无线充电的时代即将开启

    
 Apple Watch面世前夕传言将使用无线充电,亮相后却仍采用磁吸式充电,让人不禁想问:说好的无线充电呢?该技术至少被谈论了4年,看似发展“卡关”,但三大阵营如火如荼地制定标准,预计2018年将爆发40亿美元商机。

  科技产品日新月异,手机、平板、电脑的样貌不断蜕变,但电源线却一直紧紧跟着,不仅让使用者感到不便,也对产品发展造成限制。为了扭转这个劣势,相关厂商致力提升电池续航力之外,近几年也开始布局新的电源供应技术,而“快速充电”与“无线充电”都是备受注目的抢攻重点。若无线充电技术成熟,穿戴式产品就可以无线充电技术来设计,智慧手表、手环、眼镜等将可完全密封,达到防水、防尘效果,再也不用担心损坏充电接触点(孔)。说到这里,你对于未来的科技产品是否又多了一点想像呢?

  无线充电技术的发展,目前已经逐渐走向标准化。根据市调机构IHS iSuppli统计,2012年已经有超过500万台电子装置搭载无线充电功能,更预测2015年将突破1亿台。2013年无线充电市场规模仅约2亿美元,但未来4年将呈40倍成长,2018年达到80亿美元。IHS也统计,全球无线充电接收器及发送器市场,可望从2013年的2,500万个成长到2023年的17亿个。

  然而无线充电要普及,关键是“统一标准”及“大量布建”。目前全球的无线充电三大阵营正透过标准制定、拉拢盟友,企图在这个80亿美元的市场占得一席之地。这三大阵营分别为历史最悠久的WPC(Wireless Power Consortium),积极异业合作、强调建置无线充电环境的PMA(Power Matters Alliance),以及由英特尔、高通、三星发起的A4WP(Alliance for Wireless Power)。

  标准制定瓶颈,2016可望突破

  其中英特尔在2014年台北国际电脑展就曾展出无线充电碗及无线充电桌。英特尔的展示情境中,只需把手机放在床头的充电碗,隔天起床就有充足电力可以使用,不但美观也更具行动性。此外,美国星巴克也宣布在旧金山湾区200家分店提供无线充电服务,并且计画将服务扩展至欧亚。这种种发展都令人向往无线充电结合穿戴等各种新科技装置引爆的可能与未来。

  目前参与无线充电标准制定的台湾厂商屈指可数。宏达电无线充电小组在2012年成立,并在2013年3月加入WPC,目前三大阵营都有参与,算是台湾最早参与标准制定的厂商。宏达电主任工程师朱峰森代表宏达电参与三大国际无线充电的标准会议,而目前有参与标准制定的台湾人,包括朱峰森在内不超过5个人。

  其他较积极参与无线充电标准制定的台厂,包括IC设计龙头联发科、键盘控制晶片厂迅杰。正在开发无线充电晶片的,除了以上两者,消费IC设计公司凌通、微控制器厂盛群也已投入。

  其中,联发科的多模无线充电解决方案MT3188继2014年4月通过WPC联盟的Qi认证后,12月也获得PMA认证,证明产品采用的IC模组可兼容PMA无线充电技术。

  另外,联发科2014年年底也通过UL台湾测试,成为在台湾唯一可提供PMA测试及认证服务的认可实验室,将有助于亚洲厂商就近完成无线充电检测,并为PMA会员提供更多元的测试认证管道。

  朱峰森指出,无线充电目前虽处于标准制定阶段,但在一至两年内会有爆炸性成长,关键就在“进行大规模布建”。目前无线充电尚未普及,包括技术上与政治上的原因。

  技术方面,无线充电的技术分为磁共振及磁感应两种,同时具备这两种标准的多模设计却处于“卡关”阶段。业界目前已要求晶片商提供WPC的Qi加上PMA磁感应标准的无线充电发射器及接收器,以加速消除不同技术标准间无法互通运作的问题。

  联发科的MT3188相继通过WPC的Qi认证及PMA认证,为双模无线充电晶片的发展打下强心针。朱峰森也指出,“各大公司都已投入很多资源,瓶颈不会维持太久,2016年是无线充电发展值得期待的时间点。”

  PMA、A4WP合力攻打WPC

  政治上的原因,则是三大阵营之间“亦敌亦友”的关系。德州仪器、飞利浦、索尼主导的WPC,所制定的Qi标准市占率超过95%。WPC的策略是大量游说各手机厂使用自己的无线充电模组,发现效果不彰后,开始拜托营运商支持,例如2012年经由Verizon销售的美国版蝴蝶机、美国版HTC 8X,都具备WPC的Qi无线充电标准。

  “相较于WPC‘由下而上’的说服策略,PMA则多从合作对象的高层开始说服,采‘由上而下策略’。”朱峰森说。第二个出现的无线充电阵营PMA,是由宝侨(P&G)及旗下公司金顶(Duracell)合资成立子公司Duracell Powermat所主导,寻求AT&T合作时,就直接透过董事会沟通。

  为了对抗WPC,PMA在2014年1月与第三个无线充电阵营A4WP签订合作备忘录,透过A4WP的共振式充电技术,补足WPC只有磁感应技术的不足。

  朱峰森表示,PMA在寻求与A4WP合作前,曾找美国新创公司WiTricity合作,该公司由MIT教授Marin Soljačić所成立,可说是共振式充电的始祖。后来PMA放弃研究后,便转为采用A4WP的共振技术。WPC则未放弃研究磁共振,于2013年中开始制定共振技术,藉由与纽西兰无线充电厂PowerbyProxi的合作,加快磁共振技术融入新一代Qi标准的发展。

  WPC面对无线充电普及的策略,是越多终端装置支援无线充电,就有越多人购买无线充电器,PMA则倾向于准备好无线充电的环境,才有助于无线终端产品的普及。

  因此,PMA成功说服星巴克,让其采用PMA的感应器充电。“不用装很多插座,有助于店面的美观,且可以让星巴克掌握用户的位置资讯。”朱峰森说。另外,店家也可以自行控制供电量或供电与否,就与电信单位收费机制一样,有买咖啡才能使用充电功能。

  PMA先准备好无线充电环境的想法,也与A4WP相同。英特尔表示,“我们一直在谈如何建置环境,当环境未准备好,做再多装置也没用。现在英特尔也会针对几个国家,优先建置无先充电体验站。”

  英特尔加入A4WP,再现无线传奇

  英特尔PC用户端经理斯考根(Kirk Skaugen)预测2015年PC趋势时就曾指出,目前英特尔的三大核心技术是:无线充电(No Wire)、舍弃密码(No Password)、提供新的使用者连接装置,例如影像侦测技术RealSense以及3D摄影机等。

  就如英特尔在10年前的Centrino时代,推动无线上网,让802.11系列的Wi-Fi无线上网规格变成笔记型电脑的标准配备,电脑就此摆脱网路线的束缚,搭配Centrino品牌及市场行销,让无线上网呈现爆炸性成长。现在英特尔打算透过参与A4WP,重现“无线传奇”。

  英特尔表示,A4WP针对不同的瓦特数,分成低瓦特、中瓦特及高瓦特小组,英特尔负责20瓦以上终端产品,包括2in1变形装置及平板电脑。2015年第一季以前,A4WP将有5瓦以下的无线充电产品推出,而下半年也会有高瓦特数充电产品问世。

  英特尔计画于2015年下半年推出的新笔电平台,将与无线充电晶片业者合作,让笔电支援无线充电功能。该平台将内建负责无线充电沟通的蓝牙晶片以及无线充电晶片,并以耗电较低的Ultrabook、2in1变形装置为主,较耗电的游戏笔电或桌上型电脑仍需连接电源线。

  高通充电板让赛车更环保

  A4WP另一盟主高通,则基于磁共振技术,积极开发大功率电动车无线充电方案,并与FE(Formula E-car)一起在2014消费电子展中,展出搭载无线充电功能的电动赛车,最高时速可达150哩。同年9月的国际汽联电动方程式锦标赛(FIA Formula E Championship)中,国际汽联即宣布在2014与2015年赛季期间的安全导航车、医疗车与服务车,都将配备高通Halo电动汽车无线充电技术。

  高通的Halo电动汽车使用磁共振技术,可实现地面充电板与电动车充电板之间的能量传输,更有效率且环保。Formula E赛程中,采用Halo技术的安全领航车是BMW i8,医疗车、服务车等其他赛事工作用车则是BMW i3。

  高通欧洲区资深行销总监巴雷特(Joe Barrett)受访时曾说,随着SAE、IEC及ISO三大组织的汽车无线充电标准陆续定案,车厂最快将于2017年推出首款配备磁共振无线充电技术的油电混合车。

  尽管目前无线充电仍处于标准“乔不拢”的战国时代,导致虽有超过60款手机支援无线充电技术(包括Google Nexus系列、Nokia Lumia系列、HTC手机等),仍无法普及。但若环境建置到位、标准“一统天下”,无线充电商机将一举爆发。

  朱峰森表示,在行动通讯方面,无线充电的多点充电、隐藏设计,还有可被嵌入家具或建筑物的便利性,都具备强大吸引力。

  此外,若出门不再需要行动电源,也不再需要找插座,更潜藏无限商机。目前比利时的鲁汶车站、阿姆斯特丹机场、美国旧金山湾区星巴克都推出无线充电服务,消费者只要把手机放在桌上特定位置就可充电。

  穿戴式装置移除充电接口后,也代表防水功能的完备,对要求防水及防汗的配件,无线充电可说是不可缺少的技术。再试想无线充电被应用在家电等高功率电器上,电线走火的风险不但降低,也让室内设计更简单、美观。中国最大家电商海尔即于2013年推出“无尾厨电”,主打无电源线的电锅、果汁机。

  其他还有应用在电动车上,让“无线充电站”取代“加油站”,停车顺便充电。或是应用于医疗领域,解决植入人体的电子仪器,电力耗光时就得开刀换电池的问题等。

  虽然“无电线”的未来世界,一方面仍有充电效率低等技术问题,还有正如当年WiMAX与4G的标准之争,三大阵营也还在拉锯。但若能保持对标准制定的关注,了解上下游各有哪些“玩家”,才能及早抢食无线充电这块前景十足的市场大饼。

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