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拓展應用新領域無線快充主導力量探索新政后技術突破之道

2021-08-02 來源:EEWORLD

拓展應用新領域、提升使用新體驗,無線快充主導力量探索新政后技術突破之道


隨著手機和可穿戴電子產品性能的增強、應用場景的豐富、以及5G使用場景的完善,消費者對更便捷更快速的充電需求變得更加強烈,而無線充電的顯著便利性近年來成為用戶首選。Yole Development預計到2024年,支持無線充電的智能手機每年出貨量將超過12億臺。隨著中國本土半導體企業的快速成長,無線快充技術領域中國企業逐步領先全球同行。


“很多廠商的旗艦手機和耳機都具備無線充電功能,同時還有很多的智能家居、車載和音響已經開始集成無線充電模塊,未來無線充電市場還有非常廣闊的發展空間。”在近日舉辦的EEVIA第九屆年度中國電子ICT媒體論壇暨2021產業和技術展望研討會上,伏達半導體無線充電事業部副總裁李锃表示。這家全球主要手機品牌無線充電方案合作企業,成立七年即強勢搶占無線充電市場半壁江山的超大份額,實現了從技術跟隨到行業引領者的逆襲。

 

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伏達半導體無線充電事業部副總裁李锃



無線快充功率 “限高”新政下,在快之外尋求技術突破新維度


七年前那句“ 充電 5 分鐘,通話兩小時 ”的手機廣告因抓住了用戶的痛點而讓消費者哪怕直到今天也記憶猶新,從那時起快充成為手機的重要賣點之一,有線充電市場的功率競賽堪稱放馬狂飆,短短幾年內手機充電功率實現了從 20W、50W到突破 120W 的多連跳。前不久伏達也推出了宣稱業界功率最高的單芯片電荷泵快充芯片,創新的雙電芯快充結構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,并有機會進一步提升到200W。


然而,并行的另外一個賽道的無線快充的功率競賽已經被設置了“天花板”。年初,為有序使用無線電頻譜資源、維護空中電波秩序等原因,工信部無線電管理局發布了《無線充電(電力傳輸)設備無線電管理暫行規定(征求意見稿)》,規定自2022年1月1日所有生產、進口在國內銷售、使用的移動和便攜式無線充電設備,額定傳輸功率不得超過50W。國內無線快充的功率競賽從此戛然而止。


從目前手機充電市場來看,50W 已是一個不低的功率水平,對于絕大多數用戶來說暫時不會有太大影響。然而,作為在傳統無線快充市場競爭的關鍵“KPI”,突然的“限高”讓方案廠商瞬間失去競爭的焦點。在無線充電功率“限高”大環境下,業界該如何調整研發方向?又該如何提升無線充電的競爭力?


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功率競賽天花板之下,性能PK向充電效率轉移


“我們在做一些簡化架構的創新,希望把無線充電的效率、成本和體驗做得更好。這樣讓更多的機器、設備、可穿戴式的產品也用上無線充電。”李锃指出。此前在伏達的已經量產的第二代67瓦無線快充產品從發射端到接收端已經達到90%的效率。“未來,伏達的第三代無線充電產品會將功率調整為50瓦,但是將繼續提升傳輸效率,逐步追平有線充電的效率水平。” 李锃強調道。


良好的體驗是無線充電區別于傳統有線充電的最大賣點,而如何實現更好的充電體驗是在功率“限高”后產品差異化的關鍵。“無線充電接收芯片是一個比較復雜的系統,一個芯片要同時處理功率、協議、算法。在伏達看來,做更好體驗的無線充電產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認證的所有發射端;讓手機不但可以作為一個無線接收端,還可以作為給其它的電子設備做反向充電端,為手表、耳機反向充電。” 李锃解釋道。李锃還分享了一個伏達無線充電方案實現的一個獨特體驗——獲得專利授權的“一觸即發”無線充電功能,避免了市面上一些無線充電需要設置專門的啟動按鈕來開啟無線充電功能的麻煩,基于一觸即發專利的充電產品只要把設備往上面一貼就即刻開始充電,并且待機功耗跟原來一樣。


“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,還停留在比較初級的階段。隨著伏達不斷優化產品性能,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、移動電源、音響等設備結合,在居家室內、辦公室內、超商門店,乃至公共場所無縫使用無線充電。” 李锃對無線充電廣泛的應用場景充滿信心。


其實,無線充電技術還有一項基于磁共振的技術方案,可以以更便捷的方式實現遠距離充電體驗,實現更大的充電空間自由度。據悉,伏達為此已經投入了多年時間技術研發,也擁有相應的專利和樣品。但受限于目前技術、產品成本等因素綜合考量,短期內不會大規模商用。因此在未來數年內,提升并優化磁感應仍是主流的技術大方向。


入駐汽車前裝市場,“80%”效能背后的技術揭秘


隨著無線充電技術的逐漸發展成熟,無線充電技術將不斷向消費電子、車載等領域滲透,最終將形成廣泛的無線充電應用場景。智研咨詢統計,全球無線充電市場在2021年將超過1,100億元,車載前裝市場便是前景廣闊的市場之一,除了雷克薩斯NX300h、寶馬x3、領克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。


在研討會上,伏達首次向業界“官宣”已成功推出首款國產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瓦的無線充電發射端,在符合車載AEC-Q100的認證的同時,還可達到汽車無線充電前沿性能的80%效率。“與消費電子無線充電端早已達到90%效率的成熟充電產品不同的是,由于汽車電子更高性能要求導致電路更加復雜,采用了諸多保護和限流及檢測功能電路,從而降低車載無線充的效率。同時,為提高車內頻繁晃動的充電場景下的使用體驗,車載無線充電往往采用多個線圈,而多個線圈相互之間的磁場耦合也會進一步降低效率。” 李锃解釋道。


由于汽車前裝無線充電方案都需滿足嚴苛的車規級標準,對工作溫度范圍、防水防塵、電磁兼容性等有更嚴格的性能要求,因此也都會影響無線充電模組的效率。“例如車規級對EMI有苛刻的要求,而無線充電是開放的輻射磁場,必在須設計中充分考慮以避免對外面其它的設備產生影響。因此,伏達研究并主動降低了寄生參數、調整驅動的速度和時間,從而不會對車內其它電子產品產生干擾。” 李锃強調道。據李锃透露,目前市場上車載無線充電效率普遍為70%+,伏達能達到80%的車載充電效率依賴于其獨特的充電發射芯片架構,其中代表性是應用了伏達獨創的SmartBridge架構,其擁有高可靠性和高集成度的特點,實現了將所有無線充電功能集成到一顆芯片中。


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伏達半導體無線充電發射方案進化路線圖


打造無線+有線快充閉環,充電新生派七年的龍頭成長之路


作為一家成立于2014年的半導體芯片設計公司,伏達對充電行業外似乎仍是一個新面孔,然而這并不影響這家企業在無線快充這個細分賽道上獨步鰲頭。當前市場上采用伏達無線快充方案的企業包括華為、小米、Belkin等國內外頂級廠商,近期諸多熱門機型如華為P40、小米11 Ultra、OPPO X3 Pro等,都搭載了伏達的無線快充方案。

 

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伏達半導體全領域快充方案戰略布局


正如前文提到,伏達在主打無線充電市場的同時,其有線快充領域也實現了強勢布局,前不久推出目前國內單芯片充電功率最高100W的電荷泵有線快充芯片,并實現了98%的業界領先效率。“我們的產品涵蓋無線充電接收和發射芯片、有線快充芯片、顯示電源芯片、保護芯片與汽車電源芯片,實現了全場景充電閉環戰略布局。伏達是唯一提供有線和無線快充成熟方案的國產半導體企業。” 李锃表示。作為一家成立僅七年的新生企業,通過對工藝、設計、封裝及電源系統構架的全面創新,伏達已經逐步積累了多項核心技術和專利,實現了市場占有率從零起步到行業領先的華麗蛻變。


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