标准/芯片齐助力 磁共振无线充电商用迈大步

　　磁共振（Magnetic Resonance）将加速成为无线充电主流技术。目前无线充电市场的主流虽仍为磁感应（Magnetic Inductive）技术，不过随着磁共振方案日趋成熟，距离商用化也仅一步之遥，待三大标准阵营将磁共振标准定案并启动认证计划后，采用磁共振技术的无线充电设备，将会大量涌入消费性电子市场。

　　市场研究机构IHS电源供应与储存元件部门分析师Ryan Sanderson表示，未来5年内，市场对于无线充电的需求将会呈现爆炸性成长；预估支援无线充电功能的设备年出货量，在2014年将达到五千万套，至 2018年更将一举衝破九亿，而届时电力发射端（Tx）加接收端（Rx）的市场规模则会达到85亿美元。

　　事实上，为了提升行动设备的无线充电效率，并让小型电子产品以外的设备，如笔记本电脑、平板电脑等产品，皆能享有无线充电功能，无线电力联盟（A4WP）日前已正式发布电力传输功率可达50瓦（W）的无线充电标准，成为三大标准阵营中，首个传输功率可达5瓦以上的标准。

　　无线充电功率三级跳　A4WP发布50瓦标准

　　A4WP主席Kamil Grajski表示，传输功率及充电自由度，是将无线充电从利基型应用扩展到大众消费型市场的两个重要关键；而在台北国际电脑展（Computex）期间，许多A4WP成员都展示了能实现高自由度、高功率的无线充电技术，破除了充电板上仅能对单一智能手机充电的使用情境限制。

　　Grajski进一步指出，A4WP成员正在借力Rezence标准创造新的使用者情境，而将无线充电传输功率扩增到50瓦，让笔记本电脑、平板电脑以及其他周边设备亦能享有无线充电功能，是无线充电普及化过程中一项重要的里程碑（图1）。

　　

　　图1　英特尔亦于Computex展间展示Rezence标准充电方案。

　　A4WP指出，运行在6.78MHz以下频率的无线充电技术，若要扩张到中高功率方案，将会遇到许多技术上的限制；此外，其他标准阵营目前讨论的下一代技术，也仅能提供10-15瓦的传输功率。相形之下，Rezence标准的传输功率目前则已能够涵盖1-50瓦，且待充设备亦能享有绝对的摆放自由度，无论是水平或垂直方向，充电发射端都能对接收端供电，进一步实现随放随走（Drop and Go）的使用体验。

　　不仅如此，当拥有不同充电需求的设备同时置于充电板上时，Rezence标准亦能根据不同设备的充电需求，让充电发射端能同时对多个设备供电，这也是磁共振无线充电技术的另一项特色。

　　事实上，许多平板电脑、个人电脑（PC）及其他电子产品周边设备的品牌商，都希望能将无线充电技术整合到各种消费性电子设备当中，更有多家厂商已于近日加入A4WP阵营，让该阵营的成员数量正式突破一百个，其中包括戴尔（Dell）、富士通（Fujitsu）、富士康（鸿海）、联想、罗技 （Logitech）和Panasonic等。A4WP表示，该阵营目前获得广泛的业界支持，且保持稳健的市场动能，证实了Rezence技术的可扩展性、灵活性和消费者利益。

　　据了解，A4WP预计在2014年底之前，发布和升级现有的基础系统规格（Baseline System Specification）；同时间，Rezence产品的认证计划（Certification Program）也预计在今年年底前正式启动。

　　不只A4WP，在无线充电领域耕耘已久的无线充电联盟（WPC）亦积极制定下一代含磁共振技术的无线充电标准，并获得磁共振技术方案开发商PowerbyProxi的襄助；在拥有二百多项相关专利的PowerbyProxi戮力推广之下，磁共振技术可望加速商用。

　　PowerbyProxi力拱　磁共振技术加速商用

　　

　　图2　PowerbyProxi执行长Greg Cross（右）表示，日常生活中，还包括各种尺寸、形状、角度的非平面电子产品，因此磁共振技术终将成解套之法。左为PowerbyProxi消费科技事业群业务发展部门副总裁Tony Francesca。

　　PowerbyProxi执行长Greg Cross（图2右）表示，无线充电发展历程可粗分为三个阶段；第一阶段为2007-2013年的售后市场（After Market），彼时无线充电设备主要系透过手机背壳等配件进入消费性电子市场；2014年则正式迈入第二阶段--接收端时代，这段期间内无线充电接收端模组会被大量内建至智能手机等行动设备，或是部分工业型应用；第三阶段--基础建设时代（Infrastructure Era）则预计于2017年正式起飞，充电发射端会被大量布建于汽车、家庭、办公室、公共设施及工业设备内，届时无线充电将真正普及于使用者的日常生活之中（图3）。

　　

　　图3　无线充电市场发展历程　资料来源：PowerbyProxi

　　Cross进一步指出，无线充电的应用包含多种使用者情境，以消费性电子市场为例，目前主流的应用产品--智能手机，乃至于之后无线充电将囊括的应用範畴--平板电脑及笔记本电脑，这些产品皆为「平面设备（Flat Device）」，因此用现行主流的磁感应充电技术尚可应付。不过，日常生活中，还包括各种尺寸、形状、角度的非平面电子产品，届时磁感应充电方式将不敷使用，因此磁共振技术终将成解套之法。

　　PowerbyProxi消费科技事业群业务发展部门副总裁Tony Francesca（图2左）预期，最快至2015年，采用磁共振技术的无线充电设备就会大量进入消费性市场，进而成为无线充电主流技术。

　　值得注意的是，身为磁共振技术方案开发商的PowerbyProxi，已于2013年6月下旬加入WPC标准阵营，而Francesca则被任命为WPC内磁共振技术工作小组的主席，主导WPC定义Qi导入磁共振技术的标准。

　　事实上，PowerbyProxi于2014年Computex展出的15瓦磁共振无线充电系统，即代表Qi的下一代技术雏形。据了解，PowerbyProxi新款整合方案可替多款行动设备提供高速充电技术，能显着提升现有3.5~5瓦系统的效能表现。此系统旨在对单一平板电脑、多个智能手机和平板手机供应高达15瓦的充电功率。此外，该系统将与WPC的Qi 1.2标准相容。

　　Francesca透露，Qi 1.2标准制定已迈入最后倒数阶段，届时Qi 1.2不只包含磁共振技术，亦能与现行Qi 1.1标准的磁感应方案相容。

　　Cross表示，PowerbyProxi将持续推动无线充电技术进展，并持续为未来的Qi 1.2标准规範努力，期待能为消费者提供性能更优异、更便捷的解决方案。

　　除了15瓦充电系统之外，PowerbyProxi也于Computex 2014首度展示能在垂直高度30毫米（mm）为行动设备充电的无线充电板。此一具备「z」垂直高度充电功能的解决方案可应用于公共场所，如餐厅和饭店，同时也能被整合在傢俱和工作檯面上。据悉，该系统电源可通过木材、塑料及混合式材料，提供完全空间自由度（Spatial Freedom），并同步为多个设备充电。

　　不过，在磁共振方案正式成为主流技术之前，多模无线充电芯片战火将率先引爆。继联发科于全球行动通讯大会（MWC）上发布首款多模无线充电芯片后，博通 （Broadcom）日前也宣布推出可同时支援三大无线充电标准的无线充电方案，并进一步将充电功率提升至7.5瓦，向联发科隔空叫阵。

　　博通叫阵联发科　多模无线充电方案出击

　　

　　图4　博通行动设备平台部门产品行销总监Reinier Van der Lee认为，在磁共振无线充电成熟前，多模的解决方案将是重要的过渡技术。

　　博通行动设备平台部门产品行销总监Reinier Van der Lee（图4）表示，博通的无线充电技术能协助设备制造商，开发同时支援多种标准技术的无线充电接收端，减轻消费者对市场上多种标准并呈的混淆感，并让采用磁共振方案的Rezence标准能尽快成为无线充电市场主流技术。

　　Van der Lee认为，磁共振最终将成为无线充电市场的主流方案，不过在此之前，多模的解决方案将是重要的过渡技术。博通不单只提供多模无线充电芯片，而是全套的解决方案；除了可交互操作的无线充电芯片之外，还包括成熟的行动无线连结技术，以及以WICED（Wireless Internet Connectivity for Embedded Devices）平台开发的智能充电板（Charging Pad），可大幅简化开发过程，并为市场建立一个健全、可交互操作的无线充电生态系统。

　　据了解，当待充物接触到充电发射端时，博通的多模无线充电电源管理单元（PMU）可自动辨识此为A4WP、PMA或是WPC标准，然后再对待充物进行充电；事实上，该款解决方案是透过内建的频率侦测机制达到辨识功能。由于WPC的Qi标准运行于100k？200kHz，PMA的磁共振技术系运行于 200k-300kHz，而A4WP的Rezence标准则运行于6.78MHz，因此该芯片可藉由侦测发射端运行的频段为何，来辨识接收端该采用何种无线充电标准介面与发射端沟通。

　　值得注意的是，目前三大标准阵营现有的技术都仅支援5瓦的低功率方案，而博通BCM59350多模无线充电芯片则将充电功率提升至7.5瓦，与联发科公布的MT3188最大可提供的功率值相当，较劲意味十足。目前博通BCM59350方案正在送样阶段，预计今年第二季结束前将正式量产。

　　从上述发展不难发现，在A4WP的推动及Rezence标准的问世下，磁共振无线充电技术发展可谓关关难过关关过，因而获得许多半导体厂商的关注及支持，不过值得注意的是，系统模组成本过高仍是磁共振技术商用化的最大难题；有鑑于此，今年Computex中，已有厂商展出低成本方案，可望让磁共振无线充电方案实现量产商用的目标。

　　借力1MHz调幅频率　低成本磁共振方案问世

　　

　　图5　十铨科技行动应用事业处产品总监林家成指出，采用较低频的调幅1MHz频率可实现高整合度、低成本量产的目标。

　　十铨科技行动应用事业处产品总监林家成（图5）表示，磁共振无线充电要实现商用化目标的最大考验不是技术，而在于成本；以A4WP为例，若依照 Rezence标准实现线圈模组设计，再加上蓝牙（Bluetooth）芯片做为通讯机制，其充电发射端加上接收端的整体物料清单（BOM）成本将介于 40美元左右，如此高昂的成本将难以被消费者所接受，更遑论实现大量生产。

　　林家成进一步分析指出，应用于磁共振无线充电系统的电容、电感、开/关元件等，须具备高频且能承载高电流的特性，而这些元件通常系应用于军用、工业领域等利基型市场，因此成本较高；而为了解决此难题，十铨科技的磁共振方案不运行于A4WP采用的6.78MHz频率，而是采用较低频的调幅（AM）1MHz频率，再透过开发专属的特定应用积体电路（ASIC），从而实现高整合度、低成本量产的目标。

　　据了解，十铨科技的磁共振无线充电方案成本约介于12美元左右，其可在垂直高度9-11公分处为电子产品供电，功率最大可到60瓦（W），并内建类似于WPC阵营开发的异物侦测（FOD）保护机制，当系统过热或电流过载时，会自动关闭功率传输功能。

　　林家成透露，十铨科技的磁共振无线充电方案目前采SOP-8封装，因此尺寸偏大，较不适合应用于一般消费性电子产品内，反倒是受许多工业/医疗型应用领域客户青睐，如扫地机器人、仓库搬运机器人、电动机工具、心臟除颤器、心律调整器等。

　　未来，十铨科技更拟推出可同步支援磁感应及磁共振技术的发射端模组。事实上，为了让市场顺利跨越磁感应到磁共振方案的过渡期，包括联发科、博通等厂商皆已发布多模的接收端方案。林家成分析，支援多模方案的接收端只须注意天线摆放及整流电路的设计，因此设计关卡较易突破；而发射端要面临的难题则是金属氧化物半导体场效电晶体（MOSFET）须能同时调节、适应二到三种不同的频率并输出相应电流，因此设计挑战较为艰鉅。据悉，十铨科技预计于今年8月初步发表多模的发射端方案。

　　不管是多模的接收端或发射端方案，其目的都是为了解决当前磁感应与磁共振方案并存的现况；不过，不难发现，这只是一种过渡性方案，市场人士大多认为，磁共振方案最终仍将胜出，一统无线充电市场。