)的專利和樣品。但受限于目前技術(shù)、產(chǎn)品成本等因素綜合考量，短期內(nèi)不會(huì)大規(guī)模商用。因此在未來數(shù)年內(nèi)，提升并優(yōu)化磁感應(yīng)仍是主流的技術(shù)大方向。
入駐汽車前裝市場(chǎng)，“80%”效能背后的技術(shù)揭秘
隨著無線充電技術(shù)的逐漸發(fā)展成熟，無線充電技術(shù)將不斷向消費(fèi)電子、車載等領(lǐng)域滲透，最終將形成廣泛的無線充電應(yīng)用場(chǎng)景。智研咨詢統(tǒng)計(jì)，全球無線充電市場(chǎng)在2021年將超過1,100億元，車載前裝市場(chǎng)便是前景廣闊的市場(chǎng)之一，除了雷克薩斯NX300h、寶馬x3、領(lǐng)克01等中高端車型已率先搭載以外，越來越多的車型將開始普及無線充電功能。
在研討會(huì)上，伏達(dá)首次向業(yè)界“官宣”已成功推出首款國(guó)產(chǎn)車載無線充電的解決方案。這套方案是基于工信部要求的最高輸出功率50瓦的無線充電發(fā)射端，在符合車載AEC-Q100的認(rèn)證的同時(shí)，還可達(dá)到汽車無線充電前沿性能的80%效率。“與消費(fèi)電子無線充電端早已達(dá)到90%效率的成熟充電產(chǎn)品不同的是，由于汽車電子更高性能要求導(dǎo)致電路更加復(fù)雜，采用了諸多保護(hù)和限流及檢測(cè)功能電路，從而降低車載無線充的效率。同時(shí)，為提高車內(nèi)頻繁晃動(dòng)的充電場(chǎng)景下的使用體驗(yàn)，車載無線充電往往采用多個(gè)線圈，而多個(gè)線圈相互之間的磁場(chǎng)耦合也會(huì)進(jìn)一步降低效率。” 李锃解釋道。
由于汽車前裝無線充電方案都需滿足嚴(yán)苛的車規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)工作溫度范圍、防水防塵、電磁兼容性等有更嚴(yán)格的性能要求，因此也都會(huì)影響無線充電模組的效率。“例如車規(guī)級(jí)對(duì)EMI有苛刻的要求，而無線充電是開放的輻射磁場(chǎng)，必在須設(shè)計(jì)中充分考慮以避免對(duì)外面其它的設(shè)備產(chǎn)生影響。因此，伏達(dá)研究并主動(dòng)降低了寄生參數(shù)、調(diào)整驅(qū)動(dòng)的速度和時(shí)間，從而不會(huì)對(duì)車內(nèi)其它電子產(chǎn)品產(chǎn)生干擾。” 李锃強(qiáng)調(diào)道。據(jù)李锃透露，目前市場(chǎng)上車載無線充電效率普遍為70%+，伏達(dá)能達(dá)到80%的車載充電效率依賴于其獨(dú)特的充電發(fā)射芯片架構(gòu)，其中代表性是應(yīng)用了伏達(dá)獨(dú)創(chuàng)的SmartBridge架構(gòu)，其擁有高可靠性和高集成度的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了將所有無線充電功能集成到一顆芯片中。
伏達(dá)半導(dǎo)體無線充電發(fā)射方案進(jìn)化路線圖
打造無線+有線快充閉環(huán)，充電新生派七年的龍頭成長(zhǎng)之路
作為一家成立于2014年的半導(dǎo)體芯片設(shè)計(jì)公司，伏達(dá)對(duì)充電行業(yè)外似乎仍是一個(gè)新面孔，然而這并不影響這家企業(yè)在無線快充這個(gè)細(xì)分賽道上獨(dú)步鰲頭。當(dāng)前市場(chǎng)上采用伏達(dá)無線快充方案的企業(yè)包括華為、小米、Belkin等國(guó)內(nèi)外頂級(jí)廠商，近期諸多熱門機(jī)型如華為P40、小米11 Ultra、OPPO X3 Pro等，都搭載了伏達(dá)的無線快充方案。
伏達(dá)半導(dǎo)體全領(lǐng)域快充方案戰(zhàn)略布局
正如前文提到，伏達(dá)在主打無線充電市場(chǎng)的同時(shí)，其有線快充領(lǐng)域也實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)勢(shì)布局，前不久推出目前國(guó)內(nèi)單芯片充電功率最高100W的電荷泵有線快充芯片，并實(shí)現(xiàn)了98%的業(yè)界領(lǐng)先效率。“我們的產(chǎn)品涵蓋無線充電接收和發(fā)射芯片、有線快充芯片、顯示電源芯片、保護(hù)芯片與汽車電源芯片，實(shí)現(xiàn)了全場(chǎng)景充電閉環(huán)戰(zhàn)略布局。伏達(dá)是唯一提供有線和無線快充成熟方案的國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體企業(yè)。” 李锃表示。作為一家成立僅七年的新生企業(yè)，通過對(duì)工藝、設(shè)計(jì)、封裝及電源系統(tǒng)構(gòu)架的全面創(chuàng)新，伏達(dá)已經(jīng)逐步積累了多項(xiàng)核心技術(shù)和專利，實(shí)現(xiàn)了市場(chǎng)占有率從零起步到行業(yè)領(lǐng)先的華麗蛻變。
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