跟進智慧型手機　平板/筆電也瘋無線充電

無線充電技術應用領域正加速擴大。無線充電標準制定組織與晶片業者正致力將電源接收器(Rx)與發射器(Tx)功率從現今適用於手機產品的5瓦(W)一舉提升至30瓦以上，以利平板電腦或Ultrabook等產品可順利進行無線充電應用，進一步延伸無線充電應用觸角，並強化使用者充電體驗。此一發展，也代表發射器與接收器等無線充電模組中的關鍵零組件將於邁入中、高功率時代。

通吃平板與筆電市場　中功率無線充電IC受矚目

圖1　富達通總經理蔡明球表示，中、高功率充電IC將可讓平板電腦、筆記型電腦與電機工具等產品具備無線充電功能。

富達通總經理蔡明球(圖1)表示，繼市面上多款智慧型手機陸續支援無線充電技術後，市場銷售量與日俱增的平板電腦與Ultrabook亦將於2013下半年開始跟進，屆時可望帶動無線充電產業規模進一步擴大；而中、高功率無線充電IC則是這兩個應用市場能否快速擴展的重要關鍵。

蔡明球進一步指出，由於平板電腦與Ultrabook所需的電源功率分別約為15瓦與30瓦，因此現今常見的5瓦電源發射器與接受器根本無法滿足其充電需求，進而促使無線充電IC業者勢必須開發新一代更高功率的解決方案，而如何兼顧充電效率與散熱能力，即為相關業者能否於市場上勝出的關鍵因素。

然而，高瓦數無線充電IC仍有許多技術挑戰須一一克服。富達通充電事業部經理詹其哲分析，目前5瓦無線充電解決方案的充電效率約為70～80%，其損耗約為1.5瓦；若將發射器與接收器提升至15或30瓦，而充電效率無法再提升的話，能源損耗就會等比放大，所散出的熱源就會更多，一般消費性電子產品根本難以負荷，且容易發生電氣安全疑慮。

由此可知，僅單純加大電流功率只會徒增熱源，提升充電效率才是避免產品過熱的最佳策略。詹其哲分析，無線充電模組容易過熱的原因，主要係發射器與接收器在高功率模式下，其自動調整功率的軟體控制相當複雜，因此在挑選高瓦數無線充電解決方案時，須首重充電效率，並檢視是否有通過相關安規測試。

為因應高瓦數無線充電IC所帶來的技術挑戰，富達通透過獨家軟體演算法與自動辨識線圈架構技術，目前已可提供高達20瓦的電源接收器與發射器解決方案，並預計2013年第一季將推出40瓦產品；而該公司全系列無線充電解決方案亦已全數通過台灣檢驗科技(SGS)安規測試，IC製造方面則委由格羅方德(GLOBALFOUNDRIES)代工。

蔡明球強調，儘管目前台灣IC設計業者在無線充電市場的出貨量尚未放大，但隨著越來越多行動裝置開始支援此一技術後，設備製造商將會開始進一步擴大無線充電IC供貨來源，而台廠憑藉著低成本與高靈活度設計優勢，即可快速切入中國大陸、台灣、南韓以及日本等市場。

事實上，繼智慧型手機大廠爭相採用無線充電技術後，由英特爾(Intel)所力推的Ultraboo也已計畫於2013年第三季導入此一技術，提供使用者全面性的無線充電體驗。

磁共振技術添臂力　Ultrabook吸睛度大增

圖2　IDT台灣區總經理丁寶明指出，受惠於半導體技術持續精進，2013年第四季可望看到導入無線充電技術的Ultrabook陸續面市。

IDT台灣區總經理丁寶明(圖2)表示，無線充電技術發展迄今超過10年，但真正開始商用卻是在2012年，且在標準規範相繼底定與各家單晶片解決方案陸續面市後，此一技術的應用領域正逐步擴大。其中，支援無線充電應用的Ultrabook將有機會於2013下半年開始量產；透過內建電源發射器的高整合度單晶片解決方案，Ultrabook即可為周邊的滑鼠、鍵盤、儲存裝置、相機與智慧型手機進行充電，亦被筆電品牌業者視為2013年新賣點。

然而，Ultrabook導入無線充電技術至今仍面臨包括電磁安全與市場需求等嚴苛挑戰。丁寶明不諱言，相較於電磁感應式無線充電技術，適用於Ultrabook的磁共振式技術由於充電範圍較廣，因此較有電磁波安全疑慮，加上目前共振式的標準規範尚未真正底定，所以在應用市場推廣難度確實較高，亦為商用化時程增添變數。

不過，丁寶明透露，儘管目前具備無線充電功能的Ultrabook市場應用推廣的挑戰重重，但已有不少IC業者正加快腳步開發適用於筆記型電腦的30瓦共振式電源發射器，且同時透過電路設計與軟體設定嚴苛把關使用安全，預計2013上半年就會有部分業者可開始提供樣品或量產，最快2013下半年第四季就能看到相關產品於市場中正式亮相。

據悉，IDT已獲選為英特爾以共振技術開發整合式無線電源收發器晶片組的合作廠商，未來雙方將提供原始設備製造商(OEM)經過驗證的參考設計，以支援Ultrabook、個人電腦(PC)與獨立式充電器等產品應用；而IDT目前已可提供共振式接收器IC樣本，至於發射器IC樣本則預計於2013上半年可提供。

另一方面，IDT亦與高通(Qualcomm)合作開發以WiPower標準技術為基礎的接收器晶片，此一標準技術與無線充電聯盟(WPC)的Qi標準最大的差異點，即在於此為共振式技術，但尚未公開確切的單晶片解決方案量產時程。

除與英特爾、高通攜手打造共振式解決方案外，IDT亦與台灣模組業者保持密切的合作關係。丁寶明指出，如致伸科技即為該公司合作的對象之一，目前除感應式解決方案已獲得採用外，雙方也正積極合作開發以共振式技術為基礎的產品，以卡位未來市場商機。

然而，即使平板電腦與Ultrabook將於2013下半年開始導入無線充電技術，但這兩種產品的銷售量成長力道仍不如智慧型手機來得猛烈，遂吸引各家手機品牌業者爭相競逐無線充電技術；其中，蘋果(Apple)已於2012年12月送審全新無線充電專利，且有別於目前手機業者較普遍使用的感應式技術，該公司則全力發展共振式技術，並欲建立自行訂定的標準規範，與其他競爭對手一較高下。

力拼諾基亞、Google　蘋果搶布無線充電專利

力銘科技總經理室處長何耀琮表示，無線充電技術在不久後勢必將成為高階智慧型手機的標準配備；從宏達電的HTC Droid DNA、諾基亞的Lumia 920或者是Google的Nexus 4，皆可觀察出手機業者為創造產品差異化，已開始爭相導入此一技術，而一向被市場視為技術領航者的蘋果看似在無線充電發展中呈現落後頹勢，但事實上卻是鴨子划水，且不斷積極發展中。

據悉，蘋果最新送審的無線充電專利與現有無線充電的接觸式充電有著極大差異。該專利技術係透過磁共振原理，讓行動裝置可在1公尺內進行無線充電應用，毋須充電板、電源線，且更重要的是即便使用者將待充裝置任意移動，皆不會影響充電效率，達到真正的「隔空」充電奇效。

不過，共振式無線充電技術一向被視為不適用於智慧型手機應用中，但蘋果仍持續發展此一技術，亦引發產業界高度注目。致伸科技研發部資深經理丘宏偉認為，由於蘋果產品無論是iOS作業系統或Lightning連接器介面皆採用自家打造的獨立規格，因此在無線充電規格方面獨樹一格並不令人意外，而該公司亦有足夠的品牌號召力說服消費者接受有別於Qi標準的規格。

儘管蘋果透過專利布局，構築一面高牆防堵其他業者研發類似技術，但該公司於無線充電市場發展仍有許多疑慮存在。何耀琮分析，首先是共振式的電源接收器與發射器供應鏈尚不完整，解決方案的選擇較少；其次為電磁波安全問題仍無法解決，恐降低消費者使用意願；第三是充電效率是否隨距離而遞減或遞增，尚未有初步的制定。綜合上述因素，共振式技術即使有蘋果大力推動，但短期內在智慧型手機的市場發展，仍然難以與現有感應式技術相比擬。

相較於共振式技術(表1)，具備低成本、低電磁波的電磁感應式則是目前智慧型手機市場較看好的主流技術。尤其是在WPC大力推廣下，專注於感應式技術的控制IC業者已越來越多，包括德州儀器(TI)、飛思卡爾(Freescale)、瑞薩電子(Renesas Electronics)與聯發科等一線廠商皆有志一同發展感應式無線充電IC。

押寶感應式技術　IC業者積極靠攏WPC

圖3　德州儀器亞洲區市場開發高效能類比產品市場行銷經理何信龍表示，智慧型手機龐大的銷售量將成為感應式無線充電技術快速發展的關鍵動能。

德州儀器亞洲區市場開發高效能類比產品市場行銷經理何信龍(圖3)表示，儘管WPC也有發展共振式技術，但該組織為盡快讓無線充電更為普及，較著力發展對產業鏈而言成本與技術難度皆較低的感應式技術，因此其標準制定進展也較共振式更快，預估2013年仍將會是無線充電的技術主流。

飛思卡爾微控制器(MCU)部產品經理黃衛其則指出，雖然對IC業者而言，支援所有標準聯盟，可大幅降低市場風險，但目前A4WP與WPT-WG所主推的共振式技術至今尚未明訂標準規範，導致相關解決方案推出的時程一再延宕，因此目前看來仍是WPC較占上風，並吸引較多業者加入。

除共振式技術標準制定進展稍慢外，各家IC業者仍持續發展感應式解決方案最大的因素，在於此一技術相當適用於商機龐大的智慧型手機。何信龍分析，感應式技術在低功率應用下，不僅電磁干擾相當小，且在充電效率與功耗方面的表現亦比共振式更為出色，因此獲得許多OEM青睞，而IC業者有了出貨的動能後，自然就有規模經濟，進而使半導體成本可降至更低，推升無線充電產業蓬勃發展。

另一方面，感應式技術過往充電範圍過於狹窄的缺陷亦有新的技術突破。何信龍補充，為了讓使用者有更佳的無線充電體驗，充電板感應範圍勢必須進一步擴大；WPC為提升感應範圍，遂發布幾項全新線圈架構；其中，A6線圈架構採多線圈技術，搭配匹配的無線充電IC後，其充電面積可從18毫米(mm)×18毫米倍增至70毫米×20毫米，進而協助充電底座設備商實現大面積充電器產品設計。

綜上所述，2013年無線充電功率將從現今的5瓦擴及至10?30瓦；應用產品除智慧型手機將持續擴大外，亦將新增平板裝置與筆記型電腦；至於技術方面，感應式將普遍應用於智慧型手機，而共振式技術則須等待蘋果或英特爾發表相關產品後，才有機會獲得快速發展。