分头部署低中功率方案　土洋芯片商竞逐无线充电

无线充电晶片市场战火愈演愈烈。随着愈来愈多原始设备制造商开始导入无线充电功能，市场对相关晶片的需求也快速攀升，不仅激励国外半导体厂积极扩充中功率产品阵容，亦吸引国内晶片商陆续加入战局，抢搭低功率Qi标准应用市场商机。

看好无线充电应用将遍地开花，国际晶片业者与台湾本土晶片商皆戮力研发效率更高、体积更小，并且可同时支援无线充电联盟(WPC)与电力事业联盟(PMA)两种标准的解决方案，希冀能抢占此一市场庞大商机，进而掀起激烈的市场角力战。 在北美电信营运商AT&T宣布将于2014年第一季推出更多支援PMA标准的无线充电手机后，手机制造商对可同时支援Qi与PMA标准的双模解决方案需求正快速攀升，促使各家晶片业者为争抢此一市场商机，正加速开发相关解决方案。

AT&T力挺PMA标准　无线充电双模晶片商机浮现

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图1　

IDT类比与电源部门全球事业发展总监陈曰亮表示，各家晶片商为抢进北美市场，正积极研发可同时支援Qi与PMA的无线充电解决方案。

IDT类比与电源部门全球事业发展总监陈曰亮(图1)表示，虽然目前市场上支援无线充电技术的手机皆采用WPC的Qi标准，但在AT&T表态支持PMA标准后，未来无线充电晶片势必将逐渐走向双模设计，此举不仅有利于提升此一技术的市场接受度，且产值规模亦可望持续扩大。

陈曰亮进一步指出，由于消费者并不在乎手上的行动装置是采用何种无线充电标准，因此无论是电源接收端的行动装置制造商或者是电源发送端的充电板设备商，为了满足市场需求，皆必须要尽早开发出可同时支援Qi与PMA标准的产品，进而带动双模无线充电晶片商机浮现；特别是在一线电信营运商推动下，此一趋势在2014年将更加显著。

据了解，目前包括IDT、飞思卡尔(Freescale)与德州仪器(TI)等晶片商都已正加紧开发双模无线充电晶片(表1)，并积极锁定AT&T业务范围所在的北美市场；其中，IDT的双模无线充电接收器(Rx)--IDTP9021高度整合同步全桥接整流器、同步降压转换器和控制电路，不仅晶片尺寸精巧，且能够从相容的发送器(Tx)接收交流电(AC)讯号，将其转换成稳压5V输出，进而提供使用者稳定的无线充电功能。

更重要的是，IDTP9021可在WPC和PMA协定之间自动切换并协商电源交换，而毋须使用者自行控制，这可简化无线充电系统架构，确保使用的便捷性。此外，若设备商在发送器与接收器皆同时采用IDT的解决方案时，系统设计人员即可利用嵌入在晶片的通讯协定专属电源控制回路，将输出电力提升至7.5瓦，藉此提升充电效率。

然而，虽然部分晶片商都已有双模解决方案，但由于PMA标准联盟尚未真正底定标准规范，因此目前市场上所有的双模晶片方案仍处于样本阶段，未来何时能真正应用于终端产品中亦成为业界关注焦点。陈曰亮透露，为满足AT&T的要求，PMA标准联盟将于2013年11月底前完成5瓦功率规范，届时双模晶片方案即可望从样品阶段大步迈向量产，而终端产品导入的时程则将在明年第二季。

值得注意的是，尽管双模无线充电晶片市场商机令人期待，但却也有隐忧阻碍其市场发展。陈曰亮分析，目前由Powermat所主导的PMA标准联盟基于商业模式考量，仅开放接收器的标准规范，并未释出发送器标准规范，这将导致除Powermat外，其他晶片商的双模方案暂时只有接收器的市场，未来若此一联盟能全面开放，双模无线充电晶片市场商机才有机会快速扩大。

不光是国际晶片商动作频频，台湾IC设计商也加速产品研发脚步抢攻无线充电市场。随着无线充电应用商机日益热烧，包括凌通、盛群、敦南、立錡、瑞昱与联发科等台系晶片商，皆已积极开发符合WPC的Qi标准解决方案，期与国际晶片商争食此一市场大饼，其中，凌通更已率先取得WPC认证，并已开始大量出货。

积极靠拢WPC阵营　台系晶片商挥军无线充电市场　

凌通微控制器(MCU)专案处长王鸿彬表示，在中、美、日电信营运商力挺下，无线充电市场商机已逐步扩大，且低功率标准规范也日益成熟，中功率标准规范更即将底定，遂吸引众多台湾IC设计商加入此一市场竞争行列。

王鸿彬进一步指出，尽管德州仪器、IDT与飞思卡尔等国际晶片商较早量产无线充电晶片，但台湾晶片商已开始急起直追，甚至有部分业者的产品已可出货。此外，受惠于Qi标准日益完备，台厂投入晶片开发的风险也愈来愈低，进而激励更多MCU厂商与类比IC业者争相投入此一市场，让下游模组厂或设备商有更多不同的方案可选择。

据了解，凌通已成为台湾首家通过WPC标准认证的晶片商，目前已开始大量出货无线充电发送器与接收器等元件，其发送器应用市场涵盖机上盒(STB)、充电板、家具、玩具与显示器；接收器目前则以手机背壳为主要应用市场。

事实上，台系晶片商由于较欠缺无线充电IC量产经验，因此现阶段将以「乡村包围城市」的策略，先从二线品牌厂或者周边设备等市场开始做起，然后再逐渐渗透一线行动装置品牌厂供应链。

王鸿彬透露，目前许多中国大陆白牌智慧型手机业者对无线充电技术十分感兴趣，而台系IC设计商已有能力压低晶片价格，可满足此一市场需求，因此未来无线充电应用可望从高阶手机向下渗透至中低阶手机，并带动无线充电晶片出货量攀升。

[!--empirenews.page--]图2　

盛群总经理高国栋指出，台系晶片商为抢攻无线充电商机，正加快解决方案开发脚步。

另一方面，盛群也宣布其无线充电解决方案即将于2013年底通过Qi标准认证，可望成为台湾第二家通过此一联盟标准认证的晶片商。盛群总经理高国栋(图2)表示，受惠于电信营运商大力推广，现今无线充电市场接受度不断提升，且应用产品相当广泛，遂成为台湾厂商积极投入此一市场的主因。

据了解，盛群会以专用型MCU研发无线充电解决方案，藉此提升电源传输效能，并计划在行动电源设备中内建无线充电功能，让消费者能以更便捷的方式为设备进行充电，且同时抢攻各种利基型应用市场。

高国栋补充，虽然目前国外晶片商的无线充电解决方案已挟整合度优势在接收器市场抢得一席之地，但在尺寸与整合度要求不高的发送器解决方案则仍有台湾业者可发挥实力的空间，因此短时间内，盛群将会着力在发送器的研发。

值得注意的是，目前台系晶片商大多往WPC联盟靠拢，解决方案设计亦以Qi标准为主，未来是否有支援PMA标准的双模解决方案亦令产业界关注。王鸿彬表示，以凌通而言，现阶段仍以市场较成熟的Qi标准为产品开发主力，双模解决方案则须视市场需求，未来亦不排除同时发展。

随着无线充电技术发展日益蓬勃，各家晶片商为进一步扩大市场商机，已加速发展5瓦以上的中功率解决方案；其中，富达通已成功开发出支援100瓦的无线充电接收器与发送器，可望超前Qi阵营，提早布局电动工具、电动机车与扫地机器人等中功率应用市场。

锁定中功率市场　富达通100瓦无线充电IC问世

图3　

富达通总经理蔡明球强调，中功率应用将会是无线充电技术下一阶段的发展重点。

富达通总经理蔡明球(图3)表示，尽管目前已有不少智慧型手机开始支援无线充电技术，但低功率的解决方案对扩大此一技术市场渗透率的帮助依旧有限，因此晶片商势必须朝向中高功率持续研发，才有机会扩张无线充电应用市场，并刺激无线充电晶片出货量成长。

蔡明球进一步指出，目前WPC、PMA与A4WP等三大标准阵营，都尚未真正明确制定出中功率标准规格，而联盟内的成员亦无中功率晶片解决方案面市，但市场对中功率无线充电应用的需求却早已开始浮现；例如已有不少平板电脑、电动工具、扫地机器人或电动机车等制造商，都冀望藉由导入中功率无线充电，增添其产品附加价值。

有鉴于此，富达通推出新一代无线充电发送器/接收器解决方案--α4与β4系列，相较于前一代α3与β3系列，新元件功率最高可达100瓦，能满足现今绝大多数中功率设备的需求，且充电效率更达80%以上，并已通过电磁相容(EMC)以及电磁干扰(EMI)安规测试，目前已获得二十多个终端设备采用。

据了解，α4与β4内建富达通独有的自动功率调整与自动偏移修正技术，前者能让发送器自动辨识该给予接收端多少功率进行充电；后者则可让使用者毋须精准线圈，依旧可进行有效率的充电操作。

事实上，目前富达通的自动功率调整与自动偏移修正技术已经在美国申请二十三项专利，其中已有七项专利已核准通过，将有助于该公司中功率解决方案大举进军美国市场，并与其他标准联盟相抗衡。

然而，由于富达通是自行研发无线充电系统与标准，因此目前无法与其他标准联盟的产品相容，未来是否能快速抢占中功率市场，亦成为产业界关注焦点。蔡明球认为，中功率应用市场通常为客制化设备，例如电动工具或扫地机器人等制造商大多自行设计产品与充电板，与他牌厂商兼容的需求并不大，所以并无此一疑虑。

蔡明球强调，2014年将会是无线充电迈向中功率市场的关键年，台湾晶片商若依循既有的标准规格开发中功率解决方案，则须等待标准联盟的规范完备，但与此同时也容易错失市场先机，且须与资源庞大的国际晶片商竞争，恐将陷入苦战；而富达通自行开发无线充电系统与标准，则可望于未来中功率市场中取得竞争优势。

事实上，在PMA标准规范尚未确立之前，目前市面上的无线充电晶片都是依循WPC的Qi标准，而德州仪器由于晶片整合度最高，因此占据绝大部分的市场商机，但该公司无线充电晶片霸主地位未来将遭受应用处理器(AP)厂商威胁。

随着高通(Qualcomm)先后宣布加入WPC与PMA后，该公司将无线充电接收器(Rx)整合至处理器的企图心已愈来愈明显，一旦相关产品推出，势将对德州仪器在无线充电晶片的市占率造成不小冲击。

高通AP拟整合Rx晶片　TI无线充电霸主地位蒙尘

图4　致伸技术平台资深经理丘宏伟认为，未来处理器业者将接收器整合后，势必将造成无线充电晶片市占率排名重新洗牌。

致伸技术平台资深经理丘宏伟(图4)表示，从高通目前一次跨足三大无线充电标准阵营的动作，即可看出该公司亟欲掌握每一个标准联盟的最新动态，藉此观察不同标准规格的市场发展走向，以利未来该选择何种标准进行元件整合，并透过此一布局大举挥军无线充电市场，同时争食德州仪器无线充电接收器市场大饼。

据了解，现阶段由于德州仪器的无线充电解决方案整合度较高，因此有超过六成以上的市占率，其余则由其他晶片商分食，但未来若高通将接收器整合至应用处理器后，则无线充电接收器市占率势必将重新洗牌，而德州仪器领先地位也将面临挑战。

从产品设计角度来看，无线充电接收器是由微控制器(MCU)、电源控制演算法与金属氧化物半导体场效电晶体(MOSFET)所组成，从技术角度而言，应用处理器业者将接收器整合为系统单晶片(SoC)是可行方案，但仍有技术挑战与风险存在。[!--empirenews.page--]

富达通无线充电事业部经理詹其哲指出，无线充电晶片的峰值电压最高为20V，远超过处理器可承受的范围，因此处理器业者若没有做好防护措施，当突发性峰值出现时，很可能会烧坏昂贵的应用处理器，且MOSFET现阶段也难以整合至全数位化的主晶片中，因此仍有其技术瓶颈存在。

不过，丘宏伟认为，尽管无线充电电压峰值过高对应用处理器是潜在风险，但随着电源管理晶片(PMIC)的效能日益精进，将足以应付低功率接收器的电压防护需求，而MOSFET亦可外挂至主板上，所以相关技术问题相信可迎刃而解。

丘宏伟分析，未来接收器整合至应用处理器将是必然趋势，而高通挟行动装置处理器高市占率的优势，不仅可大幅降低接收器成本，且能加速无线充电市场渗透率扩大，为一举数得的策略。

值得注意的是，不光是高通打算将无线充电接收器整合至应用处理器，联发科目前也正加紧研发相关解决方案，并积极参与三大标准组织的会议，期盼能抢先布局此一元件整合策略，让中低价智慧型手机与平板电脑使用者也能以最低的成本拥有无线充电功能。

然而，不只德州仪器市场地位将受到威胁，模组厂也将会失去此一市场商机，而相关业者该如何应对亦成为业界关注焦点。

佑骅总经理陈世崇强调，应用处理器整合无线充电接收器虽然将对模组厂造成冲击，但若市场趋势演变至如此，则无线充电应用市场规模势必将更为扩大，而消费者对具备发送器(Tx)的充电板设备需求势必将水涨船高，届时对模组厂而言，市场商机依旧可期，且发送器模组出货量也会加速成长。

除此之外，受惠于无线充电市场发展愈来愈快速，发送器与接收器线圈模组需求也快速攀升，进而推升全球线圈模组出货量逐年倍增，同时吸引台湾、日本与中国大陆线圈厂纷纷投入此一市场，加剧线圈模组竞争战火。

无线充电市场热度飙升　线圈模组出货量逐年倍增

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图5　

高创行销部副理王世伟预期，惠于无线充电应用遍地开花，线圈模组出货量将逐年倍增。

高创行销部副理王世伟(图5)表示，随着愈来愈多高阶智慧型手机支援无线充电技术，手机制造商与充电板设备商对线圈模组的需求也越来越高，加上2014年中功率无线充电产品问世后，耦合效率更佳的高阶线圈模组势必将成为市场新宠儿，进而有利于无线充电线圈市场规模扩大。

一般而言，线圈模组是由防磁片与铜制线圈所组成，占无线充电模组近40%的成本；其中，防磁片的功能为防范电磁干扰影响行动通讯晶片，而线圈则负责产生或接收电源能量，两者在无线充电模组中皆扮演举足轻重的角色，且品质良莠更直接影响无线充电的效率。

王世伟进一步指出，目前线圈厂大量出货的产品主要为单线圈模组，其应用市场涵盖现今所有无线充电产品，其次则是充电范围更广的多线圈模组，不过多线圈模组的造价成本是单线圈模组的1.5倍，因此在无线充电市场发展尚未真正成熟前，较难获得客户青睐。

事实上，由于紧贴在线圈背面的防磁片占线圈模组成本近70%，因此如何降低此一关键零组件成本已成为产业界关注焦点。王世伟分析，一般防磁片采用常见的磁性元件，但防磁原料取得不易导致成本较高，因此目前高创正戮力研发以奈米晶制成的新一代防磁片，藉此取代旧有防磁片，但目前仍在开发阶段，预计2014年底开始进入量产。

据了解，高创2013年的无线充电线圈模组出货量预计共八十五万组，年增长率高达300%，该公司的线圈生产基地位于中国大陆广州与四川，目前产能利用率已满载，甚至还以外包产能的方式以因应市场需求。另外，高创产品被广泛应用于智慧型手机、充电板与穿戴式装置；其中，高通日前发表的智慧手表--Toq即采用该公司无线充电线圈模组。

王世伟补充，不光是高创线圈模组持续成长，其他线圈业者的出货量也逐年增长，显见无线充电市场规模正快速扩大。未来线圈厂若要在市场中胜出，则势必要透过新制程将防磁片成本持续降低，并且进一步缩减线圈宽度，同时将线圈耦合效率调校到最佳，才有机会卡位2014年无线充电市场商机。

综上所述，在无线充电市场商机持续扩大下，不仅土洋晶片商正竞相投入，线圈业者也已积极布局，促使无线充电生态系统日益完备，而未来无线充电市场竞争也势必将愈来愈激烈，相关业者唯有努力开发出低成本、高效能的解决方案，才有机会在市场中占有一席之地。