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Energy Taiwan

安富利擁抱無線充電大趨勢,建構完整生態系統

  • 孫昌華
安富利台灣暨南亞區區域業務總裁雲昌昱

無線充電技術在10年前就已廣為業界所熟知,使用者引頸企盼智慧型手機可以全面性的部署,但是始終事與願違,但是到了2017年9月12日,iPhone 8與iPhone X的發表,讓事情有了轉折,終於Apple的手機開始向無線充電的標準靠攏,隨後的筆記型電腦、穿戴式裝置與更多的智慧型裝置的跟進,似乎也已經是指日可待。

全球IC通路領導廠商安富利(Avnet)看好這個萬方矚目的發展良機,于2017年9月28日在台北威斯汀六福皇宮舉辦無線充電技術研討會,這個全天的研討會邀請了,包括WPC聯盟、NXP(恩智浦)、IDT、STMicroelectronics(意法半導體)、Gotrend(高創)、Intertek、Wyless(宇逸國際)和業界的產業與技術專家,一起共襄盛舉,勾勒無線充電發展的現況與未來趨勢。

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WPC全球市場推廣副主席胡玉屏

NXP大中華區微處理器及微控制器產品行銷經理黃健洲

IDT資深應用工程經理林宜均

安富利產品管理經理楊士緯

Nok9亞太區市場總經理羅炅凌先生

意法半導體技術行銷經理林進裕

意法半導體市場行銷經理莊維燾

鴻騰精密研發部資深經理丘宏偉

Gotrend行銷經理王世偉

Intertek資深無線充電專家林志豪

宇逸國際股份有限公司執行長林哲逸

WPC聯盟迎接無線充電技術趨勢,強調Qi產品認證的市場價值

2008年成立至今的WPC聯盟(Wireless Power Consortium),已經有252個公司加入成為會員,WPC全球市場推廣副主席胡玉屏(Penny Hu)小姐的主題演講,除了分享振奮人心的無線充電市場的高速發展的預估之外,她表示截至今天總共有771個產品通過Qi的產品認證,這個已經延續發展10年的技術標準,終於在2017年Apple新世代手機使用Qi的標準之後,脫穎而出得以確立成為產業最主要的標準,目前力推包括5W與15W的低頻感應充電規格,隨著愈來愈多的電子裝置加入無線充電的行列,市場前景一片看好。

除了智慧型裝置之外,Qi的標準在車載的領域中已經有相當的斬獲,以前裝(OE)市場而言,到2018年已經有58款的主流車廠品牌導入Qi的標準;另外許多的公共設施即將裝設Qi的裝置,2017年是台灣的公共設施布建無線充電裝置的元年。

胡玉屏表示雖然Qi的產品認證非常的嚴苛,但是相對也較能保障產品的品質,通過測試的產品可以保證最高品質與相容性,目前的Qi認證一共有36個測試項目,大約60個測試方式,必須在WPC指定的實驗室做測試,認證過的產品可以在WPC聯盟網站上查詢,使用者可以藉此查明手中的Qi裝置是否取得認證;台灣已經有迅杰科技順利通過TX 15W模組的認證。

NXP挾厚實客製化能力羅列車用到消費性電子完整產品組合

身為全球第五大半導體公司,NXP積極推動科技創新發展。NXP是WPC的理事會成員,積極參與無線充電規格的制定,目前已經有完整的無線充電產品組合,NXP大中華區微處理器及微控制器產品行銷經理黃健洲先生的專題演講,聚焦於NXP從汽車市場一路擴展到消費性電子的完整無線充電解決方案。

NXP的車用Qi無線充電產品組合,在車用市場上可以說是所向披靡,已經提供給包括Audi、Skoda、BMW、Seat、Volkswagen、Honda和Hyundai等品牌車廠所用;在消費性電子方面,NXP無線充電解決方案亦受到眾多廠商採用,Belkin與Mophie兩家Apple正式授權的無線充電裝置供應商,即採用NXP無線充電解決方案於Tx裝置中。其他如Philips的IconiQ電動刮鬍刀等產品,能見度高。

NXP無線充電解決方案不僅已覆蓋Tx及Rx,充電規格從5W(車用及消費性電子)到15W(消費性電子為主)皆具。黃健洲先生以2018年的車用市場為例,TX產品線將以15W為主,NXP解決方案的重要特性,除了支援WPC、NFC、CAN及兼容PMA v1.0的規格之外,因為車用領域對於頻譜干擾等相關要求非常嚴苛,所以需要規避AM與部分車用鑰匙所使用的無線頻譜,NXP設計客製化定頻(Fixed Frequency)規格,以及通過AEC-Q100 grade 2認證的優勢,是NXP在車用市場之所以能持續領先的重要依據。

NXP已經進行筆記型電腦充電的30W~200W的解決方案的計畫,目前正與重要品牌客戶合作開發參考設計,目前設計以65W的充電規格為主。

客製化設計一直是NXP最為自豪的能力,隨著客戶因應快速變化的市場應用需求,NXP利用軟硬體整合設計,開發一系列解決方案。例如快速充電偵測功能、開發Low Power Card Detection (LPCD)的技術來辨識RFID與NFC的信用卡等,皆有效攫取客戶青睞。

以消費性電子角度出發,IDT提供完整無線充電Turnkey解決方案

IDT時脈產生器的晶片為全球市佔率第一之外,進入無線充電的解決方案也多有斬獲。自無線充電規範兵分二派之前,IDT即領先市場獲得Qi認證。市場上第一支擁有無線充電功能的手機、智慧錶與智慧家具,則是IDT與客戶一同開發的先機,一同獲得無線充電聯盟 (WPC) 認證的產品。在非蘋陣營中,擁有70%以上的市場占有率。

身為無線充電技術老大哥IDT展望2017年無線充電市場發展,可以看到Samsung智慧型手機代代皆選擇無線充電為標準規格,Apple新手機上市的加持,以及隨後更多大陸品牌手機的跟進,消費者對無線充電的使用與功能需求,愈能了解且接受。尤其當感應式的無線充電技術愈加成熟,成本上的優勢愈能顯現,目前整個產業界已經邁入高速發展的時機。IDT對無線充電市場未來發展,充滿了信心。

IDT資深應用工程師林宜均表示,大多數使用者對於無線充電的疑惑首推電源轉換效率,但是林宜均認為效率的議題,真正在意的是手機充電時產生的溫升的挑戰,其次,還有EMI的問題,需要考量充電線圈的設計,在異物偵測(Foreign Object Detection)的技術上,牽涉許多精細的客製化的設計,利用不同的技術以避免一開始打出太高的功率,而導致燒毀電子裝置,例如使用Q值偵測來辨識異物的狀況,這些解決方案都是IDT主要用來協助FOD測試的認證。

經過多年無線充電市場應用的經驗,IDT針對在廣泛的消費性電子產品應用,提供了Turnkey的解決方案,從穿戴式裝置到不同TX產品設計,使用1~3W, 5W或15W的規格產品。IDT晶片設計已經考慮將一些被動元件整合到晶片上,除了節省BOM成本之外,還可以讓線路變得非常精簡與小巧,非常能夠符合穿戴式裝置在空間與體積上的需求,讓所有對無線充電有興趣的客戶們,拿到IDT無線充電設計套件,即可隨插即用,按圖施工,保證成功。縮短設計時程。所有資料都可以從IDT的網站中下載,都是免費提供,有助於工程師設計時的參考。

安富利(Avnet)提供無線充電技術完整的一站式服務

安富利過去10年在無線充電技術上持續投資,雖然市場情勢起伏不穩,但也終於迎來今年無線充電的大勢,安富利產品管理經理楊士緯先生的欣喜之情溢於言表,Qi無線充電技術的成熟,預計將會站穩主要市場的地位,今天的TX與RX裝置在數量上的比率,雖然是1:5之譜,但是隨著無線充電技術的普及,他相信TX的發展也會持續增溫,雙方的比率也會趨近。

TX裝置是台灣的廠商的機會所在,楊士緯指出,無線充電技術進入快速成長的階段,有下列幾個推動要素,降低成本當然是第一個重點,第二就是效率問題,常常有人認為無線充電效率差等於充電速度慢,這是完全錯誤的觀念,但效率差確實會產生發熱問題,比較Apple標準5W的有線充電與5W的無線充電,手機接收都是5W,所以充電時間是完全一樣的。但無線充電帶來的方便是讓人難以忘懷的。

第三是TX與RX裝置彼此之間的對位問題,目前業界大多使用縮小TX尺寸,來讓消費者輕易的與手機RX完成對位,第四,金屬外殼不能使用無線充電的限制,而這次Apple使用玻璃機殼,就已經解決了這個問題,第五,無線充電技術的專利權的花費或是智財權的威脅,第六,無線充電的共振技術與線圈感應兩大陣營之爭,不過目前Qi標準能見度飆高之後,已經有逐漸清晰的方向。

這些推動力量讓無線充電趨勢得以迅速發展,安富利採取同時支援WPC與AirFuel的兩大無線充電技術的產品代理策略,是目前是全球無線充電半導體晶片解決方案最大的供應商;安富利為了協助客戶能夠快速通過Qi產品認證,已經花費巨資購買Nok9 CAT1及CAT2設備,並在台灣設立15W 的Qi Pre-test實驗室,是台灣第一台CAT2設備!提供一站式的服務,無論是產品測試與除錯,可以與客戶的工程團隊密切合作,協助快速的取得Qi的認證,提供客戶前往無線充電市場的快速道路。

Nok9的完整檢測設備與技術的開發,打造完整Qi產品認證制度

Nok9來自於瑞典,是唯一通過WPC認證的檢測設備製造商,亞太區市場總經理羅炅凌先生先說明公司的發展軌跡,Nok9自1988年成立,2009年在Philips的邀約下,而進入無線充電檢測設備的市場,2015完成中功率無線充電檢測設備,2016年成立全球第一個中功率檢測實驗室,目前主要的WPC認證實驗室都採用Nok9的檢測設備,除了WPC的CATS I與CATS II的檢測設備之外,也涵蓋歐洲車用市場的認證如CE4A的設備製造商。

由於WPC的Qi認證對於FOD的檢測有非常嚴苛的規範,很多產品設計團隊都需要藉助於Nok9的儀器設備的測試,才能完整了解FOD測試的要求,目前FOD檢測已經成為Qi產品認證的重要項目,雖然無線充電的規格仍在不斷的演進,但是透過Nok9的檢測設備的開發與測試技術的演進,讓WPC規格可以達到更高的要求。

意法半導體 重視使用情境貼心設計,追求最整體充電效率的發揮

意法半導體是WPC的會員,技術行銷經理林進裕先生表示,針對15W TX的產品,優點在於可支援5~12V的USB電源供應器,擁有最大有效充電範圍的設計,並可支援多感應線圈的設計,詳細考慮Qi認證中的FOD規範,兼顧客戶快速通過Qi產品認證的需求。其中關於功率轉換效率的需求,ST貼心考量使用者利用夜間睡眠時間充電的使用情境時,一旦半夜充電完畢之後,會將電源功率的消耗調整為靜態模式(Idle Mode),讓長時間充電效率有最好的使用情境。

RX的產品要求是偏重於智慧型手機與穿戴式裝置的客戶,ST的STWLC33雙模式TRX晶片同時支援Qi與 Airfuel的15W Rx和5W Tx的規格,其可以利用軟體的設定,讓手機的RX變成TX模式,用來臨時充電小型的穿戴式裝置的使用,ST使用Cortex-M4核心配合快閃記憶體的配置,方便客製化所需的彈性設計。

鴻騰分享無線充電技術產品設計實務

鴻騰精密(FIT)研發部資深經理丘宏偉先生說明,雖然Qi標準已定義15W的規格,但是考量無線充電容易造成手機的溫升效應,所以全球主流手機品牌的RX規格都不會超過10W,所以在理想與現實中,工程設計也需要做必要的妥協。

GOTREND專精於無線充電線圈的客製化設計

高創科技(Gotrend)是從變壓器、電感線圈等產品起步,自2008年進入到無線充電技術所需要的感應線圈的設計,並接受不同客戶在線圈或是繞線天線的工程挑戰,行銷經理王世偉先生非常自豪於GOTREND採用實體繞線所做成的各式各樣的客製化線圈的設計,包含下半年針對手機客戶所設計的超薄型RX線圈,實體厚度已經低於FPC,其主要的產品里程碑包括成為全球第一家提供AirFuel所用的6.78MHz的線圈,以及全球最小尺寸的10x10 mm的穿戴式裝置的充電線圈,GOTREND所設計線圈涵蓋充電功率從0.5到300W的範圍,協助客戶打造特殊的設計產品。

2017年設計以智慧手表所用的線圈最引人注目,會場並展示Qi的規格的多線圈15W設計的TX特殊設計充電裝置,大功率的充電線圈如150W,以及最大到300W的設計,滿足在工業4.0的應用與無人載具的無線充電系統所需,無論從機構與細微的規格修正,或是模具配合開發,GOTREND以最大的熱忱與配合,來支持客戶的創新需求。

Intertek認證實驗室,提供專業Qi的產品認證服務

Intertek位於香港,是WPC所認證的EPP(15W)實驗室中,離台灣最近的一家。截至2017年九月,Intertek實驗室已經驗證超過65%的EPP (15W)產品。資深無線充電專家林志豪先生強調,通過Qi產品認證的重要性,尤其在於驗證包括品質(過熱的問題檢測)、安全(防止損害裝置)與相容性的規範,是維護品牌的信譽的重要手段,讓產品可以獲得使用者的青睞。

透過Intertek實驗室的標準流程,需要符合WPC的規範,循序漸進必須在產品完成Qi檢測和IOT兼容性檢測起算60天內,完成產品描述說明及上傳最終的產品圖片,並提供標識產品的型號之後,才可以獲得Qi的產品認證,並公告在WPC的網站,由於地利之便,Intertek的服務對台灣客戶助益最大,搭配AVNET的工程團隊與晶片零組件的供應,讓台灣廠商更容易掌握無線充電的商機。

Wyless宇逸國際市場第一無線充電佈建領導者

身為WPC成員之一的Wyless宇逸國際,自2015年開始於政府的支持與信賴下,與各公家單位進行合作與佈建,並提出無線充電技術不僅是一個產品,更是一種創新的服務概念。在各產業中,將無線充電結合的多元化產品;例如餐廳的無線充電餐桌、飯店內提供無線充電多功能音箱、辦公室內更有無線充電的會議桌等,結合產品趨勢與市場需求,Wyless至今已與多達上百間以上產業合作,無線充電的服務,不僅提升業者的專業形象,更增進了服務品質,成就三贏價值。