智能手機與穿戴式產(chǎn)品將加速無線充電市場成長。因受限于成本、標準規(guī)格等因素影響,無線充電導入終端產(chǎn)品情況不如預期。然而,隨著新一代智能手機規(guī)格發(fā)布及穿戴式產(chǎn)品成長飛速,無線充電有望搭上這波浪潮,未來市場可望加速爆發(fā)。
今年才推出iPhone 7,有關iPhone 8的討論就隨之而來。十周年版的iPhone 8在設計上將如何力求創(chuàng)新,也為各界所樂道。其中,傳聞已久、內(nèi)建無線充電的功能雖已不是第一次出現(xiàn),但隨著蘋果逐步簡化孔線的設計趨勢,iPhone 8導入無線充電功能似乎不無可能。
無線充電導入手機市場限制重重
剪掉電子設備的電源線,一直被認為是一件很「酷」的事,但為何出貨排名前十名的手機業(yè)者中,只有三星(Samsung)將無線充電置入高階手機中呢?其主要原因包含:
1.置入成本高:目前若要加入無線充電功能,手機中的接收端(RX)須增加3~5美元,而發(fā)射端(TX)須增加8~12美元,確實對手機業(yè)者造成不少的壓力。
2.發(fā)熱問題:無線充電因為效率較差,一般轉(zhuǎn)換率于70~75%,剩余消失的能源,會轉(zhuǎn)換成熱能,而一些手機由于較易發(fā)熱,造成消費者負面評價。
3.對位問題:理想中的無線充電應該像Wi-Fi一樣,當消費者進入這個空間后,就應該可以收到能量;但以目前的技術,皆須要放在某一個小小的平面上,且對不準就無法充電。
4.無線充電不能用于金屬機殼中:目前高階手機仍以使用金屬機殼為主流,然而因為磁感應的特性,導致金屬機殼無法使用此功能;磁共振雖號稱可破解此問題,但目前尚未有產(chǎn)品量產(chǎn)。
5.專利及權利金問題:各家廠商于近年不斷地申請無線充電相關的專利,看似風平浪靜,底下卻是暗潮洶涌,等待出貨量暴增后,成為手里的籌碼。目前WPC對外宣布,RX沒有專利及權利金問題,而部分IC供貨商,如恩智浦(NXP)/德州儀器(TI),宣布出貨中的IC皆有支付權利金給Fulton;AFA則是生產(chǎn)廠須支付權利金給方案商(如Qualcomm、WiTricity)
6.聯(lián)盟宣傳不足:聯(lián)盟靠收取會員年費來支持營運,然而光是支付各大展覽,以及基本營運開銷已相當吃緊,更別提花大筆金錢來宣傳聯(lián)盟品牌給終端消費者。另外聯(lián)盟Logo遭到仿冒問題嚴重,并沒有專門的人來處理,讓市場上充斥著不良或是有瑕疵的產(chǎn)品,造成消費者對于無線充電的使用經(jīng)驗不良,無形也影響了無線充電的發(fā)展。
7.兩大陣營:有競爭固然是好事,但是雙方陣營開始相互的攻擊對方,讓手機業(yè)者對于兩陣營所提的技術疑慮皆有所顧忌,惡性循環(huán)下,干脆先把無線充電功能從手機里抽掉。
磁感應/磁共振為無線充電兩大主流技術
客觀地來說,過去幾年中,對于無線充電功能躊躇觀望的廠商其實不止蘋果一家。許多業(yè)者也都推出試驗性的機種,來供內(nèi)部評估,卻由于上述幾點,而胎死腹中,其中缺乏統(tǒng)一的標準被認為是最大的制約因素。目前無線充電市場上商用程度比較高的技術方案共兩種:磁感應與磁共振,也因此發(fā)展出兩大標準陣營。
磁感應技術顧名思義,是利用電磁感應的原理,從初級線圈中的AC電流產(chǎn)生磁場,并通過磁場在臨近的次級線圈中形成感應電流,由此完成能量的「隔空」傳遞。支持此一技術的陣營是WPC(Wireless Power Consortium),WPC所推出的Qi標準近年也取得了不俗的商用推廣成績。由于磁感應技術充電時,初、次級線圈間需要盡可能靠近貼合,充電距離短,所以也被稱為「緊耦合」的無線充電技術。該技術優(yōu)點很明顯,包括能量傳輸效率高、系統(tǒng)簡單,但由于充電時裝置擺放空間自由度受限,且一個供電基座僅能供一個裝置充電,所以靈活性與用戶體驗一直是跨不過去的門坎。
磁共振無線充電的技術,是將充電端和受電端做成振動頻率相同的諧振電路,當一個電路通電并振動時,另一個電路會共振并產(chǎn)生電流。
由于產(chǎn)生共振的兩個電路在空間距離上可以更遠,所以磁共振技術也被定義為「松耦合」的無線充電方式。AirFuel Alliance是這一技術的擁護者,這個業(yè)界組織是由無線充電領域的兩個標準組織A4WP(Alliance for Wireless Power)與PMA(Power Matters Alliance)在2015年6月合并而成的,雙方的共識就是繼續(xù)推動A4WP的Rezence磁共振標準。
和磁感應技術相比,「松耦合」的磁共振技術優(yōu)點是充電距離遠(垂直距離可達50mm),幾乎能夠通過任何物體充電,可以一次為多個裝置充電,且充電裝置的表面可為金屬材質(zhì),顯然更能讓用戶有「隨心所欲」的感覺。當然,由于充電線圈之間的距離較遠,電磁能量的耗散會比較多,效率不占優(yōu)勢,且在電磁干擾EMI敏感的場合應用會受限,但最重要的是商品價格為磁感應的2~4倍。
多元應用興起 無線充電市場加速爆發(fā)
多年來兩大無線技術充電陣營在市場上互有攻守,但畢竟兩個技術采用不同的協(xié)議,無法一起工作,這就給產(chǎn)品的開發(fā)者的選擇帶來了限制。在充電基座的設計上,有人考慮將兩個技術都匯集進去,以兼容不同的受電裝置,但這勢必導致成本增加。
好消息是,數(shù)據(jù)顯示無線充電市場從2015年起正在進入快速發(fā)展的軌道(圖1),根據(jù)IHS的預測,到2020年,全球無線充電市場的裝置數(shù)量將達到十八億臺,將是2015年的10倍,預估到2025年,無線充電接收端與發(fā)送端裝置的總出貨量更將逼近二十八億臺。其中,我們觀察到幾個趨勢
圖1 IHS預測2015年之后無線充電市場將進入快速發(fā)展階段。
1.主要市場來自于手機,但新一代的無線充電將支持快充,換言之其傳輸功率必須是10W以上。
2.穿戴式產(chǎn)品與防水型產(chǎn)品,更適合無線充電。
3.車用市場的高成長,車內(nèi)的內(nèi)建發(fā)射端已成為高階車款的標準配備。
4.PC/Notebooks需求40W~60W將于2017年起飛。
5.結(jié)合IoT互聯(lián)網(wǎng),讓商家及公共環(huán)境同意安裝發(fā)射器。
10年前,當無線網(wǎng)絡剛推出的時候,大家還是喜歡有線,因為傳輸速度快,聯(lián)機質(zhì)量也相當好。不過現(xiàn)在大家已經(jīng)不能沒有無線網(wǎng)絡,而無線充電就好比10年前的無線網(wǎng)絡,還有一段路要走,但已經(jīng)漸漸地見到光明,相信2017年將會是一個爆發(fā)性成長的一年,無線充電的商機將無可限量
(本文作者任職于安富利)
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