文︱立厷

图︱网络

不出意外,苹果将在9月推出新一代iPhone 13系列,富士康正在加班加点量产备货。苹果很早干掉了iPhone的耳机孔;iPhone 13系列将干掉充电孔、喇叭孔,进入无孔机时代,无线传输已成大势所趋。

电能无线传输技术开辟了人类能源的一个新时代,从支持无线充电的各种便携消费产品到无线充电的电动汽车,或许未来将进入一个无需输电线的时代。

隔空取电,历史值得铭记

李锃说,无线充电距今已有近130年历史。1893年,特斯拉通过两个线圈点亮了一盏灯,用的就是无线充电技术,真是一个了不起的发明。

隔空取电就是自由无线充电技术的雏形。无线充电基本原理和变压器一样,都是非接触式电气传输。两者最重要的区别是耦合度,耦合好的话,传统变压器效率可达0．97-0．98;无线充电有上、下两块磁屏蔽,发射和接收线圈夹在中间,由于受限于X轴、Y轴、Z轴的偏移自由度,耦合度通常在0．1-0．8之间。

无线充电原理

成立于2008年的无线充电联盟(WPC)是由多家公司组成的开放合作组织,旨在创造和促进市场广泛采用并与所有可再充电电子设备兼容的国际无线充电标准Qi。

2018年,Powermat宣布加入WPC意味着无线充电标准开始走向统一。Powermat成立于2006年,以开发Power Matters Alliance(PMA)标准闻名,其首批产品用户包括金霸王、AT&T、通用汽车、星巴克。不过,在苹果确定采用Qi标准后,Powermat被迫实现了与星巴克合作推出的无线充电设备对Qi的兼容。同年,WPC会员数量已达600多家。

两条赛道,迅跑赶超

无线充电3．0时代的战争已经打响,能否在这场竞争中胜出,关键要看是否有高超的武艺和十八般兵器。

国内有一家颇为低调的无线充电芯片初创企业——伏达半导体(NuVolta Technologies),它成立于2014年,并在硅谷和上海设立了研发中心;2017年分别在合肥、深圳和北京建立了销售机构;去年和今年,又分别在马来西亚、美国东、西海岸及韩国建立了销售和研发中心。

该公司无线充电事业部副总裁李锃表示,伏达一开始聚焦无线快充,充电功率从2019年的20W发展到现在的80W,为第一条赛道;去年30W和40W电荷泵芯片面世,上个月最新发布了一款高达100W的有线快充芯片,其传输效率高达98%,率先打破了国外芯片厂商对有线快充行业的垄断,在第二条赛道成功超车,扭转了核心技术受制于人的局面。

伏达发展历程

除了无线、有线两条赛道,公司核心业务还包括依托两条赛道的汽车无线充电和特色定制方案。前者主要是AEC-Q100认证的汽车电源前装发射芯片,后者是针对一些客户特殊需求的模组定制解决方案,包括手机配件、无线充电底座整装、无线车充和无线充电宝。

李锃说:“在快充领域,苹果、三星并没有布局,国外公司落后于国内厂商,快充的创新技术在国内。国内最领先的客户有很多产品是定制的,他们提系统需求,我们给提供芯片技术,包括共同开发芯片。我们也在跟他们讨论,下一代怎么突破电荷泵的局限,把充电功率做得更好,包括采用第三代半导体实现更新的产品。”

三步走,引领无线充电

李锃表示,无线充电技术有两个技术路线:一个是如何让无线充电速度更快,伏达已在引领无线快充行业发展;另一个是如何让无线充电更自由。“现在的无线充电还停留在初级阶段,属于‘随放随充’,未来将实现‘边走边充’。两个技术路线好比是伏达的两条腿,要走稳缺一不可。同时,我们还要开阔视野,关注更广泛的无线充电应用生态,包括家居、车载、自拍补光灯,还有闹钟和音响等,都可以集成无线充电功能,”他说。

他告诉记者,伏达半导体在国内已经占据了无线充电领导地位,三步走策略跨越到3．0时代。

1．0时代:什么产品都没有,先做最流行无线电源IC的Pin to Pin产品,追平了国外技术。产品量产后证明了国产半导体产品也有实力走得更远,发展高精尖无线充电技术。

2．0时代:采用伏达自己的专利创新充电架构,将无线充电功率提升到80W,登上业界快充效率顶峰。

3．0时代:进一步简化架构,实现低成本、高空间自由度无线充电,不断提升消费者体验,让更多机器、设备、可穿戴产品都用上无线充电,赢得更大市场。

李锃分享道,2019年做的小米手机产品,当时70分钟可以充满,用有线只需59分钟。2020年,在华为P40手机量产时,65分钟可以充满。到了去年,在小米11上发布的产品,伏达的无线充电只需48分钟。今年上半年,伏达发布了一款新的无线充电技术,无线和有线充满都只需36分钟,一直在推进无线快充技术发展。

品牌手机充电时长对比

除了无线快充技术,伏达还在研究怎么提高充电效率,从第一代产品7．5W、第二代35W到67W,效率不断提高。现在从发射到接收的无线充电效率已达90%。伏达还在开发第三代技术,加入了远距离充电模块,略微降低功率到50W,但效率会提高不少,有助于提升用户无线充电体验和价值感,同时也降低了成本。这也响应了工信部“无线充电功率最高不超过50W”征求意见稿的要求。

李锃认为,征求意见稿是希望大家能在50W范围内把体验做好。伏达会在提升用户体验的同时,优化产品成本及性能,让终端客户在更多设备和更多机型上使用。

“我们希望跟客户一起做一些探索和尝试,开发一些相应应用,推动法规往前走,满足用户对自由充电的需求,”他表示。