預計到2018年無線充電在全球市場的產值可達近百億美元，2013∼2018年的年複合成長率(CAGR)高達42.6%，無線充電還有可以期待的廣大發展空間，有望藉著開發這個新的應用，往上下游延伸，同時帶動其他產業發展。
無線充電的應用層面廣泛，目前最受矚目的應用就是智慧型手機，除了因為現階段手機已經沒有太多可以升級的新功能，導入無線充電勢必可為新一代手機帶來話題；此外新一代手機外接孔位也走向簡化，無線充電技術正符合未來市場趨勢。
無線充電技術的分類與特色分析
以下分享幾種較為常見的無線充電實現方式及對應的國際標準：(1)磁感應；(2)磁共振；(3)電場感應；(4)電磁波等。
磁感應
磁感應原理在電力應用極為普遍，最典型的代表是「變壓器」。變壓器運用法拉第的電磁感應定律，即導體切割磁場會產生電動勢，再進一步運用這個原理，就構成了無線充電設備的兩個關鍵組件，即無線充電發射器和無線充電接收器。
感應式無線充電的原理就如此簡單，其本質和變壓器非常接近。磁感應技術，是目前在市面上統稱所謂的第一代無線充電技術，其最為人詬病的是使用時放置位置要準確、自由度低、充電區域的面積小，這些不佳的使用經驗，就是造成很難普及的原因。
．WPC(Wireless Power Consortium)
為了讓無線充電技術有一致性的共通標準，以磁感應無線充電技術為主的國際標準組織WPC，在2012年底推出無線充電的國際標準(Qi)。該標準一推出即受到業界的注意，一些關注無線充電產業的廠商均在當下加入該標準組織。
．PMA
這是另一個以磁感應技術為主軸的國際標準組織。但是已經於2015年與主導磁共振技術標準的A4WP組織合併後不復存在。
磁共振
磁共振無線充電的核心是透過對偶的諧振元件(電感和電容)將能量通路控制得更加順暢。這是市面上統稱的第二代技術，相較於所謂的第一代磁感應無線充電技術，完全改善先前不佳的使用者經驗，不但提供更好的空間自由度，可以進行隔空充電，甚至可以一對多，大幅提昇使用的便利性。
．AFA(Airfuel Alliance)
在2012年，由高通、英特爾等公司主導成立了另一個無線充電國際標準組織A4WP(Alliance for Wireless Power)。此外，如前所述，在2015年A4WP與原專注於磁感應無線充電技術的國際組織PMA合併，成為現在的Airfuel Alliance。A4WP推出的國際標準稱之為「Rezence」，由resonant及essence兩個字合併而來。該標準規定了高頻共振式無線充電系統應該遵從的統一規範，保證各廠商之間的設備能夠共通互用。
電場感應
「電生磁、磁生電」，既然有運用磁感應的無線供電技術，就很容易聯想到會有人想到利用電場效應進行無線充電。但是目前因為運用這個技術進行無線充電較多技術上的限制，因此還未有很具體的發展。
電磁波
這是利用高頻電磁波來進行無線充電。這個技術在理論上是可行的。但是目前因為運用這個技術進行無線充電較多技術上的隱憂限制，包括蒐集游離電磁波本來就不容易，而且轉換效率僅止於個位數，所以技術還停留在研究室，尚未見到商業應用成果。
總結上述，在此針對較廣受注意的磁感應和磁共振無線充電技術作出以下幾個總結，可從中看出幾個AFA無線充電技術的特色(表1)與優勢，包含：
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| 表1 無線充電技術特色比較 |
(1)以6.78MHz這個ISM工科醫頻段當工作基礎頻段。
(2)運用磁共振的效應，可以簡易輕鬆進行無線充電。
(3)可隔空充電，應用上可以將無線充電的傳送器(Power Transmitter)隱藏式安裝在傢俱中，更符合生活上的應用。
(4)一對多，一次滿足對多件手持裝置進行充電。
(5)此外，可滿足無線充電在金屬背蓋手機的實現。
關於AFA類型無線充電有三個比較被業界關注的議題，包含(1)進行充電時，會燒毀同時放置在充電板上的悠遊卡；(2)進行充電時，會加熱附近光碟片超過攝氏一百度；(3)進行充電時，會干擾植入式醫療器材；在此特別針對這幾個問題做解析，以減少一般人對這個技術應用的疑慮。
解析燒毀悠遊卡的真正原因
日前曾有不支持AFA無線充電的業界人士提出，在運用這個技術無線充電時，會燒毀同時放置於無線充電板上的悠遊卡，如圖1就是被燒毀的悠遊卡。
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| 圖1 被燒毀的悠遊卡 |
其實此議題在WPC無線充電陣營的內部會議中也曾被討論，且Qi也被指出可能有導致燒卡的疑慮。針對這個狀況，有個日系手機大廠特別針針對這個現象做了深入研究，對Qi和AFA在NFC卡的交互作用做了詳盡的實驗分析，其中在Qi跟NFC卡測試所做出來的報告中指出，大約在7.2W時就會發生燒卡的現象(圖2)，分析實驗結果發現，進行無線充電時，在傳送端有放置NFC卡跟沒有放置NFC卡，發射功率只有極微小的差異，但是可以明顯看到的是，前後F0已經產生偏移，分析原因是NFC卡片內的電容被損壞(圖3)。
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| 圖2 悠遊卡與無線充電測試報告 |
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| 圖3 Qi實驗發現電容被破壞的悠遊卡 |
總結以上，在無線充電時，NFC卡可能都會面臨到燒卡的問題，且燒卡問題，除了電力傳輸，在Beacon Mode也可能會出現，而其中功率才是主要造成燒卡的原因所在，而不是因為頻率造成。主要是NFC卡片裡面使用的電容耐壓性不足，所以在接收較大功率時造成電容燒毀。再來就是，AFA比Qi先有大瓦特數的應用，所以比較快被點出這個問題，但接下來可以預期因為Qi也逐漸走向高瓦數應用，所以將面臨這個問題。不過，特別一提，這有別於手機內建的NFC，不管是電路以及使用的零件都不同，所以手機裡的NFC不需擔心這類問題。
在短期對策的部分，營運商特別在所有可能的使用者介面增加警語，提醒使用者不要將晶片卡放置於充電區域。長期對策上，AFA已經著手開發偵測機制，AFA因為有藍牙溝通功能，此偵測機制將建置於藍牙溝通功能內，在未來此偵測機制導入後，AFA會比Qi更容易保護NFC卡，AFA已著手將此保護功能納入AFA的規範中。
會加熱光碟片超過100度的原因及對策
如圖4可知各種金屬在115kHz和6.78MHz這兩個頻段被加熱的狀況。清楚可見的是，在6.78MHz的應用上只有對CD片上的金屬(亦即厚度低於1 micro-meter的金屬)，會產生較高溫度現象；其餘對金屬的產熱現象全都是發生在115kHz。
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| 圖4 各頻率金屬被加熱現象 |
目前因應6.78MHz的應用時，對CD片上的金屬，會產生較高溫現象，已經有無線充電的業者在這部分做好偵測與保護機制，也就是類似Qi FOD(Foreign Object Detection, 異物偵測)的功能。
干擾植入式醫療器材
會有這個爭議的原因，主要起自於一篇日本北海道大學2014年發表的論文，提及若使用10MHz的無線充電器會在心律起搏器的連接器上產生一個干擾電壓。
另一份2016年3月14日所發表的研究報告，是由JADIA、BWF、北海道大學在 2011∼2014年針對所有無線充電產品與植入式醫療器材進行研究與調查後所發表的。
該文件的主要議題如下：
本技術資料為2011∼2014年由北海道大學、JADIA、BWF三者為了確認無線電力傳送裝置(Wireless Power Transfer System, WPT)對植入型醫療器材(AIMD)的影響所實施的實驗調查結果綜合報告。AIMD為使用植入型心律調整器，植入型心臟復律除顫器進行試驗。
該篇調查報告提出許多實驗數據，實驗中用了很多無線充電所使用的頻率進行實驗，如70k、200k、110k∼183k、110k∼210k、110k、460k、400k、134k，其中當然也包含AFA的6.78MHz等目前所有Qi和AFA或電容耦合式無線充電會使用到的頻率(圖5)。
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| 圖5 無線電力傳送裝置對植入型醫療器材影響的實驗報告 |
可以看到的是幾乎都是在Qi的頻率下會有L1/L2程度的影響，相較之下，在AFA的頻率，是使用18.2W做實驗，結果是沒有產生影響。於此個別提出的是，就算在Qi的頻率產生L1/L2程度的影響也不需過度擔心，因為在L1/L2定義上，表示的是影響很輕微，亦即對AIMD植入型醫療器材，是馬上足以回復原狀態，而這種結果是可以被容許的。
整合報告在結論中提到，本技術文件為2011∼2014年由北海道大學、JADIA、BWF三方共同實施，為調查無線電力傳送裝置對植入型醫療機具的影響之試驗結果的整合報告。有一部分機種確認到會有影響，可是全部都在試驗過程下確認在AIMD植入型醫療器材最高感度下只要距離超過2公分且非密著的狀態下是不會影響的，今後也將盡可能地進行試驗的累積，用於證明無線電力傳送裝置可安心、安全地使用。
國際法規
ITU-R是聯合國下的一個組織，因應目前無線充電產品越來越多，聯合國也開始針對無線充電產品制定國際法規。以下針對目前ITU-R國際無線電通信部門的資訊做分享：
首先針對Qi的使用頻段目前跟國際法規產生的一些衝突進行討論，此議題也曾在WPC無線充電陣營的內部會議中被討論過，會議中論及Qi對歐洲造成的廣播干擾。對此，可以特別提出二份ITU-R的文件(ITU-R, Documents 6A/583, 6A/616 and 6A/TEMP/262,以及ITU-R, WP1A Rapporteur Group report on WPT)文件中提及對Qi頻段干擾的討論，該文件提到歐洲廣播聯盟指出，不建議WPT(Wireless Power Transfer)使用148.5kHz∼283.5kHz這個頻段。
此外，在ITU-R 5B工作小組(無線電導航)主席也曾提出反對在90kHz∼112kHz和在110kHz∼130kHz(移動的海上無線電導航和無線電定位)使用WPT。然而，上述頻段跟Qi的頻段(100kHz∼200kHz)有部份重疊。另外，在另一份報告中(ITU-R, SM.2303-1 report)亦指出日本鐵路網ATS使用的工作頻段是100kHz，建議若要運用這個接近Qi的使用頻段進行無線電力傳輸時也必須再做考慮。
較為的正面訊息是，在2016年6月ITU-R會議中(ITU-R, ITU-R 210-3/1)已經討論到目前6.78MHz，也就是AFA使用的頻段，是目前唯一被認可使用於無線充電的頻率，此訊息於2016年底會公布。
無線充電產業效益
為了能讓台灣無線充電產業和國際接軌，所以幾個努力於AFA的技術團隊，例如像是高通(Qualcomm WiPower)、興澄(NewVastek)、台灣電檢中心(ETC)等，除了關注國際法規，也致力於產品開發與產品檢測驗證。且日前已經促成台灣資通產業標準協會(TAICS)與AirFuel Alliance無線充電聯盟簽署合作意向書，並在台灣資通產業標準協會成立「AH3無線電力傳輸及智慧應用」工作小組，目的就是開啟日後台灣能同步與日本BWF/ARIB、韓國TTA、中國CCSA共同制定無線充電規範的大門，讓台灣在全球無線充電產業中占有一席之地。
依6Wresearch預測，到2018年無線充電在全球市場的產值預計可達到近百億美元，且2013∼2018年期間的年複合成長率(CAGR)高達42.6%。無線充電是個還未開拓的藍海市場，對於無線充電這個創新的應用，還有很多可以期待的發展空間(圖6)。
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| 資料來源：IHS 圖6 無線充電產業成長趨勢 |
更希望藉著開發這個新的應用，往上下游延伸，同時帶動其他產業發展，包含從源頭的充電晶片設計、充電系統設計、材料供應鏈、到產品驗證所需的儀器設備，或是到後續的基礎設施甚至物聯網營運，促成更大的產業經濟效益，形成一個以台灣公司為主體，發散全球的產業體系。
(本文作者為興澄副總經理)