无线充电走向双模A4WP与PMA结盟以抗衡WPC

2014-03-20 22:44:37来源: Digitimes 关键字:无线充电  双模A4WP  PMA
   
现行三大无线充电技术阵营分别是PMA(Power Matters Alliance)、WPC(Wireless Power Consortium)与A4WP(Alliance for Wireless Power),WPC因成立较早,会员数众多,为现行主流。但后起阵营A4WP则积极发展产业关系,2014年2月与PMA签署合作协议,日后将促使两阵营的技术融合发展,同时合作也扩增业者数,使现行主流的WPC阵营感到压力。

虽然A4WP+PMA对上WPC使技术阵营的竞争更趋白热化,但DIGITIMES Research观察,早在尚未合作前的三阵营鼎立时期,晶片业者与系统业者便已2方、3方押注,而非独钟某一阵营,如高通(Qualcomm)、三星电子(Samsung Electronics)均同时支持3阵营。

除三大阵营外,其他无线充电技术也持续推展精进,如Ossia公司的Cota技术采微波传导充电,LaserMotive公司采雷射感应充电,或高通仍拥有独家的WiPower技术(本质上接近A4WP),以及高通独家的大功率车用无线充电技术Halo等。均显现无线技术仍有高度发展性,同时具高度未来商机。

3大无线充电技术阵营业者比较

注:WPC、A4WP分类业者为重复计算,WPC类型过多仅列出最多业者的9类。
资料来源:各业者,DIGITIMES整理,2014/3


无线充电技术、标准最新进程

无线充电技术的推展在2014年2月有了较大变化,原有的三大充电技术标准阵营PMA、WPC、A4WP中,A4WP与PMA签署合作协议,日后两阵营的充电技术将逐渐朝整合路线发展。

除技术阵营的态势改变外,无线充电的​​技术发展,以及个别业者对不同阵营的支持态度等也有所变化,针对此DIGITIMES Research将对近期现况进行观察、分析,以期推估未来可能走向。

无线充电技术概述

有多种方法可以实现无线化(或称非接触式)的充电,如电磁感应(Magnetic Induction;MI)、电磁共振(Magnetic Resonance;MR)、雷射光感应、微波功率发送(Microwave Power Transmission;MPT) 、压电效应(piezoelectricity)、电导式(conductive)、磁阻式(magnetic resistance)等。

虽然有很多技术都能实现无线充电应用,然现阶段较成熟的主要技术有4种,即电磁感应、电磁共振、雷射光感应、微波发送等。更进一步而言,仅有2种技术已广受业者肯定,进而形成标准共识,即电磁感应与电磁共振。

电磁共振在学理上能比电磁感应有更远的充电距离,然对应到实际产业标准上,PMA与WPC的充电距离都仅约0.5公分,而A4WP则为5公分。三大阵营除了选择不同的实现技术,也为其技术额外命名,WPC称为Qi,即指中文的「气」,A4WP则称为Rezence,PMA目前尚未对其技术命名。

技术的精进发展

三大阵营虽选不同实现技术,但技术标准仍会持续精进,如WPC Qi于2010年3月颁布1.0版标准,而在2012年4月提出1.1版,新版的特点主要有二,一是加入外物侵入侦测(Foreign Object Detection;FOD),另一是支援电磁共振充电技术。

外物侵入侦测是指一旦充电发射器与接收器之间若有其他外物阻隔时,发射器会停止充电,避免危险,特别当外来物为金属材质,例如钥匙、戒指、硬币等,若持续充电,不仅无法替电子产品充电,还会使钥匙发热,进而产生危险。除强化安全机制,1.1版也能感应负载端(指受充电的装置)的状态,而动态改变充电发送特性,以提升充电效率。

而加入电磁共振技术,也意味着WPC不再坚持最原初的电磁感应技术,而是在现行技术中再加入共振技术,且相容原有电磁感应技术,Qi 1.1的共振为短距离,约1.5公分的隔空性,必要时可视需要增至4公分,但设计上需额加装中继器(repeater)。

隔空充电距离是各种技术的重要较量点,而最大充电功率也是,WPC Qi目前最大充电能力是5瓦,而2014年2月A4WP提出研拟20~50瓦的新标准,WPC方面已表示将订立更大瓦数的充电标准(如10~15瓦、30~120瓦),PMA则维持现行5瓦,由此可知最大充电量也为较量重点。

无线充电技术主要提升路线


为辨识功效纷纷拉拢其他技术阵营

无线充电不单要讲究充电隔空距离(距离愈远愈意味便利)、最大充电瓦数、充电效率(充电过程中尽量不让电能以热形式消散)、充电安全性(外物入侵)等,也要正确辨识近接物是否为需要充电的目标,因此需要装置的辨识机制。

此方面WPC Qi采行自有的近接感应辨识技术,然A4WP方面则倾向与其他既有短距离无线通讯技术阵营合作,如NFC(Near Field Communication)、BLE(Bluetooth Low Energy)等。

由上述可知,A4WP与WPC已展开激烈的规格、技术较量,相形之下,PMA阵营的动作相当迟缓,PMA虽为已成形的联盟,但却尚未推出标准,且如前述,PMA也尚未产生如Qi、Rezence等技术名称。

PMA与A4WP结盟的原因探究

回至最前所述,A4WP与PMA签署合作协议,未来两者将逐渐整合发展,对此透过前面的历程说明,已可推出端倪。由于WPC为最早起步的无线充电阵营,早于2008年便已成军,相对的,PMA与A4WP均在2012年才成立,落后了约3、4年时间。

不仅晚成立,会员家数也以WPC最多,超过100家业者加入WPC,另2个阵营均在数十家,阵营气势不如WPC,且实际市场上的产品,也以支援Qi标准的为最多。

A4WP虽较晚成立,但采行较具未来性的共振技术,是其对抗WPC阵营的一大基础,但在WPC也有意在新版标准中加入电磁共振技术后(部分原因在于共振技术业者PowerbyProxi加入WPC阵营),A4WP的优势将大减。

基于忧患意识,A4WP若再行发展自有的电磁感应技术,恐无太多业者有支持意愿,产业已难挤入第三种电磁感应技术标准。因此,A4WP与PMA合作,未来两阵营逐渐融合​​,形成与WPC一样同时具备电磁感应与电磁共振技术的标准,同时两阵营的业者数也可相加,以便拉近与WPC阵营的业者数差距,此合作在技术后续发展与业者数气势两方面均得到好处。

虽然A4WP与PMA有意整合,但两技术现有差距太大,A4WP使用6.78MHz的运作频率,后续标准更朝13.56MHz发展,而PMA仅为200~400kHz频率,MHz与kHz的频率有极大的差距,技术整合具挑战性,包含晶片的设计,印刷电路板的布局等。相对的,WPC现行的感应技术与延伸发展的共振技术,将采行相近的运作频率,频率范围为110kHz~205kHz,其技术发展的困难性较低。

除技术难度外,成本也必须考虑,WPC技术已内含辨识功能,A4WP则需要借助NFC或BLE,初期需要额外1颗独立晶片,成本会较高,后续才可能整合,但初期竞争中略居劣势。

晶片、系统业者的态度观察

三大无线充电阵营的较劲,已历经约2年的时间,标准的分歧减缓市场的扩散、渗透速度,为避免延误商机,晶片业者与系统业者早已多方押宝,而不是独钟3种标准的其一。

例如晶片业者爱迪特(IDT)便同时支持WPC与A4WP,金顶电池(Duracell)旗下的PowerMat公司则同时加入PMA与A4WP。类似的,高通原是A4WP的创始会员,但2013年9月也加入WPC,随即10月加入A4WP,等于3边都讨好,事实上三星也同时加入3方阵营。

不仅2方或3方押注,实际的晶片支援也采行相同态度,如艾迪特就推出WPC与A4WP的晶片,而NewEdge Technologies公司也规划推出同时支援PMA与WPC等均为电磁感应技术的晶片,取得晶片的系统业者可视市场或订单需求而弹性设计,减少库存压力。

此外,晶片业者为强化自身竞争力,也多推出高于标准的晶片产品,例如强调比标准更佳的充电效率、比较低的发热温度,或即便是支援WPC也附带提供NFC辨识功效等,如艾迪特即强调用专属技术超越标准Qi的表现,原文为IDT Proprietary (Beyond-Qi) Features。或如ConvenientPower公司推出相容于Qi的Wowz技术,强调即便已隔空1.8公分仍有65%的电源转换效率。

更多无线技术介绍

虽然电磁感应与电磁共振是目前两大无线充电主流技术,但不意味其他技术已无机会,如Powercast公司即投入微波充电技术,然转换效率过差,发出3瓦电能,装置仅接收约0.038~ 0.049瓦,效率仅1.3~1.6%,多数电能在传递过程中消散。

然业者持续精进,Ossia公司的Cota技术亦同样为微波传导充电,但优点是具方向性(Powercast的技术无方向性),约可传递1瓦电能,传输距离约9公尺,且采行与今日Wi-Fi相近的频率,即2.4~5GHz。这个规格设定相当值得注意,因为这意味着Wi-Fi路由器要整合Cota技术的可行性较高,业者较容易开发出兼具无线网路与无线充电功能的产品。

另外雷射光技术亦有业者投入,如LaserMotive公司,雷射充电的优点是充电距离最远,胜过前述各种技术,发送的电能也能很高,充电效率虽低于电磁感应、电磁共振,但仍高于微波传导,不过缺点是雷射光一旦受遮蔽就会失效,且为高强度雷射,对人体有伤害性。

进一步的,即便只论电磁感应、电磁共振,也并非完全是三阵营的市场,例如高通虽支持3阵营,但自身仍保有独家无线充电技术WiPower,WiPower原是家独立公司,于2010年9月被高通所购并。 WiPower采共振技术,且相容于A4WP,但技术表现比A4WP更佳。

WiPower也属于小功率的无线充电技术,但高通另有大功率的独家无线充电技术,称为Halo,高通亦称此技术为WEVC(Wireless Electric Vehicle Charging),是针对电动车而提出的充电技术, 2014年1月的国际消费性电子展(CES International)上,高通便与F1方程式赛车合作,实机示范Halo车用充电技术。

高通在无线充电技术采多方押注策略

资料来源:高通,DIGITIMES整理,2014/3


标准尚未底定后续结盟与支持者变化仍多

归结上述,可了解A4WP阵营的高积极度,一方面结合BLE、NFC,一方面拉拢PMA等,使现行主流的WPC阵营也难以松懈,且后续亦有业者陆续表态,如戴尔于2014年2月表态支持A4WP,是第1家表态支持A4WP的国际品牌PC业者。

台厂目前的态势倾向支持现有主流的WPC,及多方押注等2种策略,如联发科采多方押注,宏达电以WPC为主等,然随着A4WP的积极作为,以及WPC后续可能防御等动作,业者也必须动态调整策略,才能持续具竞争优势。 TOP▲


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编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2014/0320/article_31672.html
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