下一代iPhone 引領手機無線充電 再度變革

AirPower圖/美聯社

2017年iPhone導入無線充電功能後,儘管目前因生態系尚未建置完全,且某些手機品牌堅持使用快充,導致無線充電的採用率低,但根據供應鏈消息,眾多廠商都已投入無線充電器生產,且前五大手機品牌有3家都已導入無線充電,長期而言市場發展仍值得期待。

無線充電手機

出貨量與滲透率

以有搭載無線充電功能的手機產品來說,目前清一色使用電磁感應技術,其中以Qi規格占絕大多數,少數為目前已被併到AirFuel Alliance中的PMA技術。

以量而言,由於手機是主要的消費性電子產品,因此全球無線充電接收端(RX)大多數都會建置於手機,2018年滲透率預期將達26%、年增率為30%。無線充電手機的大幅成長預計將在2019年後出現,屆時不管是在家庭、汽車、公共場合與工作場所等,無線充電場域的發射端(TX)建置都會相對完整,將引領無線充電手機蓬勃發展。

手機無線充電

採用現況

無線充電手機目前仍不是主流,預計2018年搭載該功能手機為4億支,主要由三星和蘋果等龍頭廠商所貢獻,至於其他手機品牌,如2018年1月金立推出支援無線充電的手機,成為首個跟進的中國手機品牌,華為2018年3月發表的Mate RS(保時捷設計款),是目前華為唯一採用無線充電的高階產品,顯示華為對無線充電的態度已從以往的不信任,轉為願意開始試水溫,小米2018年3月推出首款無線充電手機Mix 2S,其中更標榜可與iPhone 7.5W快充相容,不過實際上相容程度仍有段距離,OPPO與Vivo繼續堅持快充路線,預計至少到2019上半年都還不會導入無線充電功能,其他如華碩、一加等,目前也都選擇快充。

由此可知,大品牌中只有三星和蘋果是市場上最積極推動無線充電的業者,而快充在中國市場有一定支持度,中國廠商也普遍對無線充電的態度保守。

不過從華為和小米近期的新機規格,可看出中國品牌態度開始轉變。全球前五大品牌中,三星、蘋果與華為已導入無線充電,其他品牌跟進只是時間問題,尤其目前無線充電技術也已結合快充,未來隨著無線快充技術進一步成熟,有線快充勢必將轉為弱勢。

無線充電器發展主軸:

外觀、多裝置充電、快充

目前無線充電器發展特點有三,首先,由於Qi每代版本更迭需要時間,廠商在充電功能和規格尚無重大改變時,便透過充電器外觀的改變達到產品差異化目標,例如顏色、材質(塑料或木材)與防滑係數等。

其次,2017年蘋果發表AirPower,標榜能支援多裝置同時充電,也帶動市場往此方向發展,即使AirPower至今仍未上市,其他廠商已紛紛推出適用多裝置的充電板。

最後在無線快速充電器方面,Qi在1.2版本後開始支援15W快充,iPhone也選擇高於傳統5W的7.5W達到「微快充」,目前廠商積極開發相容於iPhone 7.5W規格、甚至10W以上的無線快速充電器,其中,三星在無線快充領域可說是手機品牌中最積極的品牌,也最先介紹9W無線快充概念者,而蘋果推出7.5W後,越來越多廠商開始推出號稱「真10W」,或甚至更高瓦數的無線充電器產品,姑且不論實際轉換效率如何,無線快充儼然已成無線充電發展趨勢。

Qi認證

漸成產業共識

無線充電器目前出現「無認證就難賣」的情況,而認證與否又代表安全性高低,顯示安全已成為消費者是否選購無線充電產品的要素,目前消費性電子產品以Qi規格主導,若越來越多產品通過認證,將更強化WPC/Qi在此領域的地位。

Qi規格最新版本為2018年3月正式發表的1.2.4,此版本最重大的更新,莫過於將蘋果使用的定頻調壓方案納入Qi的標準,這也代表未來若要通過Qi認證的快充方案,都要採用蘋果的架構,這對蘋果要做大其無線生態系,並進一步成為產業領導者有莫大助益。

同時,另一大聯盟AirFuel Alliance發展方向開始與WPC產生區別,在過去1年主要著墨於車用和無線供電(Wirelessly Powered),目前磁共振技術已成為車用無線充電主流標準。預計隨著越來越多產品通過認證,無線充電生態系的佈建也將越來越完整。

下一代iPhone

將更新無線充電技術

蘋果在2017年iPhone正式導入無線充電功能,有別於以往總是希望能採用自有規格,蘋果選擇加入並採用與WPC的Qi規格相容方案,意味蘋果對WPC甚至無線充電都是持樂觀態度。而2018年將推出的新iPhone,在無線充電的設計上也會做出調整,預期又將成為市場發展的指標。

線圈設計

將從FPC→銅線繞線圈

無線充電RX端的線圈方案可大致分為WPC的參考設計線圈、FPC線圈與銅線繞線圈。WPC線圈為WPC公布的參考設計,優點是容易通過認證,但缺點是在厚度和效率上都還有改善空間。

FPC線圈主要優點在於厚度更薄且尺寸更小,然而極薄的設計使得電阻較大、功率較小,效率也因此降低,2017年iPhone採用FPC線圈搭配7.5W快充,考慮效率損耗等因素後,充電速度實際上還稍慢於5W有線充電,由於FPC電阻較大,即使想要達到快充,功率也不宜過高以免過熱,蘋果選擇7.5W,其實是想達到與有線充電不相上下的速度,且不能有過熱情形發生,同時又想兼顧RX模組輕薄化。

至於銅線繞線圈方案,厚度雖較厚,不過可達成較高功率、較高充電效率的目標,且根據業界人士表示,銅線線圈成本也較FPC低。由於高功率、高效率是無線充電發展趨勢,可預期在2018年3款iPhone中,至少有1款將捨棄FPC改採銅線線圈方案,以求達到上述目標,而且由於銅線線圈電阻較小,也能抵銷功率升高後產生的熱效應。

無線充電器

與AirPower

據悉,為了要同時為iPhone、Apple Watch及AirPod這3款規格和大小不同的裝置充電,需要在充電器內部設置多個感測器,以便偵測需充電的區域,而且為了達成在充電板上任何位置都能充電的目標,內部不同尺寸的充電元件(線圈)必須覆蓋整個充電板區域,因此各線圈間將會彼此重疊。

要把上述諸多因素列入考量、又要防止過熱,是AirPower技術上面臨的主要挑戰,若蘋果能成功克服這些挑戰,AirPower將會在充電擺放自由度和多裝置同時充電這兩點上大幅勝出。

儘管AirFuel Alliance推廣的磁共振技術,講求的是解決Qi受人詬病的充電自由度,透過「傳輸更大功率、更遠距離,並在更大面積上對多個電子設備供電」來實現無線充電終極目標,並自詡為「是無線充電得以普及的重要技術」,但至今卻尚無一款大規模商用化的產品面市。

也因此,如果AirPower上市後能達到宣稱的效能,滿足擺放位置不拘,並能同時為多裝置充電的需求,WPC可能將率先實現AirFuel Alliance設定的目標,代表AirPower產品具有改變整個無線充電競合態勢的潛力,為WPC陣營和Qi規格帶來更多技術領先。

(工商時報)


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