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自從2008年WPC（無線充電聯(lián)盟）成立并統(tǒng)一了無線充電標(biāo)準(zhǔn)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(jī)和耳機(jī)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(jìn)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(fù)責(zé)芯片和應(yīng)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(dá)半導(dǎo)體。
目前，無線充電沿著兩個技術(shù)路線發(fā)展：一是更快，二是更自由。據(jù)伏達(dá)半導(dǎo)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(jī)、手表放在一起充電的應(yīng)用。
除了這兩條技術(shù)路線，無線充電的應(yīng)用生態(tài)也在發(fā)展，除了家居、車載、自拍補(bǔ)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(dá)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(dǎo)體產(chǎn)品也有實力去發(fā)展手機(jī)應(yīng)用的高精尖技術(shù)；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(dá)自己的專利技術(shù)，改變了充電架構(gòu)；第三步是持續(xù)簡化架構(gòu)創(chuàng)新，把無線充電的成本和體驗做得更好，以擴(kuò)大其無線充電應(yīng)用設(shè)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(gòu)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(dá)也有自己的節(jié)奏，先從最主流的手機(jī)無線充電切入，繼而拓展到耳機(jī)、手表等可穿戴領(lǐng)域，以及更高要求的汽車應(yīng)用——目前，很多電動車都在主控平臺上開始標(biāo)配無線充電發(fā)射器。有賴于技術(shù)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(jī)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(jī)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(shù)，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(dá)到67W，無線充電的效率從發(fā)射到接收達(dá)90%。目前該公司正在開發(fā)第三代技術(shù)，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(yīng)工信部關(guān)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(jié)構(gòu)，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(shù)，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(dá)半導(dǎo)體移動電源事業(yè)部副總裁吳苗松認(rèn)為，電池的發(fā)展比較緩慢，電池的保護(hù)板的阻抗也是限制它發(fā)展的主要因素之一?！胺_(dá)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(jìn)去?！眳敲缢烧f，“在電池沒有更大的發(fā)展之前，可以從架構(gòu)上讓快充效率更好、發(fā)熱更低?！?/p>
無線充電芯片設(shè)計頗具門檻，在接收芯片設(shè)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(rèn)證的發(fā)射端。另外，還要支持手機(jī)反向充電功能這類功能。
和接收芯片不同，發(fā)射芯片設(shè)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(shè)備產(chǎn)生影響，在做芯片設(shè)計的時候，要特意降低寄生參數(shù)，調(diào)整驅(qū)動的速度和時間，以保證對其它電子設(shè)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(dá)的無線充電產(chǎn)品，效率達(dá)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(rèn)證。該方案用到了伏達(dá)的專利架構(gòu)SmartBridge——集成了功率器件、檢測、無線充電保護(hù)，可以提供更好的EMI，以及更安全可靠的系統(tǒng)。
圖：無線充電收發(fā)芯片設(shè)計要素
目前，小米、華為，以及oppo最新的手機(jī)都已采用伏達(dá)的無線充電芯片。此外，oppo、紅米、小米的耳機(jī)也已經(jīng)集成伏達(dá)的無線充電芯片，這些耳機(jī)可以放在手機(jī)上通過反向充電補(bǔ)電。另外，伏達(dá)提供支持一拖三應(yīng)用的芯片，即同時給手機(jī)、手表和耳機(jī)等設(shè)備充電。
李锃認(rèn)為，手機(jī)無線充電的本質(zhì)是生態(tài)，即提供給周邊設(shè)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(yuǎn)距離、多充、以及更多應(yīng)用場景的充電。
除了無線充電，伏達(dá)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(dá)100W的有線快充芯片，作為獻(xiàn)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(dá)到98%。
國產(chǎn)半導(dǎo)體公司中，伏達(dá)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(rèn)為手機(jī)有線充電功率的極限在200W左右，而電荷泵不僅用在手機(jī)端，由于效率可以做到98%，可以在服務(wù)器之類更大功率的應(yīng)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(qiáng)調(diào)，他們在放電中采用電荷泵的方式，降低手機(jī)放電速度。他相信，未來高效率DC/DC轉(zhuǎn)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(shù)的有線充電方案上，伏達(dá)已經(jīng)和國內(nèi)四大手機(jī)廠進(jìn)行深度合作，相關(guān)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(lǐng)域，蘋果和三星尚未布局，所以快充的創(chuàng)新技術(shù)在國內(nèi)。伏達(dá)和國內(nèi)手機(jī)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(yīng)用產(chǎn)品也涵蓋旗艦機(jī)、中端機(jī)和千元機(jī)。伏達(dá)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%。
