【導(dǎo)讀】多模無線充電芯片將大行其道。由于智能手機和汽車品牌大廠力挺，多模無線充電芯片已日益受到市場重視，激勵半導(dǎo)體大廠除推出單模產(chǎn)品外，亦快馬加鞭研發(fā)可同時支援Qi、PMA與A4WP等無線充電標準的多模芯片方案，搶攻市場商機。

摘要：  多模無線充電芯片將大行其道。由于智能手機和汽車品牌大廠力挺，多模無線充電芯片已日益受到市場重視，激勵半導(dǎo)體大廠除推出單模產(chǎn)品外，亦快馬加鞭研發(fā)可同時支援Qi、PMA與A4WP等無線充電標準的多模芯片方案，搶攻市場商機。

關(guān)鍵字：  多模無線充電芯片，半導(dǎo)體，智能手機，汽車

核心提示：多模無線充電芯片將大行其道。由于智能手機和汽車品牌大廠力挺，多模無線充電芯片已日益受到市場重視，激勵半導(dǎo)體大廠除推出單模產(chǎn)品外，亦快馬加鞭研發(fā)可同時支援Qi、PMA與A4WP等無線充電標準的多模芯片方案，搶攻市場商機。

多模無線充電芯片已勢不可當。面對無線充電標準百家爭鳴，智能手機和汽車品牌商考量到各無線充電標準各有優(yōu)劣，且為提供終端消費者使用便利性，對于多模無線充電芯片的需求更加殷切，正吸引半導(dǎo)體廠商競相布局相關(guān)產(chǎn)品線，以積極卡位智能手機和汽車多模無線充電應(yīng)用的市場商機。

通吃智能手機市場　IC商猛攻多模無線充電

圖1 高創(chuàng)行銷部副理王世偉

高創(chuàng)行銷部副理王世偉表示，該公司藉由改良線圈的磁性元件材料，以及利用線圈改變天線形狀雙管齊下，降低多模方案能源損耗。

高創(chuàng)行銷部副理王世偉(圖1)表示，除無線充電聯(lián)盟(WPC)陣營的芯片已獲得不少智能手機廠商導(dǎo)入之外，Powermat挾瞄準iPhone 3和iPhone 4背蓋所推出的PMA(Power Matters Alliance)標準無線充電芯片及其裝置，亦已掌握近50%的市占，顯見PMA與WPC陣營在無線充電市場已分庭抗禮;此外，未來A4WP(All for Wireless Power)陣營在智能手機市場發(fā)展的潛力亦不容小覷，遂讓智能手機和芯片廠商紛紛投入多模無線充電方案的開發(fā)，以爭食更大的無線充電市場商機大餅。

據(jù)了解，目前德州儀器(TI)、飛思卡爾(Freescale)等半導(dǎo)體大廠正緊鑼密鼓地開發(fā)相容于WPC、PMA及A4WP的多模無線充電芯片方案，其中德州儀器已計畫于2013年底前發(fā)布首款多模無線充電產(chǎn)品;飛思卡爾亦已針對車用智能手機充電座，提供相容于WPC和PMA標準的雙模無線充電芯片方案樣品給代理商先行導(dǎo)入?yún)⒖荚O(shè)計。

圖2 飛思卡爾資深應(yīng)用工程師黃耀宗

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飛思卡爾資深應(yīng)用工程師黃耀宗指出，目前該公司針對車用智能手機無線充電座所開發(fā)的芯片方案已有樣品，預(yù)計年底前面市。

飛思卡爾資深應(yīng)用工程師黃耀宗(圖2)透露，該公司除雙模無線充電芯片之外，亦將規(guī)畫導(dǎo)入整合WPC、PMA及A4WP標準的多模無線充電芯片方案開發(fā)，惟具體的產(chǎn)品發(fā)布時間尚未可公布。

除智能手機之外，美國通用汽車(GM)、克萊斯勒(Chrysler)、福特(Ford)等汽車品牌大廠亦計畫于未來下一代車款導(dǎo)入相容于Qi和PMA 的雙模無線充電芯片，以提供終端用戶更友善的使用體驗，特別是通用汽車已強制規(guī)范車用智能手機充電裝置供應(yīng)商必須符合PMA標準規(guī)范，亦激勵芯片大廠加緊投入支援Qi與PMA標準的雙模無線充電芯片開發(fā)。

GM力拱　雙模無線充電IC涌商機

安富利半導(dǎo)體事業(yè)部產(chǎn)品副理楊士緯表示，通用汽車入股無線充電技術(shù)研發(fā)公司Powermat后，為力挺Powermat所推動的PMA標準，已計畫于下一代車款中導(dǎo)入，也因此，未來供應(yīng)給通用汽車的車用智能手機充電座皆必須符合PMA無線充電標準規(guī)范。

楊士緯進一步指出，現(xiàn)階段尚未有智能手機品牌商與芯片業(yè)者推出僅支援PMA標準的產(chǎn)品;相較之下，無線充電聯(lián)盟(WPC)所推的Qi標準則已獲得眾多智能手機品牌商支持，并有終端商品問世，因此WPC聯(lián)盟的芯片商紛紛展開相容于Qi和PMA標準的雙模無線充電芯片方案部署，以助力汽車充電模組廠設(shè)計出符合通用汽車要求的車用智能手機充電方案，打進供應(yīng)鏈體系。

據(jù)了解，Qi與PMA標準皆屬于電磁感應(yīng)式的無線充電技術(shù)，因此既有的Qi芯片開發(fā)商僅須向PMA聯(lián)盟取得通訊協(xié)議(Protocol)韌體授權(quán)，并置入芯片中，同時調(diào)整小部分的外部電路設(shè)計，即可開發(fā)出相容于Qi和PMA標準的雙模無線充電芯片。

日前，IDT已率先業(yè)界發(fā)表相容于Qi與PMA標準的雙模無線電源接收器IC--，IDTP9021。據(jù)了解，IDTP9021是IDT無線電源接收器IDTP9020的強化版本，係業(yè)界首款獲得PMA預(yù)認證(Pre-certification)的產(chǎn)品。

楊士緯透露，除IDT之外，安富利所代理的兩大無線充電芯片大廠飛思卡爾和德州儀器，亦正快馬加鞭投入雙模無線充電方案開發(fā)，預(yù)計產(chǎn)品將于下半年問世。

不讓IDT、飛思卡爾及德州儀器專美于前，恩智浦(NXP)亦正緊鑼密鼓地展開多模無線充電芯片方案布局，準備大舉進軍車用智能手機充電裝置市場。

圈地車用無線充電　NXP部署多模方案

恩智浦正借重近距離無線通訊(NFC)技術(shù)待機(Standby)零功耗的優(yōu)勢，并整合無線充電聯(lián)盟(WPC)、PMA(Power Matters Alliance)、A4WP(All for Wireless Power)等不同無線充電陣營的標準，開發(fā)出更省電的多模無線充電芯片方案，以瓜分車用智能手機充電裝置市占。

圖3 恩智浦大中華區(qū)汽車事業(yè)部市場經(jīng)理甘治國

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恩智浦大中華區(qū)汽車事業(yè)部市場經(jīng)理甘治國表示，該公司的多模無線充電芯片方案上市時間仍未定案。

恩智浦大中華區(qū)汽車多媒體及移動互聯(lián)，ITS產(chǎn)品區(qū)域市場經(jīng)理甘治國(圖3)表示，WPC與PMA陣營無線充電標準產(chǎn)品已在美國與日本智能手機市場遍地開花，且2013年已可見到配備WPC標準無線充電裝置的車款上市。[!--empirenews.page--]

甘治國進一步指出，看好無線充電在車用智能手機充電裝置市場的前景，該公司正加緊開發(fā)出整合NFC技術(shù)、支援各種不同無線充電標準的多模無線充電芯片方案，藉此降低多模無線充電芯片的耗電量，并透過NFC技術(shù)實現(xiàn)無線充電裝置與藍牙耳機互聯(lián)的功能，以及提升終端用戶的操作便利性，積極分食車用無線充電市場杯羹。

據(jù)了解，恩智浦為PMA和A4WP陣營成員，因此未來將計畫開發(fā)出整合NFC技術(shù)、支援PMA與A4WP陣營無線充電標準的多模無線充電芯片方案。此外，甘治國強調(diào)，著眼于WPC陣營的Qi標準已掌握近50%的市占，該公司亦將快馬加鞭地展開整合NFC技術(shù)，支援PMA、A4WP及Qi標準的多模無線充電芯片方案部署。

事實上，恩智浦已于2013年國際消費性電子展(CES)中，展出諾基亞(Nokia)、Nexus 4等智能手機搭配該公司多模無線充電芯片方案的無線充電裝置使用情境。

值此智能手機和汽車品牌商展開多模無線充電方案布局之際，系統(tǒng)開發(fā)將面臨叁大難題，分別為將眾多頻段整合在同一頻段天線導(dǎo)致編解碼不易、延長充電距離及改善發(fā)射端和接收端在空氣中傳遞能源的效益，其中前兩者與芯片設(shè)計息息相關(guān);后者則與天線設(shè)計密不可分，將成為半導(dǎo)體與天線業(yè)者面臨的開發(fā)挑戰(zhàn)。

多模無線充電IC編解碼/充電距離瓶頸難解

黃耀宗指出，目前芯片商可借重向各無線充電標準陣營取得通訊協(xié)議韌體授權(quán)，再搭配各半導(dǎo)體廠商自行開發(fā)的演算法軟件，以及外部電路設(shè)計調(diào)整、調(diào)變方式改變、加大記憶體及微控制器(MCU)運算效能，克服無線充電芯片編解碼復(fù)雜度增加的問題。其中，芯片商為因應(yīng)多模無線充電芯片運算效能要求，將會以32位元微控制器取代單模無線充電芯片中使用的16位元微控制器，至于飛思卡爾的多模無線充電芯片則將選用Cortex-M0和Cortex-M4核心的32位元微控制器。

圖4 致伸研發(fā)部資深經(jīng)理丘宏偉

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致伸研發(fā)部資深經(jīng)理丘宏偉認為，相較于傳統(tǒng)單模方案，多模無線充電芯片無論技術(shù)難度與成本皆將倍增。

至于延長充電距離方面，致伸研發(fā)部資深經(jīng)理丘宏偉(圖4)認為，芯片商最可能透過縮小波束(Beam)達成延長充電距離，不過卻容易導(dǎo)致對位困難的弊病，因此現(xiàn)今仍難突破多模無線充電系統(tǒng)充電距離偏短的技術(shù)桎梏。

另外，多模無線充電天線則可望借助改良式線圈，大幅降低能源損耗。

改良線圈設(shè)計　多模方案天線能耗下降

著眼于天線設(shè)計為降低多模無線充電系統(tǒng)的發(fā)射端至接收端能源損耗大增的關(guān)鍵，TDK、高創(chuàng)、Panasonic等天線供應(yīng)商正透過改良磁力線圈的磁性元件材料，以及利用磁力線圈改變天線形狀，達到減少多模無線充系統(tǒng)電發(fā)射端至接收端的能源損失。

王世偉表示，盡管目前產(chǎn)業(yè)界尚未制定出多模無線充電系統(tǒng)的規(guī)范，然無線充電系統(tǒng)商為提供終端用戶更順暢和便利的使用體驗，仍須遵循WPC所制定的發(fā)射端至接收端能源損失不得超過30%的效能準則。

王世偉進一步指出，相較于單模無線充電系統(tǒng)的接收端，多模無線充電系統(tǒng)的接收端產(chǎn)品更難符合接收端產(chǎn)品能源效益須達70%以上的目標，此須借力天線製造商改善線圈，以優(yōu)化天線設(shè)計達成。

據(jù)了解，過去囿于磁性元件材料，因此線圈的面積偏大且厚度較厚，影響智能手機的薄型化設(shè)計;現(xiàn)今TDK、Panasonic、高創(chuàng)等天線製造商已紛紛設(shè)法突破物理及限提高磁性元件的純度和密度，其中，高創(chuàng)更挾加入排列過的氧化物元素，提高磁性元件的性能。

王世偉談到，有鑒于磁性元件左右線圈良窳，TDK、Panasonic、高創(chuàng)等天線業(yè)者將透過改良過的磁性元件排列磁力線，以提升電氣特性，降低接收端所接收的能源損耗;再利用線圈改變天線形狀，讓磁力線完全轉(zhuǎn)換為電能，達到更好的接收效益。

圖5 臺北科技大學(xué)電子工程系電腦與通訊研究所副教授邱弘緯

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臺北科技大學(xué)電子工程系電腦與通訊研究所副教授邱弘緯強調(diào)，支援多模無線充電技術(shù)的智能手機將須面臨擺脫充電背蓋的技術(shù)難題。

另外，臺北科技大學(xué)電子工程系電腦與通訊研究所副教授邱弘緯(圖5)補充，支援多模無線充電標準的智能手機為實現(xiàn)更輕薄外觀設(shè)計，必須擺脫無線充電背蓋設(shè)計，因此于智能手機內(nèi)建多模無線充電芯片與多頻段天線將為大勢所趨。

不跟多模無線充電　臺IC廠專攻單模方案

面對半導(dǎo)體大廠紛紛投入多模無線充電芯片開發(fā)，國內(nèi)芯片業(yè)者為避免與國際芯片大廠在市場正面交鋒，再加上對于多模無線充電芯片市場需求仍在觀望，以及仍難克服開發(fā)技術(shù)瓶頸，因此仍側(cè)重在單模無線充電芯片方案布局。

富達通無線充電事業(yè)部經(jīng)理詹其哲(圖6)表示，盡管多模無線充電芯片已為大勢所趨，然觀察到國際半導(dǎo)體大廠開發(fā)雙?；蚨嗄o線充電芯片仍面臨諸多技術(shù)瓶頸，因此該公司短期內(nèi)將不考慮跟進多模無線充電芯片方案布局。

圖6 富達通無線充電事業(yè)部經(jīng)理詹其哲

富達通無線充電事業(yè)部經(jīng)理詹其哲評估，著眼于多模無線充電芯片仍面臨諸多開發(fā)挑戰(zhàn)，該公司選擇專注于單模無線充電芯片布局。