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眾家技術爭豔　無線充電市場向前衝

上網時間:2014年02月25日

目前市場上至少有四種不同的無線充電技術，試圖爭搶市場上數十億台新一代行動裝置的電源商機，但迄今只有一種技術達到了進駐100萬台裝置的水準──無線充電聯盟(Wireless Power Consortium，WPC)的電磁感應式無線充電技術標準 Qi ；而分析師預期，到2018年，該技術領域的贏家將可主宰市場規模達7億台裝置的無線充電市場。

市場專家預期，在目前市場上即將推出的一系列混合式電磁感應/共振(inductive/resonant)無線充電產品之後，共振式無線充電技術將一統天下；而蘋果(Apple)則可能會推出自家無線充電解決方案。博通(Broadcom)董事長暨技術長Henry Samueli表示，無線充電標準必須統一，該市場才會真正起飛；他並認為，無線充電技術的目標應用不只是智慧型手機，其真正的成長推動力將來自物聯網(IoT)。

IHS分析師Ryan Sanderson指出，手機與平板裝置仍將是在未來幾年無線充電技術的應用大宗，預期到2016年，至少會有一家手機大廠在自家生態系統中整合無線充電技術能力。IHS另一位分析師Jason dePreaux則認為，蘋果應該不想採用市面上現有的無線充電標準，而將開發自有技術；不過這會需要數年的時間。

現在市場上有三種主要的無線充電技術──電磁感應(magnetic induction)式、電磁共振(magnetic resonance)，以及鎖定特殊應用的射頻(radio frequency)式方案。IHS的dePreaux表示，這些技術的功率大小以及充電時間其實都差不多；根據一項測試結果，採用Qi標準的電磁感應式充電技術充飽Google Nexus 7手機，所花費的時間是有線充電器的近三倍。

有數個產業標準組織正主導不同無線充電技術的發展，WPC支持電磁感應與橋接解決方案，A4WP (Association for Wireless Power) 主推電磁共振方案，還有另一個Power Matters Alliance　(PMA)也是電磁共振充電方案的支持者；以色列新創公司Humavox 則開發出一種稱為射頻充電的解決方案。而市場觀察家認為，在主流技術塵埃落定之前，還會有其他的無線充電新技術或供應商可能會冒出頭。

IHS的Sanderson表示，未來還可能出現提供消費者在無線充電空間與距離方面更大自由度的新技術，甚至能與將成為市場主流的電磁共振技術競爭；射頻充電就是一個案例。不過他也指出，技術進展需要數年時間，而且一旦現有技術的基礎建設已經到位並在這兩年獲得大量採用，新技術就很難再加入市場競爭。根據統計，去年無線充電接收裝置出貨量達2,000萬台，其中大部分是電磁感應式產品；Sanderson預期，該市場將在四年內成長到7億台。

WPC的市場開發副總裁John Perzow則認為，由於市場仍困惑於各種現有競爭標準，任何一個標準的發展速度都無法更快；而PMA、A4WP、WPC等各種標準之間的差異，讓這些團體很難結合在一起。Perzow指出，這些技術的通訊協議介面不相容，無法互通。但標準整併是讓無線充電技術無所不在的必經之路。

電磁感應無線充電技術

由於Google、三星(Samsung)、諾基亞(Nokia)等大廠已經有相關產品問世，電磁感應式無線充電技術目前儼然為市場主流。電磁感應式無線充電通常採用兩種磁線圈，一個主線圈內建於充電基座提供交流電磁場；另一個線圈則內建於待充電裝置中，能將電磁場的能量轉換為電流為電池充電。這兩個線圈結合在一起就形成了變壓器。

WPC所推動的電磁感應式無線充電技術標準Qi獲得許多大廠支持，Perzow表示，目前市場上採用該標準的裝置已經超過4,000萬台；該組織提供的是緊密耦合的線圈感應式技術，功率達5W，運作頻率為200~300 kHz。Perzow也指出，Qi標準的感應距離最遠為40mm，充電效率則為70%。

ConvenientPower推出的電磁感應/電磁共振雙模、多裝置充電站

ConvenientPower推出的電磁感應/電磁共振雙模、多裝置充電站 (來源：WPC)

Qi標準與電磁感應技術號稱可提供受保護的連結，其安全性適合醫療設備使用，射頻干擾度低。不過電磁感應式無線充電技術也被認為比其他種類無線充電技術脆弱且不方便，因為使用者必須將待充電裝置對準充電座，自由度較低。對此Perzow表示，也許在某方面來說是如此，但Qi並非是一個永恆不變的產品，而是仍在發展中的技術。

(下一頁繼續：電磁共振式技術終將一統天下？)

同時支援電磁感應式/共振式技術的橋接產品

雖然WPC與Qi目前可說是電磁感應式無線充電的代名詞，WPC在 1月份舉行的2014年國際消費性電子展(CES)上，也展示了一種電磁共振式充電技術 WoWz ；該技術能與Qi相容，充電距離最遠可達18mm，充電效率65%。Perzow表示，已經推出支援Qi手機的三星，也是投資WPC開發電磁共振式技術的公司，因此三星有可能將會在自家手機內建共振式技術。

Perzow預期，2014年將會有同時支援PMA電磁共振式技術與Qi標準的無線充電產品問世，而未來幾年也將陸續有更多橋接產品誕生：「短期看來這是可行的，但只要其中某一種標準大幅進展，這種並存方案恐怕就不再可行。」

同時是WPC與PMA (現在該組織已經與A4WP聯盟)成員的聯發科(MediaTek)，在今年CES首度展示其無線充電技術──同時支援Qi標準與電磁共振式技術的雙模無線充電方案。該系統是能同時為兩支智慧型手機充電的基座，內建單一線圈與單顆IC，鎖定0.5W~15W範圍內的手機應用(參考連結。

圖左紅色的無線充電站是採用電磁共振式技術，圖右的充電板則是採用Qi標準

電磁感應式充電技術

聯發科開發的雙模無線充電方案，圖左紅色的無線充電站是採用電磁共振式技術，圖右的充電板則是採用Qi標準電磁感應式充電技術 (來源：EE Times / Junko Yoshida)

聯發科行銷策略總監Mark Estabrook表示，該公司開發的方案能辨識出是哪一個充電器，然後適當地進行充電，適用從藍牙耳機到電動車等產品：「我們認為這算是一種橋接產品解決方案，有助於產業界從目前主流的電磁感應式無線充電技術，過渡到還需要2~3年發展時間的電磁共振式無線充電技術。」

高通(Qualcomm)資深產品管理總監、同時也是A4WP 成員的Mark Hunsicker表示，支援電磁感應式與電磁共振式無線充電的雙模橋接式產品是有發展機會，但他認為這類產品對消費者來說吸引力不高，因為兩種無線充電技術並沒有很大的共通性，而同時支援兩種技術意味著需要更多材料與更高成本。

電磁共振式無線充電技術

IHS的Sanderson表示，雖然產業界習慣將無線充電技術分為「電磁感應」與「電磁共振」兩種方式，但實際上這兩種技術都是由電磁感應技術衍生：「電磁共振式無線充電解決方案，是一種經過高度調整的電磁感應解決方案。」電磁共振式充電依賴相同共振頻率的鬆散耦合線圈來傳輸電力，一個負載電荷的電容板與線圈的某一端相接，就會產生一個共振頻率。

A4WP 展示電磁共振式無線充電技術

A4WP 展示電磁共振式無線充電技術 (來源：A4WP)

支持者認為電磁共振式充電技術的優勢，在於一次能為多個裝置進行充電，而且裝置擺放的位置自由度也較大，待充電裝置與充電座的距離可長達10吋，而中間若有中繼器(repeater)，距離還可進一步拉長。A4WP表示，電磁共振式無線充電(該組織所推動的技術版本名為Rezence)，能隔著40~50mm厚度的表面進行充電。

A4WP的Hunsicker表示，電磁共振式無線充電能同時為多個不同種類的裝置充電，其他競爭技術雖然在某種程度上也能做到，但並不能滿足所有的需求。而他也強調，其他標準組織紛紛成立電磁共振式技術工作小組，意味著他們也承認未來電磁共振式無線充電技術將取代電磁感應式無線充電技術。

包括三星、德州儀器(TI)、戴爾(Dell)與WiTricity等公司都是A4WP成員，該組織最近宣布與開發電磁感應式無線充電技術的標準團體PMA策略聯盟。Hunsicker指出，市場上將會看到採用電磁共振式無線充電的配件產品，例如手機背蓋；而該技術也可以直接內建於手機。

(下一頁繼續：不玩線圈的RF無線充電技術…)

射頻式(RF)無線充電技術

除了電磁感應式、電磁共振式無線充電技術，以色列業者Humavox執行長Omri Lachman表示：「我們不玩線圈，我們是RF技術；這種方案能提供更大的自由度，不須考慮發送/接收端的配對，你可以任意開發各種形式的產品、擺脫所有的禁忌。」該公司所開發的RF無線充電平台名為Eterna，所發送的射頻會透過名為Nest的充電平台內建之迷你天線接收器，轉換成直流電。

藉由Humavox的技術，一道2.4GHz無線電會可傳送能量到一個接收器，然後將電壓推向一顆電源管理IC。Lachman表示，其接收器的運作電壓僅7mA，適合助聽器等低功耗裝置；該公司的技術主要鎖定醫療保健與銀髮族市場。他進一步指出，銀髮族使用者通常不太會使用充電技術，因此最直觀的方案將會是無線充電市場的最大贏家。

Humavox的RF充電器平台Nest

A Humavox的RF充電器平台Nest (來源：Humavox)

「使用者在操作裝置時不會想要學習更多新技巧，特別是在充電時；」Lachman指出，電磁共振式充電技術還不夠直觀，而且該技術會有讓很多人望而卻步的電磁波等等問題。此外他也認為，RF無線充電比起線圈式無線充電，更適合可穿戴式裝置、物聯網應用，能更容易整合到小型裝置中，不過目前該方案尚未獲得量產裝置支援。

Humavox 開發的迷你RF無線充電晶片

Humavox 開發的迷你RF無線充電晶片 (來源：Humavox)

IHS的Sanderson則表示：「採用RF的無線充電方案在以前也曾經出現過，但第一代的技術並未獲得廣泛採用；這並不表示在未來我們不會看到該類技術捲土重來。」(更多Humavox技術訊息可參考：小型裝置專用的無線充電盒子！)

而Humavox的Lachman也對是否可能產生單一無線充電標準抱持質疑態度，因為勝出的技術必須要整合超過一種以上的標準：「在WPC發表Qi標準，以及Powermat產品問世時，我們曾聽到過一些類似的(標準整合)承諾，而現在電磁共振式技術領域也有相同的呼聲。也許RF無線充電不會是最後的贏家，但該技術確實能帶來某些優勢－－包括能更容易整合到各種不同外形產品內的接收系統。」

編譯：Judith Cheng

(參考原文： Wireless Charging Shift Ahead，by Jessica Lipsky)