手机汽车大厂力挺 多模无线充电芯片势不可当

【导读】多模无线充电芯片将大行其道。由于智能手机和汽车品牌大厂力挺，多模无线充电芯片已日益受到市场重视，激励半导体大厂除推出单模产品外，亦快马加鞭研发可同时支援Qi、PMA与A4WP等无线充电标准的多模芯片方案，抢攻市场商机。

摘要：  多模无线充电芯片将大行其道。由于智能手机和汽车品牌大厂力挺，多模无线充电芯片已日益受到市场重视，激励半导体大厂除推出单模产品外，亦快马加鞭研发可同时支援Qi、PMA与A4WP等无线充电标准的多模芯片方案，抢攻市场商机。

关键字：  多模无线充电芯片，半导体，智能手机，汽车

核心提示：多模无线充电芯片将大行其道。由于智能手机和汽车品牌大厂力挺，多模无线充电芯片已日益受到市场重视，激励半导体大厂除推出单模产品外，亦快马加鞭研发可同时支援Qi、PMA与A4WP等无线充电标准的多模芯片方案，抢攻市场商机。

多模无线充电芯片已势不可当。面对无线充电标准百家争鸣，智能手机和汽车品牌商考量到各无线充电标准各有优劣，且为提供终端消费者使用便利性，对于多模无线充电芯片的需求更加殷切，正吸引半导体厂商竞相布局相关产品线，以积极卡位智能手机和汽车多模无线充电应用的市场商机。

通吃智能手机市场　IC商猛攻多模无线充电

图1 高创行销部副理王世伟

高创行销部副理王世伟表示，该公司藉由改良线圈的磁性元件材料，以及利用线圈改变天线形状双管齐下，降低多模方案能源损耗。

高创行销部副理王世伟(图1)表示，除无线充电联盟(WPC)阵营的芯片已获得不少智能手机厂商导入之外，Powermat挟瞄准iPhone 3和iPhone 4背盖所推出的PMA(Power Matters Alliance)标准无线充电芯片及其装置，亦已掌握近50%的市占，显见PMA与WPC阵营在无线充电市场已分庭抗礼;此外，未来A4WP(All for Wireless Power)阵营在智能手机市场发展的潜力亦不容小觑，遂让智能手机和芯片厂商纷纷投入多模无线充电方案的开发，以争食更大的无线充电市场商机大饼。

据了解，目前德州仪器(TI)、飞思卡尔(Freescale)等半导体大厂正紧锣密鼓地开发相容于WPC、PMA及A4WP的多模无线充电芯片方案，其中德州仪器已计画于2013年底前发布首款多模无线充电产品;飞思卡尔亦已针对车用智能手机充电座，提供相容于WPC和PMA标准的双模无线充电芯片方案样品给代理商先行导入参考设计。

图2 飞思卡尔资深应用工程师黄耀宗

[#page#]

飞思卡尔资深应用工程师黄耀宗指出，目前该公司针对车用智能手机无线充电座所开发的芯片方案已有样品，预计年底前面市。

飞思卡尔资深应用工程师黄耀宗(图2)透露，该公司除双模无线充电芯片之外，亦将规画导入整合WPC、PMA及A4WP标准的多模无线充电芯片方案开发，惟具体的产品发布时间尚未可公布。

除智能手机之外，美国通用汽车(GM)、克莱斯勒(Chrysler)、福特(Ford)等汽车品牌大厂亦计画于未来下一代车款导入相容于Qi和PMA 的双模无线充电芯片，以提供终端用户更友善的使用体验，特别是通用汽车已强制规范车用智能手机充电装置供应商必须符合PMA标准规范，亦激励芯片大厂加紧投入支援Qi与PMA标准的双模无线充电芯片开发。

GM力拱　双模无线充电IC涌商机

安富利半导体事业部产品副理杨士纬表示，通用汽车入股无线充电技术研发公司Powermat后，为力挺Powermat所推动的PMA标准，已计画于下一代车款中导入，也因此，未来供应给通用汽车的车用智能手机充电座皆必须符合PMA无线充电标准规范。

杨士纬进一步指出，现阶段尚未有智能手机品牌商与芯片业者推出仅支援PMA标准的产品;相较之下，无线充电联盟(WPC)所推的Qi标准则已获得众多智能手机品牌商支持，并有终端商品问世，因此WPC联盟的芯片商纷纷展开相容于Qi和PMA标准的双模无线充电芯片方案部署，以助力汽车充电模组厂设计出符合通用汽车要求的车用智能手机充电方案，打进供应链体系。

据了解，Qi与PMA标准皆属于电磁感应式的无线充电技术，因此既有的Qi芯片开发商仅须向PMA联盟取得通讯协议(Protocol)韧体授权，并置入芯片中，同时调整小部分的外部电路设计，即可开发出相容于Qi和PMA标准的双模无线充电芯片。

日前，IDT已率先业界发表相容于Qi与PMA标准的双模无线电源接收器IC--，IDTP9021。据了解，IDTP9021是IDT无线电源接收器IDTP9020的强化版本，係业界首款获得PMA预认证(Pre-certification)的产品。

杨士纬透露，除IDT之外，安富利所代理的两大无线充电芯片大厂飞思卡尔和德州仪器，亦正快马加鞭投入双模无线充电方案开发，预计产品将于下半年问世。

不让IDT、飞思卡尔及德州仪器专美于前，恩智浦(NXP)亦正紧锣密鼓地展开多模无线充电芯片方案布局，准备大举进军车用智能手机充电装置市场。

圈地车用无线充电　NXP部署多模方案

恩智浦正借重近距离无线通讯(NFC)技术待机(Standby)零功耗的优势，并整合无线充电联盟(WPC)、PMA(Power Matters Alliance)、A4WP(All for Wireless Power)等不同无线充电阵营的标准，开发出更省电的多模无线充电芯片方案，以瓜分车用智能手机充电装置市占。

图3 恩智浦大中华区汽车事业部市场经理甘治国

[#page#]

恩智浦大中华区汽车事业部市场经理甘治国表示，该公司的多模无线充电芯片方案上市时间仍未定案。

恩智浦大中华区汽车多媒体及移动互联，ITS产品区域市场经理甘治国(图3)表示，WPC与PMA阵营无线充电标准产品已在美国与日本智能手机市场遍地开花，且2013年已可见到配备WPC标准无线充电装置的车款上市。[!--empirenews.page--]

甘治国进一步指出，看好无线充电在车用智能手机充电装置市场的前景，该公司正加紧开发出整合NFC技术、支援各种不同无线充电标准的多模无线充电芯片方案，藉此降低多模无线充电芯片的耗电量，并透过NFC技术实现无线充电装置与蓝牙耳机互联的功能，以及提升终端用户的操作便利性，积极分食车用无线充电市场杯羹。

据了解，恩智浦为PMA和A4WP阵营成员，因此未来将计画开发出整合NFC技术、支援PMA与A4WP阵营无线充电标准的多模无线充电芯片方案。此外，甘治国强调，着眼于WPC阵营的Qi标准已掌握近50%的市占，该公司亦将快马加鞭地展开整合NFC技术，支援PMA、A4WP及Qi标准的多模无线充电芯片方案部署。

事实上，恩智浦已于2013年国际消费性电子展(CES)中，展出诺基亚(Nokia)、Nexus 4等智能手机搭配该公司多模无线充电芯片方案的无线充电装置使用情境。

值此智能手机和汽车品牌商展开多模无线充电方案布局之际，系统开发将面临叁大难题，分别为将众多频段整合在同一频段天线导致编解码不易、延长充电距离及改善发射端和接收端在空气中传递能源的效益，其中前两者与芯片设计息息相关;后者则与天线设计密不可分，将成为半导体与天线业者面临的开发挑战。

多模无线充电IC编解码/充电距离瓶颈难解

黄耀宗指出，目前芯片商可借重向各无线充电标准阵营取得通讯协议韧体授权，再搭配各半导体厂商自行开发的演算法软件，以及外部电路设计调整、调变方式改变、加大记忆体及微控制器(MCU)运算效能，克服无线充电芯片编解码复杂度增加的问题。其中，芯片商为因应多模无线充电芯片运算效能要求，将会以32位元微控制器取代单模无线充电芯片中使用的16位元微控制器，至于飞思卡尔的多模无线充电芯片则将选用Cortex-M0和Cortex-M4核心的32位元微控制器。

图4 致伸研发部资深经理丘宏伟

[#page#]

致伸研发部资深经理丘宏伟认为，相较于传统单模方案，多模无线充电芯片无论技术难度与成本皆将倍增。

至于延长充电距离方面，致伸研发部资深经理丘宏伟(图4)认为，芯片商最可能透过缩小波束(Beam)达成延长充电距离，不过却容易导致对位困难的弊病，因此现今仍难突破多模无线充电系统充电距离偏短的技术桎梏。

另外，多模无线充电天线则可望借助改良式线圈，大幅降低能源损耗。

改良线圈设计　多模方案天线能耗下降

着眼于天线设计为降低多模无线充电系统的发射端至接收端能源损耗大增的关键，TDK、高创、Panasonic等天线供应商正透过改良磁力线圈的磁性元件材料，以及利用磁力线圈改变天线形状，达到减少多模无线充系统电发射端至接收端的能源损失。

王世伟表示，尽管目前产业界尚未制定出多模无线充电系统的规范，然无线充电系统商为提供终端用户更顺畅和便利的使用体验，仍须遵循WPC所制定的发射端至接收端能源损失不得超过30%的效能准则。

王世伟进一步指出，相较于单模无线充电系统的接收端，多模无线充电系统的接收端产品更难符合接收端产品能源效益须达70%以上的目标，此须借力天线製造商改善线圈，以优化天线设计达成。

据了解，过去囿于磁性元件材料，因此线圈的面积偏大且厚度较厚，影响智能手机的薄型化设计;现今TDK、Panasonic、高创等天线製造商已纷纷设法突破物理及限提高磁性元件的纯度和密度，其中，高创更挟加入排列过的氧化物元素，提高磁性元件的性能。

王世伟谈到，有鉴于磁性元件左右线圈良窳，TDK、Panasonic、高创等天线业者将透过改良过的磁性元件排列磁力线，以提升电气特性，降低接收端所接收的能源损耗;再利用线圈改变天线形状，让磁力线完全转换为电能，达到更好的接收效益。

图5 台北科技大学电子工程系电脑与通讯研究所副教授邱弘纬

[#page#]

台北科技大学电子工程系电脑与通讯研究所副教授邱弘纬强调，支援多模无线充电技术的智能手机将须面临摆脱充电背盖的技术难题。

另外，台北科技大学电子工程系电脑与通讯研究所副教授邱弘纬(图5)补充，支援多模无线充电标准的智能手机为实现更轻薄外观设计，必须摆脱无线充电背盖设计，因此于智能手机内建多模无线充电芯片与多频段天线将为大势所趋。

不跟多模无线充电　台IC厂专攻单模方案

面对半导体大厂纷纷投入多模无线充电芯片开发，国内芯片业者为避免与国际芯片大厂在市场正面交锋，再加上对于多模无线充电芯片市场需求仍在观望，以及仍难克服开发技术瓶颈，因此仍侧重在单模无线充电芯片方案布局。

富达通无线充电事业部经理詹其哲(图6)表示，尽管多模无线充电芯片已为大势所趋，然观察到国际半导体大厂开发双模或多模无线充电芯片仍面临诸多技术瓶颈，因此该公司短期内将不考虑跟进多模无线充电芯片方案布局。

图6 富达通无线充电事业部经理詹其哲

富达通无线充电事业部经理詹其哲评估，着眼于多模无线充电芯片仍面临诸多开发挑战，该公司选择专注于单模无线充电芯片布局。