安富利廣推多元應用,擴展無線充電的無限商機
- 孫昌華/台北
WPC聯盟(Wireless Power Consortium)的無線充電技術,受惠於智慧型手機國際大廠相繼採用,qi標準成為旗下主力機種的標準配備,終於一舉突破10年來的鴨子划水的態勢,同步刺激消費性市場的成長,隨後的筆記型電腦、穿戴式裝置,甚至廚房的家電也可望開始成為下一波市場成長的焦點,未來接續的qi標準的更新與正式公告,更會緊鑼密鼓朝向一條更開闊與遠大的路線前進。
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,2018年10月4日在華南銀行國際會議中心招開「無線充電商機無限」的無線充電技術研討會,這個全天的研討會邀請了全球重要品牌,包括NXP、IDT、STMicroelectronics、Intertek、新唐科技、Nok9、Alphaforce、Wyless和WPC聯盟的產業推廣與技術專家,一起共襄盛舉,勾勒無線充電發展的現況與未來趨勢。
WPC將加強市場監督的機制,確保qi產品的市場價值
2008年成立至今的WPC聯盟,已經有641個會員加入成為會員,對比2017年才只有超過200個會員數,2018年成長幅度非常驚人,當中68.5%的會員來自大中華區,目前每個月通過qi認證的產品數量都超過一百個,而且趨勢持續看漲,產品數量扶搖直上,市場的成長動能穩步推升。
qi標準已經脫穎而出成為目前產業界最主要的無線充電的標準,力推包括5W(BPP Profile)與15W(EPP Profile)的低頻感應充電規格,目前qi的充電效率隨著充電瓦數的增加而上升,以5W的效率約60~65%,而15W可以來到75~78%的功率轉換效能,充電的速度更可以加速1.4倍,所以愈來愈多的新的Tx電子裝置加入EPP的行列,市場前景一片看好。
安富利大中華區無線充電產品行銷經理楊士緯(Andy Yang)先生的開場演講,聚焦於WPC所積極推動的教育市場的工作,首先就是在歐美的電商平台與主要零售通路上推廣qi認證的產品銷售的策略,確保消費者買到貨真價實的qi認證產品。
其次,為了進一步防止產品詐欺的行為,WPC著重在企業面上來推動qi認證產品的稽核,採取主動的市場監督的機制,每一季都從市場上購買100台以上的qi認證產品,並加以重新測試與驗證規格內容。
此外針對產品宣告不實的部分,防止廠商使用「相似性」或是「子系統」等產品自我文件宣告的巧門,採取魚目混珠的方式來規避支付認證費用,還有些原本為了通過異物測試(FOD)的設計,事後產品上市又為了節省成本而更換低階材料等作弊的手法,以上這些造假與欺騙的行為,WPC將更加嚴格的稽核,就是為了確保qi產品的品質,消除使用者的疑慮。
V1.2.4版本即將升級到V1.3
恩智浦半導體(NXP)技術總監吳崇理(Charlie Wu)說明目前幾個急需修正的必要規格,他列舉原本條文中因為廠商對英文字面解讀的差異而產生誤解,例如部分通過BPP認證的產品,但是仍宣稱提供超過5W以上的輸出功率,這種所謂沒有封頂的充電規格,由於未經過認證測試,容易產生異常狀況甚至燒毀Rx的風險,其他類似需要修正的議題,舉凡Tx充電板使用不足瓦數輸出的電源供給器等問題,都期望儘快在更新版本中加以改善與防止。
吳崇理對於qi標準的未來的趨勢走向,首重RFID/NFC卡保護與認證,以及加強Tx和Rx之間的雙向通信功能,另外就是充電裝置身分認證(Authentication)機制,他花了相當的篇幅介紹使用加密機制,做為Tx和Rx之間的雙向通信溝通,引進256位元的金鑰加密系統,做為防止訊息遭到竄改(Tamper resistance)的重要防護功能,加強Tx和Rx間的保護措施與客製化應用的設計,尤其有助於滿足品牌廠商打造專屬的使用者體驗的需求。
安富利提供一站式多元服務,創造客戶最大的價值
無線充電的整體市場已經擺脫跌跌撞撞的初期階段,目前無線充電無論Rx與Tx的數量都有長足的成長,安富利行銷經理楊士緯先生樂觀的認為前景一片看好,安富利仍大舉持續投資這個產業,並提供一站式服務,從產品設計、預測試與量產等服務,都有完整的解決方案。
特別值得一提的是,安富利在台北應用服務中心斥資採購Nok9的設備,來協助客戶降低設計團隊的產品過驗證的時間,他更看好qi的下一階段EPP規格無線充電技術的潛力,無線充電V1.3版本也即將於2019年正式公告,qi產品規格的再進化,將大力協助市場的全面普及,更多的應用有機會朝向中功率應用前行,並開創如廚房等領域的市場,楊士緯相信Tx的發展也會持續增溫,不會讓Rx專美於前。
這次的研討會展出許多特別的Tx產品,無論在造型、外觀上取勝,或是擴大應用面如檯燈、傢俱、筆記型電腦、5G接收器、掃地機器人、電動工具甚至車用市場的使用範例,可說琳瑯滿目,接下來6個月的發展,楊士緯看好EPP的Tx裝置,尤其是搭配Apple與Samsung快充的成長很大,其他如穿戴式的Tx與Rx裝置,65~120W的高功率、高效率與長距離的應用皆具有發展潛力,當然車用Tx裝置持續成長不墜,對廠商而言都是一大利多,市場方興未艾,安富利期待大家的投入,以追求雙贏互惠的良好契機。
NXP展示強大產品線,Apple Store的Tx產品與5G新應用吸晴
NXP由資深應用工程師Beta Chen以工程技術的觀點來說明NXP所提供qi標準的產品線與應用,NXP具備75%車用半導體市佔率的優勢,提供高精密的頻率控制技術,以及率先完成可以做為筆記型電腦的65W無線充電技術,還有獨特偵測RFID與NFC等其他支付卡系統的技術,對於積極想打造重要應用典範的品牌大廠,具有非常出眾的口碑。
在架構設計上,NXP考慮到WPC規格更動益加頻繁,為了讓客戶能夠順利進行同步規格升級並通過新的認證,只要同步更新NXP適當的韌體與軟體包,就可以讓客戶一起過新的規格認證,這對於開發產品的工程團隊,可以去除不必要的擔心,另外NXP支持開放的軟體架構與Open Source的產品,讓客戶的軟體應用與App整合上,取得絕佳的優勢。
NXP的產品線從5W、15W一直到20W以上到200W的產品線,使用變頻與定頻控制,以及支援單線圈到多線圈的設計都涵蓋,再者,NXP的解決方案在頻率精準控制上的優勢,符合iOS快充所需要的127.7KHz定頻的精確控制要求,目前讓NXP規格幾乎囊括所有進入Apple Store的Tx產品的應用。
其中值得一提的是NXP展示一個High Z-GAP的設計,讓Tx與Rx的間距可以到達3~35mm,適用於第五代通訊(5G)應用的5G FWA應用場景,將5G基地台接收器放在室外玻璃窗的一面,隔著玻璃連接室內機並搭配NXP的無線充電技術以提供電源供給與寬頻連結,並將5G訊號轉成室內的WiFi頻譜,完成固網到府的連接應用,這對於地廣人稀的歐美國家的電訊網路服務公司而言,這個應用具有相當的市場性。
IDT挾市場成功之勢,開拓完整EPP規格解決方案
IDT資深應用工程經理林宜均(Blade Lin)先生介紹無線充電市場動態,他的簡報資料顯示2019年智慧型手機導入Rx的模組,預估會有約3到3.5億支的數量,市場叫好聲不斷,2018年的Tx則更是大幅成長到三千萬台的數量,其中85%的出貨產品屬於BPP的規格,預計2019年在EPP的Tx數量成長,令人有高度期待。
林宜均對IDT的無線充電的晶片的市佔率非常自豪,在所有Andriod智慧型手機的Rx晶片,IDT是第一品牌,舉EPP規格的手機為例,目前只有Sony與LG的機種先行,都是使用IDT的解決方案,目前IDT也是第一個具備EPP大量量產經驗的晶片供應商,對於EPP的產品,充滿了信心。
IDT這幾年除了以智慧型手機的應用做為成長引擎,並開始關注不同的應用組合,尤其是穿戴式裝置的合作開發,因為體型小巧,無論是防塵或防水的設計,都需要無線充電技術的加持,這當中牽涉許多客製化的要求,尤其選擇適當的線圈供應商,對產品設計團隊非常重要,IDT的展示攤位上還邀請TDK一起展示不同客製化設計的線圈,有些用在智慧醫療的小型口服式的生化檢驗裝置,其設計上的考量與獨特性,令人驚艷。IDT展望2019年新產品包含支持iOS快充規格,還有EPP支援多線圈的產品,以及支援電池充電等設計。
Intertek看好EPP認證市場的擴張
Intertek自2015年開始成為全球第一家可以同時測BPP與EPP標準的實驗室,經驗非常豐富,其資深無線充電專家林志豪(Chiho Lam)先生樂觀看待EPP認證的成長趨勢,WPC的V1.2.4規格版本已經2018年2月份公告,2019年即將持續會有V1.3的公告與更新,對qi標準的認證生意有良好的展望。
根據WPC標準的認證程序,除了需要通過像Intertek等級的ATL實驗室的認證測試(Compliance Testing)之外,還需要通過Inter-Operability testing Center (IOC)實驗室的相容性測試,目前位於香港的Intertek,由於Eurofins Belgium的Inter-Operability testing Center (IOC)也遷到香港,對於想要通過qi認證的客戶,Intertek有極佳的地利之便,萬一產品需要來回驗證與受測時,使用香港Intertek的服務可以節省許多寶貴時間,今年Intertek更擴大提供無線充電裝置通過歐、美等地的安規測試的服務,希望提供更完整的測試服務給客戶。
ST重視使用者使用情境,貼心設計追求最高整體效率的發揮
意法半導體(ST)採取同時支援qi與AirFuel規格的設計,其鎖定的應用涵蓋穿戴式裝置、手機的週邊零組件與工業應用裝置,市場行銷資深工程師Neil Chuang著重於Rx的產品線的介紹,主要聚焦於5W以下,以及15W以上的應用,ST起步雖然落後現有的競爭對手,但是對於Rx未來的蓬勃發展,仍持續開發新的晶片,目前台灣客戶的應用需求仍以5W為主,ST以Cortex-M4核心配合快閃記憶體的配置,作為回應客製化殷切需求與應用。
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原本因為Nokia的需求而開發STWLC33雙模式TRx晶片,其可以利用軟體的設定讓手機的Rx變成Tx模式,用來做為耳機等小型的穿戴式裝置的充電之用,目前許多競爭對手也開始注意這個應用,其實ST很早就取得產品的先機。
Tx的產品轉由市場經理Tom Lin來介紹,目前全面提供V1.2.4規格認證的晶片,在ST長年的客戶服務過程中,多半的技術挑戰發生在FOD的測試,因為Tx與Rx擺放距離與位置的不同,都影響產品的效能,另外,關於充電效率的議題,ST還貼心多考量在輕載下(Stand-By Power)的效率,因為Tx多半會一直插著電,長久下來的節省的電源功率消耗,也會是一個重要的賣點。
ST雖然較晚進入市場,但是Tx的產品線會不斷與競爭對手做出更大的差異化的區隔,藉由過去一年來的追趕,已經有足夠的產品線滿足客戶的需求,目前提供功能齊全的軟、硬體開發工具、測試主板與參考設計,加速客戶開發產品的節奏。
新唐科技專注在無線充電Tx的解決方案
新唐科技(NuvoTon)發展無線充電的應用是基於MCU為主設計,技術服務經理David Chiu先生強調市場的Tx產品價格變化服務大,像小米的Tx充電板僅售價人民幣69元,對價格敏感的客戶而言,這是一個重要的市場趨勢,所以新唐的產品策略非常重視客戶所需要的成本結構,小心分析價格所帶來的競爭優勢,而且專注於Tx的應用發展。
目前使用8051與Cortex-M0等MCU做為產品組合的核心,並利用半導體晶片產品代理商與解決方案供應商(TurnKey Solution Partner)的合作專案推出完整的應用,並開拓包括需要有防水功能的裝置,如浴室、廚房、美容、水族箱寵物店等應用,這些多半是BPP的規格應用,但是新興的EPP與多線圈產品,新唐也不會缺席。
產品線遍及MCU、Gate Driver、MCP與SoC,支援5W、7.5W與15W功率輸出,對於小型化與成本敏感的客戶,新唐提供具備成本優勢讓創意得以自由揮灑的空間,展望未來是EPP開始竄升的機會,這也是無線充電後續發展的必然趨勢。
Nok9迎接WPC認證檢測設備大豐收的一年
Nok9於1988年成立,2009年在Philips的邀請而進入無線充電檢測設備的市場,是目前唯一通過WPC認證的檢測設備製造商,亞太區執行長羅炅凌先生如數家珍般的介紹Nok9初期的篳路藍縷的發展過程,從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,產品線包含BASE、CATS I與CATS II的檢測設備之外,也提供測試技術,協助包括Apple Smart Watch或是Samsung 快充設備的測試方法與設備,其他還涵蓋歐洲車用市場的認證規格如CE4A的設備提供與製造。
由於WPC的qi認證對於FOD的檢測有嚴苛與清楚的規範,很多產品設計團隊都需要仰賴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WPC認證的重要的項目,雖然無線充電的規格仍在不斷的演進,透過Nok9的檢測設備的開發,讓WPC規格可以達到更臻完美的要求。
他也預計2019年第2季會通過V1.3的版本,雖然規格仍需要工作小組與規格制定小組開會確認,但是Nok9的設備與機台都已經提前完成設計與準備好了,展望EPP的測試實驗室即將開始下一波設備的更新與採購,大中華區的蓬勃發展是有目共睹,也為Nok9迎來更大的豐收。
Alphaforce聚焦於大陸手機品牌的合作機會
江蘇元勛電子(Alphaforce)執行長胡玉屏(Penny Hu)小姐介紹所提供的產品服務,由於市場期待的價格與產品成本分析發現,她認為產品開發商的生存,端賴於能夠具備(1)快速Time to market,(2)客製化設計, (3)增加附加價值,尋求異業結合機會,(4)防水應用,(5)散熱處理等關鍵能力,胡玉屏就個人體驗而認為三台充電板是每一位使用者的基本需求,分別可以放在辦公室、家中與車上來使用,由於Tx價格變異很大,廣從人民幣69到399元的範圍,她提醒設計廠商要先慎選進入市場的區隔。
Alphaforce無線充電產品系列包含2.5W、5W、7.5W、10W、15W晶片產品,全系列符合WPC的 qi規範與標準,目前積極與大陸主流手機大廠與品牌商開展合作契機,廣泛尋求新的市場應用與產品組合。
此外,研討會現場攤位除了上述廠商之外,還有包括宇逸國際(Wyless)展示無線充電結合多元化產品的應用,並提供現場來賓的無線充電功能的體驗服務,另外還有是德科技(Keysight)展示不同的檢測設備,這些實際應用與展示,讓台灣電子供應鏈能夠全面性掌握無線充電技術的發展步調,並藉此尋求無線充電所帶來的大商機。