無線充電時代真的來了!

作者 | 發布日期 2015 年 02 月 23 日 10:40 | 分類 能源科技
business next wireless charge

Apple Watch 面世前夕傳言將使用無線充電,亮相後卻仍採用磁吸式充電,讓人不禁想問:說好的無線充電呢?該技術至少被談論了 4 年,看似發展「卡關」,但三大陣營如火如荼地制定標準,預計 2018 年將爆發 40 億美元商機。




科技產品日新月異,手機、平板、電腦的樣貌不斷蛻變,但電源線卻一直緊緊跟著,不僅讓使用者感到不便,也對產品發展造成限制。為了扭轉這個劣勢,相關廠商致力提升電池續航力之外,近幾年也開始布局新的電源供應技術,而「快速充電」與「無線充電」都是備受注目的搶攻重點。若無線充電技術成熟,穿戴式產品就可以無線充電技術來設計,智慧手錶、手環、眼鏡等將可完全密封,達到防水、防塵效果,再也不用擔心損壞充電接觸點(孔)。說到這裡,你對於未來的科技產品是否又多了一點想像呢?

無線充電技術的發展,目前已經逐漸走向標準化。根據市調機構 IHS iSuppli 統計,2012 年已經有超過500萬台電子裝置搭載無線充電功能,更預測 2015 年將突破 1 億台。2013 年無線充電市場規模僅約2億美元,但未來 4 年將呈 40 倍成長,2018 年達到 80 億美元。IHS 也統計,全球無線充電接收器及發送器市場,可望從 2013 年的 2,500 萬個成長到 2023 年的 17 億個。

然而無線充電要普及,關鍵是「統一標準」及「大量布建」。目前全球的無線充電三大陣營正透過標準制定、拉攏盟友,企圖在這個80億美元的市場占得一席之地。這三大陣營分別為歷史最悠久的WPC(Wireless Power Consortium),積極異業合作、強調建置無線充電環境的 PMA(Power Matters Alliance),以及由英特爾、高通、三星發起的 A4WP(Alliance for Wireless Power)。

 

標準制定瓶頸,2016 可望突破

其中英特爾在 2014 年台北國際電腦展就曾展出無線充電碗及無線充電桌。英特爾的展示情境中,只需把手機放在床頭的充電碗,隔天起床就有充足電力可以使用,不但美觀也更具行動性。此外,美國星巴克也宣布在舊金山灣區 200 家分店提供無線充電服務,並且計畫將服務擴展至歐亞。這種種發展都令人嚮往無線充電結合穿戴等各種新科技裝置引爆的可能與未來。

目前參與無線充電標準制定的台灣廠商屈指可數。宏達電無線充電小組在 2012 年成立,並在 2013 年 3 月加入 WPC,目前三大陣營都有參與,算是台灣最早參與標準制定的廠商。宏達電主任工程師朱峰森代表宏達電參與三大國際無線充電的標準會議,而目前有參與標準制定的台灣人,包括朱峰森在內不超過 5 個人。

其他較積極參與無線充電標準制定的台廠,包括 IC 設計龍頭聯發科、鍵盤控制晶片廠迅杰。正在開發無線充電晶片的,除了以上兩者,消費 IC 設計公司凌通、微控制器廠盛群也已投入。

其中,聯發科的多模無線充電解決方案 MT3188 繼 2014 年4月通過 WPC 聯盟的 Qi 認證後,12 月也獲得 PMA 認證,證明產品採用的 IC 模組可兼容 PMA 無線充電技術。

另外,聯發科 2014 年年底也通過 UL 台灣測試,成為在台灣唯一可提供 PMA 測試及認證服務的認可實驗室,將有助於亞洲廠商就近完成無線充電檢測,並為 PMA 會員提供更多元的測試認證管道。

朱峰森指出,無線充電目前雖處於標準制定階段,但在一至兩年內會有爆炸性成長,關鍵就在「進行大規模布建」。目前無線充電尚未普及,包括技術上與政治上的原因。

技術方面,無線充電的技術分為磁共振及磁感應兩種,同時具備這兩種標準的多模設計卻處於「卡關」階段。業界目前已要求晶片商提供 WPC 的 Qi 加上 PMA 磁感應標準的無線充電發射器及接收器,以加速消除不同技術標準間無法互通運作的問題。

聯發科的 MT3188 相繼通過 WPC 的 Qi 認證及 PMA 認證,為雙模無線充電晶片的發展打下強心針。朱峰森也指出,「各大公司都已投入很多資源,瓶頸不會維持太久,2016 年是無線充電發展值得期待的時間點。」


PMA、A4WP 合力攻打 WPC

政治上的原因,則是三大陣營之間「亦敵亦友」的關係。德州儀器、飛利浦、索尼主導的 WPC,所制定的 Qi 標準市占率超過 95%。WPC 的策略是大量遊說各手機廠使用自己的無線充電模組,發現效果不彰後,開始拜託營運商支持,例如 2012 年經由 Verizon 銷售的美國版蝴蝶機、美國版 HTC 8X,都具備 WPC 的 Qi 無線充電標準。

「相較於 WPC『由下而上』的說服策略,PMA  則多從合作對象的高層開始說服,採『由上而下策略』。」朱峰森說。第二個出現的無線充電陣營 PMA,是由寶僑(P&G)及旗下公司金頂(Duracell)合資成立子公司 Duracell Powermat 所主導,尋求 AT&T 合作時,就直接透過董事會溝通。

為了對抗 WPC,PMA 在 2014 年 1 月與第三個無線充電陣營 A4WP 簽訂合作備忘錄,透過 A4WP 的共振式充電技術,補足 WPC 只有磁感應技術的不足。

朱峰森表示,PMA 在尋求與 A4WP 合作前,曾找美國新創公司 WiTricity 合作,該公司由 MIT 教授 Marin Soljačić 所成立,可說是共振式充電的始祖。後來 PMA 放棄研究後,便轉為採用 A4WP 的共振技術。WPC 則未放棄研究磁共振,於 2013 年中開始制定共振技術,藉由與紐西蘭無線充電廠 PowerbyProxi 的合作,加快磁共振技術融入新一代 Qi 標準的發展。

WPC 面對無線充電普及的策略,是越多終端裝置支援無線充電,就有越多人購買無線充電器,PMA 則傾向於準備好無線充電的環境,才有助於無線終端產品的普及。

因此,PMA 成功說服星巴克,讓其採用 PMA 的感應器充電。「不用裝很多插座,有助於店面的美觀,且可以讓星巴克掌握用戶的位置資訊。」朱峰森說。另外,店家也可以自行控制供電量或供電與否,就與電信單位收費機制一樣,有買咖啡才能使用充電功能。

PMA 先準備好無線充電環境的想法,也與 A4WP 相同。英特爾表示,「我們一直在談如何建置環境,當環境未準備好,做再多裝置也沒用。現在英特爾也會針對幾個國家,優先建置無先充電體驗站。」

 

英特爾加入A4WP,再現無線傳奇

英特爾 PC 用戶端經理斯考根(Kirk Skaugen)預測 2015 年PC趨勢時就曾指出,目前英特爾的三大核心技術是:無線充電(No Wire)、捨棄密碼(No Password)、提供新的使用者連接裝置,例如影像偵測技術 RealSense 以及 3D 攝影機等。

就如英特爾在 10 年前的 Centrino 時代,推動無線上網,讓 802.11 系列的 Wi-Fi 無線上網規格變成筆記型電腦的標準配備,電腦就此擺脫網路線的束縛,搭配 Centrino 品牌及市場行銷,讓無線上網呈現爆炸性成長。現在英特爾打算透過參與 A4WP,重現「無線傳奇」。

英特爾表示,A4WP 針對不同的瓦特數,分成低瓦特、中瓦特及高瓦特小組,英特爾負責 20 瓦以上終端產品,包括 2in1 變形裝置及平板電腦。2015 年第一季以前,A4WP 將有 5 瓦以下的無線充電產品推出,而下半年也會有高瓦特數充電產品問世。

英特爾計畫於 2015 年下半年推出的新筆電平台,將與無線充電晶片業者合作,讓筆電支援無線充電功能。該平台將內建負責無線充電溝通的藍牙晶片以及無線充電晶片,並以耗電較低的 Ultrabook、2in1 變形裝置為主,較耗電的遊戲筆電或桌上型電腦仍需連接電源線。

 

高通充電板讓賽車更環保

A4WP 另一盟主高通,則基於磁共振技術,積極開發大功率電動車無線充電方案,並與 FE(Formula E-car)一起在 2014 消費電子展中,展出搭載無線充電功能的電動賽車,最高時速可達 150 哩。同年 9 月的國際汽聯電動方程式錦標賽(FIA Formula E Championship)中,國際汽聯即宣布在 2014 與 2015 年賽季期間的安全導航車、醫療車與服務車,都將配備高通 Halo 電動汽車無線充電技術。

高通的 Halo 電動汽車使用磁共振技術,可實現地面充電板與電動車充電板之間的能量傳輸,更有效率且環保。Formula E 賽程中,採用 Halo 技術的安全領航車是 BMW i8,醫療車、服務車等其他賽事工作用車則是 BMW i3。

高通歐洲區資深行銷總監巴雷特(Joe Barrett)受訪時曾說,隨著 SAE、IEC 及ISO 三大組織的汽車無線充電標準陸續定案,車廠最快將於 2017 年推出首款配備磁共振無線充電技術的油電混合車。

儘管目前無線充電仍處於標準「喬不攏」的戰國時代,導致雖有超過 60 款手機支援無線充電技術(包括 Google Nexus 系列、Nokia Lumia 系列、HTC 手機等),仍無法普及。但若環境建置到位、標準「一統天下」,無線充電商機將一舉爆發。

朱峰森表示,在行動通訊方面,無線充電的多點充電、隱藏設計,還有可被嵌入家具或建築物的便利性,都具備強大吸引力。

此外,若出門不再需要行動電源,也不再需要找插座,更潛藏無限商機。目前比利時的魯汶車站、阿姆斯特丹機場、美國舊金山灣區星巴克都推出無線充電服務,消費者只要把手機放在桌上特定位置就可充電。

穿戴式裝置移除充電接口後,也代表防水功能的完備,對要求防水及防汗的配件,無線充電可說是不可缺少的技術。再試想無線充電被應用在家電等高功率電器上,電線走火的風險不但降低,也讓室內設計更簡單、美觀。中國最大家電商海爾即於2013年推出「無尾廚電」,主打無電源線的電鍋、果汁機。

其他還有應用在電動車上,讓「無線充電站」取代「加油站」,停車順便充電。或是應用於醫療領域,解決植入人體的電子儀器,電力耗光時就得開刀換電池的問題等。

雖然「無電線」的未來世界,一方面仍有充電效率低等技術問題,還有正如當年 WiMAX 與 4G 的標準之爭,三大陣營也還在拉鋸。但若能保持對標準制定的關注,了解上下游各有哪些「玩家」,才能及早搶食無線充電這塊前景十足的市場大餅。


三大無線充電陣營

WPC(Wireless Power Consortium)

成立時間| 2008 年
主導廠商|德州儀器(TI)、索尼(Sony)、諾基亞(Nokia)
使用技術|磁感應、磁共振
制定標準| Qi
優勢|最早成立,也是目前最大的無線充電組織,超過 200 家廠商與 19 個國家參與,最早期會員包括飛利浦、三洋電機、羅技等,市占率達 95% 以上,且同時具備磁感應、磁共振技術。

PMA(Power Matters Alliance)

成立時間| 2012 年
主導廠商| Duracell Powermat、AT&T
使用技術|磁感應
制定標準|無
優勢|有實力堅強的金主寶僑(P&G),積極進行跨業合作,夥伴包括星巴克、麥當勞等。目前 PMA 有超過 100 個會員。

A4WP(Alliance for Wireless Power)

成立時間| 2012年
主導廠商|英特爾、三星、高通
使用技術|磁共振
制定標準| Rezence
優勢|與 PMA 策略合作,高通並積極進軍電動車領域。

 

無線充電技術分類

磁感應:用於短距傳輸、效率較佳,優點是成本低廉,但容易受到距離影響,且難做到多裝置充電。

磁共振:容許 4~5 公分的充電距離,可將充電板嵌入木頭、塑膠等材質,並同時為多個裝置充電。

(本文出自《數位時代》第 249 期,首圖圖片來源:林衍億) 

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