近兩年，充電技術(shù)快速發(fā)展，有線充電最高充電功率已突破百瓦，市面上支持無線充電的手機功率也到了40W，業(yè)內(nèi)認為兩年之內(nèi)有望達到60W。公開資料顯示，最早支持無線充電的手機是2009年P(guān)alm（奔邁）發(fā)布的Palm Pre，接下來還有諾基亞2012年發(fā)布的Lumia 920，甚至是國內(nèi)金立2017年發(fā)布的M7 Plus……隨著Palm被惠普收購、Windows Phone生態(tài)斷代，無線充電先驅(qū)們紛紛“獻身”在了歷史長河中。一直到2017年支持Qi 1.1標準的7.5W無線充電的iPhone X/iPhone 8 發(fā)布，無線充電的發(fā)展逐步走向正軌。
為了節(jié)省手機空間、增強防水防塵能力，主流品牌手機大都取消了 3.5mm 耳機接口，耳機線和充電線共用一個接口，連著耳機就無法充電了，這時候無線充電的優(yōu)勢就凸顯了出來。最新發(fā)布的iPhone手機，還有國內(nèi)品牌如華為、小米等最新發(fā)布的手機都有支持無線充電的場景。隨著無線充電標準的統(tǒng)一、技術(shù)的成熟和市場的推廣，設(shè)備通用性和兼容性的問題得以解決，無線充電前景可期。
可以想象一下，在開車時，不需要停下車去找充電頭或充電線給手機充電，只需要把手機放在無線充電的平臺上；在公司工作，會議期間不需要頻繁地去做“插”或“拔”的動作……“無線充電的發(fā)展趨勢可能會和前一個階段從有線網(wǎng)絡(luò)到無線網(wǎng)絡(luò)Wi-Fi的趨勢非常類似，將來無線充電也會普及到我們?nèi)粘５纳钪?，給我們帶來一個全新的、沒有線纜束縛的無線充電世界?！?英飛凌科技安全互聯(lián)系統(tǒng)事業(yè)部大中華區(qū)市場經(jīng)理張慶峰表示。
英飛凌科技安全互聯(lián)系統(tǒng)事業(yè)部大中華區(qū)市場經(jīng)理張慶峰
無線充電標準三分天下，WPC Qi被廣泛采用
起初整個無線充電的標準可謂群雄格局，出現(xiàn)了很多的標準，這也是影響無線充電進一步快速普及的一個主要因素。目前整個無線充電的標準基本上明確了，按照三種方式來分類：
第一種：緊密耦合方式，即電磁感應。其代表有WPC Qi標準，工作范圍在110-205kHz低頻段?，F(xiàn)在幾乎所有的消費級手機、平板電腦，都遵從WPC最新的標準。
第二種：磁場共振方式。其代表有AirFuel（A4WP與PMA整合之后的新聯(lián)盟），主要針對電動汽車領(lǐng)域，通過相同頻譜磁場共振的方式進行電力傳輸，工作在6.78MHz頻段。
第三種：非耦合方式，通過無線的方式進行電力傳輸，包含射頻、超聲以及紅外。
此外，NFC組織前不久推出了專門針對無線充電的NFC無線充電方式，更多目標是可穿戴設(shè)備、耳機，充電效能只到1W。
WPC Qi是目前智能手機和手持設(shè)備的主流標準。目前市面上的無線充電產(chǎn)品，無論是發(fā)射端還是接收端，都是基于WPC最新的標準Qi 1.2.4進行開發(fā)。目前主要的手機制造廠商，如蘋果、谷歌、華為、三星、索尼、OPPO、VIVO、小米，都是WPC組織的成員，都是在跟隨WPC標準去開發(fā)無線充電設(shè)備。WPC官網(wǎng)顯示所有通過Qi認證的產(chǎn)品已超過5000種。
根據(jù)Strategy Analytics市場報告，2018年整個符合Qi標準的設(shè)備日出貨量超過100萬件，2019年這個數(shù)字增加到了127萬件/天。2019年的出貨量達到了4.6億件，其中接收端的設(shè)備（手機、平板、Pad）大概有3.38億件，充電發(fā)射器（TX端）大概是1.27億件。所以，整個設(shè)備的增長率在2019年達到了27%。尤其在充電發(fā)射器（無線充電底座）這塊的增長幅度會更大一點，已經(jīng)達到了57%的同比增長率。
安全要求催生WPC更新 Qi 1.3
隨著無線充電越來越得到市場認可，兼容性和互通性問題得以解決，而快速充電/高功率無線充電出現(xiàn)對充電安全提出了新的挑戰(zhàn)。隨著充電功率的提高，電流越大，產(chǎn)品損壞或劣質(zhì)的、沒有經(jīng)過認證的產(chǎn)品會帶來很大的安全風險和隱患。因此，WPC從降低產(chǎn)品和人身風險層面考慮，計劃推出Qi 1.3標準，預計會在2020年年底正式發(fā)布。
Qi 1.3標準針對無線充電底座的身份鑒權(quán)有了非常明確的要求——在充電底座里需要支持一個不低于CC EAL4+ 安全認證的硬件安全芯片。這也是Qi 1.3標準與前面的標準相比最大的變化。
在Qi 1.3標準下，所有的接收端設(shè)備（如手機）可以對充電設(shè)備進行身份鑒權(quán)和產(chǎn)品認證的要求，即手機和充電設(shè)備/充電底座之間會做一個身份鑒權(quán)，檢測設(shè)備是否符合WPC的標準。只有完成了身份鑒權(quán)的驗證流程后才可以進行充電；如果驗證發(fā)現(xiàn)不符合WPC標準，可以拒絕給手機充電，或者降低充電效率以最低（如5W）的充電功率給手機充電，從而保證產(chǎn)品和終端用戶的安全。
WPC Qi將充電功率劃分為三個等級：
第一、Qi BPP基準充電功率等級。在小于5W的充電產(chǎn)品里，目前WPC最新標準并沒有強制要求身份鑒權(quán)，不要產(chǎn)品里一定要有硬件安全芯片。
第二、Qi EPP擴展充電功等級，即5W-15W的功率范圍，是目前版本最重視的部分，強制要求在充電設(shè)備端有一個安全身份驗證，即產(chǎn)品中必須要有一個硬件安全芯片。
第三、針對WPC的擴展應用場景，下一步充電功率計劃擴展到60W，屆時手機、平板會以高等級的功率進行充電；同時也會有一些新的標準，如Ki標準，可能會針對將來的家電產(chǎn)品進行無線充電，也包括了對于電動工具、機器人會有200W充電功率的考慮，預計2021年發(fā)布。
總結(jié)下一步的趨勢，針對Qi無線充電，要求所有大于5W的發(fā)射端設(shè)備有基于硬件安全的身份鑒權(quán)。基于這種標準上的要求，英飛凌推出了OPTIGA Trust Charge無線充電身份鑒權(quán)方案。
交鑰匙的安全方案——OPTIGA Trust Charge
英飛凌是WPC組織以及身份鑒權(quán)小組的成員，很早就已經(jīng)在討論相關(guān)的標準、協(xié)議和工作流程。最新的OPTIGA Trust Charge無線充電身份鑒權(quán)解決方案是英飛凌針對無線充電安全需求推出的一個交鑰匙（Trunkey）的方案。
OPTIGA Trust Charge符合Qi 1.3安全驗證的流程和相關(guān)技術(shù)指標的要求。Qi 1.3規(guī)范要求使用ECC 256加密和X.509版本證書的ECDSA身份驗證，英飛凌的方案是一個完全符合Qi 1.3身份鑒權(quán)的方案，而且支持ECC 256比特密鑰和SHA-2。
從WPC市場角度，希望通過身份驗證提高互通性。在Qi 1.3標準里，通過證書鏈的方式（至少3-4個證書鏈）來進行支持，包括WPC的根證書、制造商證書和產(chǎn)品證書。英飛凌Trust Charge方案通過內(nèi)部的存儲空間擴展可支持最多4個X.509證書鏈，滿足Qi 1.3標準的要求。
為了防止密鑰被盜、被黑客攻擊、被克隆，在Qi 1.3規(guī)范內(nèi)，強制要求必須要有一款不低于CC EAL4+認證的安全芯片，從而保證芯片里密鑰和證書的安全性。Trust Charge提供了一個比Qi 1.3的規(guī)范更高的通過CC EAL6+高安全規(guī)格的安全芯片。CC EAL6+是英飛凌以前針對銀行卡或信用卡這種同等規(guī)格的高安全等級芯片。
此外，安全芯片里也要有相應的密鑰注入，包括證書的寫入。在Qi 1.3標準里，明確要求了在CC EAL4+安全認證的生產(chǎn)環(huán)境才可以去做密鑰生成和注入、證書的存儲和簽發(fā)。英飛凌擁有一個通過了CC EAL6+認證的制造工廠，Trust Charge產(chǎn)品完全滿足甚至超過了1.3規(guī)范的要求。
作為一個交鑰匙的方案，Trust Charge可以幫助終端用戶輕松集成，完全符合Qi 1.3標準?！拔覀儠椭蛻籼峁┛蛻艋淖C書、密鑰的配置、滿足設(shè)備制造商的要求，同時產(chǎn)品會開放所有的軟件代碼和應用文檔。在提供給客戶的方案里既包含了這款安全芯片，同時也包含對應的一套主機軟件—Host Code，提供源代碼形式，整體源代碼約十幾KB。因此，用戶只需要集成到他的MCU或者無線充電控制器里面，配合這款安全芯片就可以完成整個的開發(fā)過程，縮短整個的開發(fā)周期，節(jié)省客戶的開發(fā)資源。”張慶峰介紹道。
不同應用均采用最高等級的安全方案
Trust Charge方案主要針對消費級和工業(yè)級的產(chǎn)品，英飛凌針對這兩個領(lǐng)域進行了一些優(yōu)化。張慶峰介紹，英飛凌從前道晶圓開始，一直到最終的客戶端，可以提供一個端到端的信息和數(shù)據(jù)的保護，來提供高安全等級的安全特性。
目前行業(yè)最高的等級就是CC EAL6+。CC EAL6+和CC EAL4+測試的要求會不一樣，CC EAL6+可能有100項測試的標準，CC EAL4+可能只有80項；測試深度也不一樣，CC EAL6+不僅僅針對產(chǎn)品的本身，還包含了整個從產(chǎn)品的開發(fā)、定義、生產(chǎn)、測試、維護、物流，全部都在監(jiān)管范圍以內(nèi)；還有一些針對產(chǎn)品本身的規(guī)定，產(chǎn)品要能扛住哪些攻擊，如測信道的攻擊、物理的攻擊、探針的處理，CC EAL6+產(chǎn)品能夠扛住的攻擊時間、攻擊手段會更長，CC EAL6+產(chǎn)品要破解它的難度、時間、成本會相對比CC EAL4+的更復雜，難度更高。
針對不同市場，英飛凌都會提供最高安全等級的產(chǎn)品。張慶峰表示：“我們針對消費級和工業(yè)級，甚至后面汽車級的產(chǎn)品，提供的全部都是CC EAL6+安全認證的產(chǎn)品。但是針對消費級、工業(yè)級和汽車級產(chǎn)品里會有一些區(qū)別，如溫度的范圍。汽車級可能有AEC-Q100認證，也會從產(chǎn)品層面上對整個電器特性或者靜電ESD做一些不同的區(qū)分。但是從安全等級來講，三個市場全部都一樣，都會提供CC EAL6+安全等級的產(chǎn)品?！?/p>
針對消費級產(chǎn)品的成本敏感問題，張慶峰表示：“相對其它市場，消費級產(chǎn)品對安全等級的要求其實并沒有降低，英飛凌還是會提供CC EAL6+的產(chǎn)品。至于成本問題，其實隨著產(chǎn)品更多的普及，以及整個出貨量的增加，它的價格一定是會下降的。而且，英飛凌有很多相關(guān)的傳統(tǒng)產(chǎn)品，如銀行卡、信用卡和證照，整個安全認證的流程以及在合作伙伴方面是有很多相關(guān)的經(jīng)驗。從整個CC EAL4+和CC EAL6+成本來看，對于我們來說沒有太大的區(qū)別。相反，我們會給客戶以及合作伙伴提供最高安全等級的產(chǎn)品?！?/p>
針對無線充電的安全保護，在WPC Qi1.3標準推出之前，更多是采用私有化方案。有些身份鑒權(quán)會采用軟件方案，即在充電底座可能會寫一些軟件的信息，通過協(xié)議包的形式進行鑒權(quán)；還有一些是采用安全等級不高的，如EEPROM，寫一串數(shù)字在里面，通過讀取判斷是不是相關(guān)的產(chǎn)品。但這些方案的安全性非常低，給一些假冒的、仿造的無線充電器提供了可乘之機。這主要是因為前期有些標準不統(tǒng)一，技術(shù)參數(shù)達不到標準，才導致各個廠商會去做自己私有的方案，這種做法使得各廠家都投入了很多的資源，對于整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展并不是一個很好的方向。在Qi 1.3標準出現(xiàn)后，WPC聯(lián)盟將強烈建議終端廠商支持身份鑒權(quán)，交鑰匙的Trust Charge方案有望在這一趨勢中占領(lǐng)市場先機。屆時，山寨無線充電器干脆無法充電，或者只能以5W功率進行充電，類似現(xiàn)在無法提供快充的山寨有線充電器，山寨產(chǎn)品將會逐漸失去市場。