回顧整理:無線充電走入標準聯盟建立的階段
專題故事

早在2014年之前Google、蘋果和三星就開始了無線充電的研究,除了星巴克、IKEA也都有了一些先期的示範,但是一個技術的普及往往需要建立標準聯盟,讓上下游廠商方便整合,無線充電的聯盟也在近期區分成無線充電聯盟(WPC,Wireless Power Consortium)與新興聯盟PMA、A4WP於6月正式合併後將形成另一個關鍵的聯盟。

1 無線充電時代真的來了!

Apple Watch面世前夕傳言將使用無線充電,亮相後卻仍採用磁吸式充電,讓人不禁想問:說好的無線充電呢?該技術至少被談論了4年,看似發展「卡關」,但三大陣營如火如荼地制定標準,預計2018年將爆發40億美元商機。

科技產品日新月異,手機、平板、電腦的樣貌不斷蛻變,但電源線卻一直緊緊跟著,不僅讓使用者感到不便,也對產品發展造成限制。為了扭轉這個劣勢,相關廠商致力提升電池續航力之外,近幾年也開始布局新的電源供應技術,而「快速充電」與「無線充電」都是備受注目的搶攻重點。若無線充電技術成熟,穿戴式產品就可以無線充電技術來設計,智慧手錶、手環、眼鏡等將可完全密封,達到防水、防塵效果,再也不用擔心損壞充電接觸點(孔)。說到這裡,你對於未來的科技產品是否又多了一點想像呢?

無線充電技術的發展,目前已經逐漸走向標準化。根據市調機構IHS iSuppli統計,2012年已經有超過500萬台電子裝置搭載無線充電功能,更預測2015年將突破1億台。2013年無線充電市場規模僅約2億美元,但未來4年將呈40倍成長,2018年達到80億美元。IHS也統計,全球無線充電接收器及發送器市場,可望從2013年的2,500萬個成長到2023年的17億個。

然而無線充電要普及,關鍵是「統一標準」及「大量布建」。目前全球的無線充電三大陣營正透過標準制定、拉攏盟友,企圖在這個80億美元的市場占得一席之地。這三大陣營分別為歷史最悠久的WPC(Wireless Power Consortium),積極異業合作、強調建置無線充電環境的PMA(Power Matters Alliance),以及由英特爾、高通、三星發起的A4WP(Alliance for Wireless Power)

標準制定瓶頸,2016可望突破

其中英特爾在2014年台北國際電腦展就曾展出無線充電碗及無線充電桌。英特爾的展示情境中,只需把手機放在床頭的充電碗,隔天起床就有充足電力可以使用,不但美觀也更具行動性。此外,美國星巴克也宣布在舊金山灣區200家分店提供無線充電服務,並且計畫將服務擴展至歐亞。這種種發展都令人嚮往無線充電結合穿戴等各種新科技裝置引爆的可能與未來。

目前參與無線充電標準制定的台灣廠商屈指可數。宏達電無線充電小組在2012年成立,並在2013年3月加入WPC,目前三大陣營都有參與,算是台灣最早參與標準制定的廠商。宏達電主任工程師朱峰森代表宏達電參與三大國際無線充電的標準會議,而目前有參與標準制定的台灣人,包括朱峰森在內不超過5個人。

其他較積極參與無線充電標準制定的台廠,包括IC設計龍頭聯發科、鍵盤控制晶片廠迅杰。正在開發無線充電晶片的,除了以上兩者,消費IC設計公司凌通、微控制器廠盛群也已投入。

其中,聯發科的多模無線充電解決方案MT3188繼2014年4月通過WPC聯盟的Qi認證後,12月也獲得PMA認證,證明產品採用的IC模組可兼容PMA無線充電技術。

另外,聯發科2014年年底也通過UL(Underwriters Laboratories)台灣測試;而UL去年底才剛通過PMA審核,成為台灣唯一可提供PMA測試及認證服務的認可實驗室。聯發科通過UL測試、首獲PMA認證,證明產品採用的IC模組可兼容PMA無線充電技術。

朱峰森指出,無線充電目前雖處於標準制定階段,但在一至兩年內會有爆炸性成長,關鍵就在「進行大規模布建」。目前無線充電尚未普及,包括技術上與政治上的原因。

技術方面,無線充電的技術分為磁共振及磁感應兩種,同時具備這兩種標準的多模設計卻處於「卡關」階段。業界目前已要求晶片商提供WPC的Qi加上PMA磁感應標準的無線充電發射器及接收器,以加速消除不同技術標準間無法互通運作的問題。

聯發科的MT3188相繼通過WPC的Qi認證及PMA認證,為雙模無線充電晶片的發展打下強心針。朱峰森也指出,「各大公司都已投入很多資源,瓶頸不會維持太久,2016年是無線充電發展值得期待的時間點。」

PMA、A4WP合力攻打WPC

政治上的原因,則是三大陣營之間「亦敵亦友」的關係。德州儀器、飛利浦、索尼主導的WPC,所制定的Qi標準市占率超過95%。WPC的策略是大量遊說各手機廠使用自己的無線充電模組,發現效果不彰後,開始拜託營運商支持,例如2012年經由Verizon銷售的美國版蝴蝶機、美國版HTC 8X,都具備WPC的Qi無線充電標準。

「相較於WPC『由下而上』的說服策略,PMA則多從合作對象的高層開始說服,採『由上而下策略』。」朱峰森說。第二個出現的無線充電陣營PMA,是由寶僑(P&G)及旗下公司金頂(Duracell)合資成立子公司Duracell Powermat所主導,尋求AT&T合作時,就直接透過董事會溝通。

為了對抗WPC,PMA在2014年1月與第三個無線充電陣營A4WP簽訂合作備忘錄,透過A4WP的共振式充電技術,補足WPC只有磁感應技術的不足。

朱峰森表示,PMA在尋求與A4WP合作前,曾找美國新創公司WiTricity合作,該公司由MIT教授Marin Soljačić所成立,可說是共振式充電的始祖。後來PMA放棄研究後,便轉為採用A4WP的共振技術。WPC則未放棄研究磁共振,於2013年中開始制定共振技術,藉由與紐西蘭無線充電廠PowerbyProxi的合作,加快磁共振技術融入新一代Qi標準的發展。

WPC面對無線充電普及的策略,是越多終端裝置支援無線充電,就有越多人購買無線充電器,PMA則傾向於準備好無線充電的環境,才有助於無線終端產品的普及。

因此,PMA成功說服星巴克,讓其採用PMA的感應器充電。「不用裝很多插座,有助於店面的美觀,且可以讓星巴克掌握用戶的位置資訊。」朱峰森說。另外,店家也可以自行控制供電量或供電與否,就與電信單位收費機制一樣,有買咖啡才能使用充電功能。

PMA先準備好無線充電環境的想法,也與A4WP相同。英特爾表示,「我們一直在談如何建置環境,當環境未準備好,做再多裝置也沒用。現在英特爾也會針對幾個國家,優先建置無先充電體驗站。」

英特爾加入A4WP,再現無線傳奇

英特爾PC用戶端經理斯考根(Kirk Skaugen)預測2015年PC趨勢時就曾指出,目前英特爾的三大核心技術是:無線充電(No Wire)、捨棄密碼(No Password)、提供新的使用者連接裝置,例如影像偵測技術RealSense以及3D攝影機等。

就如英特爾在10年前的Centrino時代,推動無線上網,讓802.11系列的Wi-Fi無線上網規格變成筆記型電腦的標準配備,電腦就此擺脫網路線的束縛,搭配Centrino品牌及市場行銷,讓無線上網呈現爆炸性成長。現在英特爾打算透過參與A4WP,重現「無線傳奇」。

英特爾表示,A4WP針對不同的瓦特數,分成低瓦特、中瓦特及高瓦特小組,英特爾負責20瓦以上終端產品,包括2in1變形裝置及平板電腦。2015年第一季以前,A4WP將有5瓦以下的無線充電產品推出,而下半年也會有高瓦特數充電產品問世。

英特爾計畫於2015年下半年推出的新筆電平台,將與無線充電晶片業者合作,讓筆電支援無線充電功能。該平台將內建負責無線充電溝通的藍牙晶片以及無線充電晶片,並以耗電較低的Ultrabook、2in1變形裝置為主,較耗電的遊戲筆電或桌上型電腦仍需連接電源線。

高通充電板讓賽車更環保

A4WP另一盟主高通,則基於磁共振技術,積極開發大功率電動車無線充電方案,並與FE(Formula E-car)一起在2014消費電子展中,展出搭載無線充電功能的電動賽車,最高時速可達150哩。同年9月的國際汽聯電動方程式錦標賽(FIA Formula E Championship)中,國際汽聯即宣布在2014與2015年賽季期間的安全導航車、醫療車與服務車,都將配備高通Halo電動汽車無線充電技術。

高通的Halo電動汽車使用磁共振技術,可實現地面充電板與電動車充電板之間的能量傳輸,更有效率且環保。Formula E賽程中,採用Halo技術的安全領航車是BMW i8,醫療車、服務車等其他賽事工作用車則是BMW i3。

高通歐洲區資深行銷總監巴雷特(Joe Barrett)受訪時曾說,隨著SAE、IEC及ISO三大組織的汽車無線充電標準陸續定案,車廠最快將於2017年推出首款配備磁共振無線充電技術的油電混合車。

儘管目前無線充電仍處於標準「喬不攏」的戰國時代,導致雖有超過60款手機支援無線充電技術(包括Google Nexus系列、Nokia Lumia系列、HTC手機等),仍無法普及。但若環境建置到位、標準「一統天下」,無線充電商機將一舉爆發。

朱峰森表示,在行動通訊方面,無線充電的多點充電、隱藏設計,還有可被嵌入家具或建築物的便利性,都具備強大吸引力。

此外,若出門不再需要行動電源,也不再需要找插座,更潛藏無限商機。目前比利時的魯汶車站、阿姆斯特丹機場、美國舊金山灣區星巴克都推出無線充電服務,消費者只要把手機放在桌上特定位置就可充電。

穿戴式裝置移除充電接口後,也代表防水功能的完備,對要求防水及防汗的配件,無線充電可說是不可缺少的技術。再試想無線充電被應用在家電等高功率電器上,電線走火的風險不但降低,也讓室內設計更簡單、美觀。中國最大家電商海爾即於2013年推出「無尾廚電」,主打無電源線的電鍋、果汁機。

其他還有應用在電動車上,讓「無線充電站」取代「加油站」,停車順便充電。或是應用於醫療領域,解決植入人體的電子儀器,電力耗光時就得開刀換電池的問題等。

雖然「無電線」的未來世界,一方面仍有充電效率低等技術問題,還有正如當年WiMAX與4G的標準之爭,三大陣營也還在拉鋸。但若能保持對標準制定的關注,了解上下游各有哪些「玩家」,才能及早搶食無線充電這塊前景十足的市場大餅。

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(圖片來源:林衍億攝影)

三大無線充電陣營

WPC(Wireless Power Consortium)

成立時間| 2008年
主導廠商|德州儀器(TI)、索尼(Sony)、諾基亞(Nokia)
使用技術|磁感應、磁共振
制定標準| Qi
優勢|最早成立,也是目前最大的無線充電組織,超過200家廠商與19個國家參與,最早期會員包括飛利浦、三洋電機、羅技等,市占率達95%以上,且同時具備磁感應、磁共振技術。

PMA(Power Matters Alliance)

成立時間| 2012年
主導廠商| Duracell Powermat、AT&T
使用技術|磁感應
制定標準|
優勢|有實力堅強的金主寶僑(P&G),積極進行跨業合作,夥伴包括星巴克、麥當勞等。目前PMA有超過100個會員。

A4WP(Alliance for Wireless Power)

成立時間| 2012年
主導廠商|英特爾、三星、高通
使用技術|磁共振
制定標準| Rezence
優勢|與PMA策略合作,高通並積極進軍電動車領域。

無線充電技術分類

磁感應:用於短距傳輸、效率較佳,優點是成本低廉,但容易受到距離影響,且難做到多裝置充電。

磁共振:容許4~5公分的充電距離,可將充電板嵌入木頭、塑膠等材質,並同時為多個裝置充電。

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(尊重智慧財產權,如需轉載請註明資料來源:《數位時代》第249期)
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2 鞏固無線充電霸主地位!WPC陣營鎖定快充、磁共振兩大技術

無線充電聯盟(WPC)近日在台北舉辦「Qi全球高峰論壇」,邀請元件供應商、系統製造商、消費者品牌、認證實驗室和基礎建設夥伴,進行為期一周的會員會議。而在無線充電市場已經建立起完整生態圈及應用環境的WPC,也揭櫫了接下來的發展重點,將是「無線快速充電」與「磁共振(Magnetic Resonance)」兩大技術,鞏固其在無線充電領域的霸主地位。

WPC主席Menno Treffers表示,目前WPC在全球20個國家,擁有213個成員,其中有28家為台灣企業;這樣的占比與其他國家相比算是名列前茅,顯見台灣廠商在無線充電市場占有重要地位,這也是為什麼WPC會選定台灣作為全球高峰論壇舉辦地點的重要原因。

在本次的高峰論壇中,國內外的會員公司將針對無線快速充電技術(Wireless Fast-charging Technology)進行最終相容性測試(Interoperability Testing),代表著WPC無線快速充電技術商用化正進入最後倒數階段。

WPC主席Menno Treffers
(圖說:WPC主席Menno Treffers表示,未來WPC將鎖定「無線快速充電」與「磁共振」兩大技術發展主軸。圖片來源:蘇宇庭攝影。)

Treffers解釋,過去WPC的標準僅能提供5瓦(W)充電,而新的無線快速技術,則將供電功率提高至15瓦,增加隨身電子設備無線充電的速度。此外,新標準也將延長充電距離至45毫米(mm)。

另一方面,Treffers透露,WPC也正如火如荼制定磁共振無線充電標準。事實上,WPC已於2015年年初,針對磁共振技術發布規範草案,相關元件供應商可根據這份草案來設計WPC磁共振無線充電晶片原型,再將任何意見回饋給WPC;而WPC則將根據會員提供的意見,不斷修改草案,最終推出完整版的Qi磁共振標準。

Treffers強調,WPC的磁共振標準將能相容於原本支援磁感應技術的Qi標準,而未來Qi產品的接收端(Rx)也會採用同時支援磁感應、磁共振的雙模設計。屆時,Rx要以磁感應還是磁共振技術接收電力,則取決於發射端(Tx)是透過何種技術提供電力。

WPC
(圖說:支援WPC Qi標準的無線充電裝置。圖片來源:蘇宇庭攝影。)

Treffers認為,如今WPC在無線充電領域最強大的競爭優勢,即是完善的生態系統;而與其討論與A4WP、PMA兩大聯盟合作甚至合併的可行性,最重要的應該是確保所有無線充電產品之間的相容性——即便是支援不同的無線充電技術。也因此,市面上也將出現愈來愈多雙模甚至是多模方案,如三星(Samsung)最新發表的智慧型手機Galaxy S6就同時支援WPC及PMA無線充電技術。

WPC將於本週五在台北君品飯店展出聯盟會員最新的科技應用,與跨國會員、產業上下游會員共同探討最新的技術進展。

3 無線充電戰另起新局,WPC老大地位動搖

《數位時代》曾報導2015年支援無線充電的電子裝置將突破1億台,預估2018年將爆發40億美元商機;瑞典家俱商IKEA在日前於西班牙巴賽隆納登場的MWC盛會中,也推出支援無線充電的系列家具;隨著今年6月兩大無線充電聯盟A4WP與PMA正式合併,其中A4WP更將於今年正式推出無線充電產品,以往這塊市場的老大哥WPC,將不再一家獨大。

日前,IKEA在MWC上推出支援無線充電的系列家具,可搭配三星、HTC及微軟的行動裝置。該系列家具的合作夥伴是WPC(Wireless Power Consortium),支援Qi無線充電技術,預計4月將先在美國與歐洲販售。這些家具上有十字標誌,出現十字的地方就是可讓手機或平板電腦無線充電的放置處。

歷史最悠久、目前最多盟友的WPC,在其他兩個新興聯盟PMA、A4WP於6月正式合併後,獨大的日子可能不會太久了。由英特爾、高通、WiTricity、三星發起的A4WP磁共振無線充電,與PMA合併後,將會集中火力發展多模接收器,解決標準不一的問題。

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(圖說:在今年的CES上,A4WP的Rezence約有16家無線充電廠商參展。照片來源:台景達提供)

台景達科技董事長陳建欽說,今年的美國消費電子展(CES)上,已有16家無線充電廠商展出產品,而2015年將是A4WP商品化的一年,且亞洲為磁共振無線充電技術的重點發展區域,在這16家參展廠商中,有一半本身是亞洲品牌,或生產線在亞洲,如聯發科、三星及其相關上下游產業鏈等。

「WPC雖然目前在無線充電市場有95~100%的佔比,但使用者經驗不好。因為採用磁感應技術,有距離的限制,行動裝置只能放在特定位置,也沒辦法同時對多個裝置充電,所以若由整體智慧型手機使用者來看,尚不足5%的人使用,而上述問題都是A4WP磁共振技術可望於今年商品化後解決的。」台景達業務經理洪丞緯指出,台灣入主共振式無線充電的上下游廠商,包括台景達、源隆(PowerWoW)、微端(Microtips)、聯發科等。

台景達科技於去年11月英特爾台北無線充電論壇、今年1月美國消費性電子展、四月份即將在日本由Intel主辦之亞洲區共振式無線充電展覽,皆是受邀前往展示最新商品化進度的廠商名單。

微軟也在CES前宣布加入A4WP,可協助制定通訊協定及軟體應用環境,進而決定使用模式;例如廠商該收費充電,或是讓使用者依照使用量計價等。洪丞緯說,A4WP的Rezence標準目前是BSS 1.2版本,預計未來,將出現BSS 1.3,在消費者經驗上做更佳化的處理,而台景達本身今年第二季就會搭配終端品牌推出無線充電板等相關產品。

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(圖說:A4WP預計今年商品化,歷史最悠久的無線充電聯盟WPC不再一家獨大。照片來源:台景達提供)

老大哥WPC今年也有動作,宏達電主任工程師朱峰森說,WPC將在3月24日至27日,睽違三年後在台北舉行例行會議,並於27日當天展出聯盟成員的無線充電產品,目前已有23家廠商參展,包括在英國麥當勞建置無線充電器的Aircharge,以及早在2013年就推出無線充電產品的TYLT皆榜上有名,其中還有三分之一台廠參展。

4 MWC 2015: IKEA推出支援無線充電系列傢俱

瑞典傢具商IKEA也參加今年MWC盛會,推出支援無線充電的系列傢俱,包含三星、HTC、微軟的行動裝置,都在支援名單上。

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此系列傢俱支援目前最被廣泛應用的無線充電標準Qi,例如LG G3、Nexus 5、Nexus 7等,內建無線充電功能的行動裝置,都不必另外買無線充電配件,可透過這些IKEA傢俱為裝置充電。

書桌、咖啡桌、檯燈等,都包含在這系列無線充電傢俱中,當這些傢俱插上插頭、連接電路時,就能作為無線電源使用。於4月15日,此傢俱系列會先在歐洲與北美市場推出,之後也會於全球各市場上市。

目前全球無線充電標準,尚未有統一規格,有無線充電聯盟Wireless Power Consortium(WPC)的Qi、Power Matters Alliance(PMA),以及Alliance for Wireless Power(A4WP)。在美國,PMA勢力較強,境內星巴克的無線充電裝置都採PMA。而IKEA推出家居產品支持Qi標準,也可能幫助擴大此標準的採用市場。

資料來源:華爾街日報Android Police

5 星巴克無線充電服務正式上路,手機放在桌上就能充電

現代人習慣一邊喝咖啡一邊滑手機。但低頭族往往最害怕手機沒電又找不到插頭,有時候要找到提供插座服務的咖啡廳還真是一位難求。為了解決這樣的問題,美國星巴克在今年中宣布展開的無線充電服務計畫,目前已經在舊金山灣區店家試營運,預計未來將逐步擴展到美國國內其他地區。現在,美國星巴克計畫提供無線充電服務,讓你一坐下,手機放在桌上就立即充電。

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(圖說:星巴克無線充電服務正式上路,手機放桌上立即充電。圖片來源:New York Times

星巴克無線充電的技術源自電信商AT&T的子公司Power Matters Alliance。此無線充電技術特點在於,無線充電器會產生電流來改變周邊的磁場,並產生電壓來供電。星巴克預計將無線充電設備設置在桌面或吧臺上,讓使用者一坐下將手機放在桌面上就可以立即充電。預計在美國會有超過200間營業據點提供此服務。

無線充電技術並非新技術,早已在市面上存在多年,但卻遲遲無法普及。原因可能在於無線充電雖然方便,但過去它的充電速度慢,不比有線充電來的快速。此外,有些無線充電技術並非真的讓你活動自如,你的裝置仍需要擺放在特定位置,才能夠接收無線充電電壓。過去也有專家認為,無線充電成本高,難以普及。

星巴克率先推出無線充電服務,成為服務商的一大創舉,也結合民眾坐著喝咖啡的習慣,試圖衝高無線充電的應用範圍。

但必須注意的是,並非所有的手機都支援星巴克無線充電服務,消費者需要先上活動官網確認自己的手機廠牌是否在名單內。如果你的手機無法支援也別擔心,星巴克還提供手機轉換器租借服務,只要將轉換器插在iPhone或Android手機裝置內,一樣可以轉換流動電壓來充電。

資料來源:New York Times