從2008年WPC(無線充電聯(lián)盟)成立并統(tǒng)一了無線充電標準后,隨著全球廠商融入規(guī)范,逐漸形成了無線充電的生態(tài)。目前,不少廠商的旗艦手機和耳機都具備無線充電功能,而圍繞無線充電芯片市場也可謂巨頭環(huán)伺,競爭十分激烈,新進者沒有絕活絕難出位。
2014年,一家公司在硅谷和上海成立了研發(fā)中心,3年后,該公司分別在合肥、深圳和北京建立了銷售分支。2020年和2021年,又分別在馬來西亞、美國東海岸(研發(fā)汽車車載無線充電)、以及韓國建立了銷售和研發(fā)中心(主要負責芯片和應用兩類研發(fā))。短短7年間,這家公司已經(jīng)有6個研發(fā)中心,4個銷售分支,整個公司已經(jīng)超過200人。這家公司就是無線充電芯片屆的低調(diào)黑馬——伏達半導體。
目前,無線充電沿著兩個技術路線發(fā)展:一是更快,二是更自由。據(jù)伏達半導體無線充電事業(yè)部副總裁李锃介紹,針對第一項,該公司無線充電功率已從2019年的20W發(fā)展到今年的80W;而在讓無線充電更自由方面,現(xiàn)在整個產(chǎn)業(yè)還停留在初級階段,屬于隨放隨充,接下來可以做到邊走邊充,包括耳機、手表放在一起充電的應用。
除了這兩條技術路線,無線充電的應用生態(tài)也在發(fā)展,除了家居、車載、自拍補光燈外,諸如鬧鐘和音響也都可以集成無線充電。
成為黑馬,伏達走了三步:一是成立之初以Pin to Pin的產(chǎn)品作替代,通過量產(chǎn)來證明國產(chǎn)半導體產(chǎn)品也有實力去發(fā)展手機應用的高精尖技術;二是推出第二代產(chǎn)品,給客戶提供一個更高效率的充電方案,如今年推出的80W方案采用伏達自己的專利技術,改變了充電架構;第三步是持續(xù)簡化架構創(chuàng)新,把無線充電的成本和體驗做得更好,以擴大其無線充電應用設備范疇。
“我們第一代產(chǎn)品是跟國際大廠把水平追齊,第二代做自主創(chuàng)新,開始研制無線快充的路?!崩铒f,“第三代我們覺得快充已經(jīng)足夠快了,用戶體驗到了,接下來希望架構的創(chuàng)新,把成本和自由度這些無線充電本該有的體驗做得更好?!?/p>
在市場策略上,伏達也有自己的節(jié)奏,先從最主流的手機無線充電切入,繼而拓展到耳機、手表等可穿戴領域,以及更高要求的汽車應用——目前,很多電動車都在主控平臺上開始標配無線充電發(fā)射器。有賴于技術實力,這一策略已經(jīng)發(fā)揮作用,2019年該公司用于小米手機的無線充電的速度,約70分鐘可以充滿,有線充只需要59分鐘左右;到2020年,該公司在華為P40手機上量產(chǎn)的產(chǎn)品,大概65分鐘可以充滿,而用于小米11的無線充電接收大概只需要48分鐘即可充滿。今年上半年,該公司又發(fā)布了一款新的無線充電技術,無線和有線充電時間充滿都只需要36分鐘。
決定無線快充時間的是功率和效率。據(jù)李锃介紹,該公司第一代產(chǎn)品是7.5W,第二代產(chǎn)品35W,最新產(chǎn)品達到67W,無線充電的效率從發(fā)射到接收達90%。目前該公司正在開發(fā)第三代技術,會把功率降低到50W,但效率會提更高,在提升用戶無線充電體驗和價值的同時降低成本,另一個重要原因是響應工信部關于無線充電功率最高不超過50W的意見稿。
“我們第二代快充,改變了快充結構,采用兩節(jié)串聯(lián)電池,好處是輸出端電壓提升到單節(jié)電池的兩倍,則充入電池的電流減半。這時既提升了功率,又能把潛力挖掘出來?!崩铒忉尩?,“比如一節(jié)電池65W,可能充電時間在35分鐘左右,100W可能就28分鐘。但是如果采用第二代技術,如oppo的120W,可以做到20分鐘以內(nèi)充滿,非常大的提升?!?/p>
制約充電速度的,除了電源效率,還有電池。伏達半導體移動電源事業(yè)部副總裁吳苗松認為,電池的發(fā)展比較緩慢,電池的保護板的阻抗也是限制它發(fā)展的主要因素之一?!胺_的第二代其實就是解決這個問題,把電壓提上來,電流減小,同樣的阻抗可以充更多電流進去?!眳敲缢烧f,“在電池沒有更大的發(fā)展之前,可以從架構上讓快充效率更好、發(fā)熱更低?!?/p>
無線充電芯片設計頗具門檻,在接收芯片設計上,一個芯片要同時處理功率、協(xié)議、算法。同時,為了提供比較好的體驗,每一個接收芯片的軟件算法中,都需要兼容市面上符合WPC認證的發(fā)射端。另外,還要支持手機反向充電功能這類功能。
和接收芯片不同,發(fā)射芯片設計對于EMI噪聲有更高要求。由于無線充電是輻射開放的磁場,會對外面其它的設備產(chǎn)生影響,在做芯片設計的時候,要特意降低寄生參數(shù),調(diào)整驅動的速度和時間,以保證對其它電子設備非常友好。這個特性在汽車無線充電中非常重要。據(jù)悉,一個即將發(fā)布的首款國產(chǎn)車載前裝無線充電方案——業(yè)界最高輸出功率的50W無線充電發(fā)射盤——搭載了伏達的無線充電產(chǎn)品,效率達到80%(目前市面已經(jīng)量產(chǎn)的產(chǎn)品都是70%),同時符合車載專用的AEC-Q100的認證。該方案用到了伏達的專利架構SmartBridge——集成了功率器件、檢測、無線充電保護,可以提供更好的EMI,以及更安全可靠的系統(tǒng)。
目前,小米、華為,以及oppo最新的手機都已采用伏達的無線充電芯片。此外,oppo、紅米、小米的耳機也已經(jīng)集成伏達的無線充電芯片,這些耳機可以放在手機上通過反向充電補電。另外,伏達提供支持一拖三應用的芯片,即同時給手機、手表和耳機等設備充電。
李锃認為,手機無線充電的本質(zhì)是生態(tài),即提供給周邊設備的無線充電環(huán)境,50W已經(jīng)足夠,接下來的發(fā)展方向是遠距離、多充、以及更多應用場景的充電。
除了無線充電,伏達也一直在研發(fā)有線快充芯片,去年30W和40W的電荷泵的芯片已經(jīng)面世,今年繼3月發(fā)布80W的無線充電芯片后,該公司在6月份最新發(fā)布了一款高達100W的有線快充芯片,作為獻給國家建黨一百周年禮物。該芯片的發(fā)射效率非常高,傳輸效率可以達到98%。
國產(chǎn)半導體公司中,伏達是唯一一家同時提供無線充電和有線快充成熟方案的公司。李锃認為手機有線充電功率的極限在200W左右,而電荷泵不僅用在手機端,由于效率可以做到98%,可以在服務器之類更大功率的應用上使用,借助電荷泵的高效率,可以把減少很多損耗,提升10%-13%的效率。李锃強調(diào),他們在放電中采用電荷泵的方式,降低手機放電速度。他相信,未來高效率DC/DC轉換中,電荷泵是電源芯片必然的發(fā)展路徑。
據(jù)吳苗松介紹,在基于電荷泵技術的有線充電方案上,伏達已經(jīng)和國內(nèi)四大手機廠進行深度合作,相關產(chǎn)品已經(jīng)在客戶端發(fā)布或即將發(fā)布。而由于在快充領域,蘋果和三星尚未布局,所以快充的創(chuàng)新技術在國內(nèi)。伏達和國內(nèi)手機大廠的合作方案中有不少是定制的,因此在電荷泵充電上,該公司已經(jīng)布局了7-8個產(chǎn)品,覆蓋高、低、中功率,應用產(chǎn)品也涵蓋旗艦機、中端機和千元機。伏達正在和客戶研究,下一代產(chǎn)品如何突破電荷泵的局限,把充電功率做到更好,從目前的98%,提升到99%或99.5%。