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无线充电Qi的1.3标准推动安全认证机制瞄准新商机

  • 孙昌华台北

自2008年成立的WPC无线充电联盟,推动无线充电技术的普及化与标准化的工作不余遗力,2022年的重头戏在于2022年6月开始全面以Qi的1.3版的标准成为产业界的新标准,新加坡商安富利(Avnet)携手DIGITIMES在2022年4月20日于台北喜来登大饭店招开「2022无线充电技术研讨会」,这个全天的研讨会邀请了全球重要技术协力夥伴与解决方案商,一起共襄盛举探讨Qi的市场动态、技术走向与产品认证程序,以更好的使用者体验与更安全的产品,搭建无线充电技术的美好未来。

WPC无线充电联盟大中华区联络代表余爽(Shuang Yu)小姐透过网络做开场致词,介绍WPC最新进展。

为方便厂商开发安全和好用的高功率无线充电产品非常重要,Qi 1.3版本所做的改进即是基于此。同时,WPC也在为满足市场对智能手机和小型移动设备快速充电需求的持续增长做努力,未来,Qi将达到200W。此外,WPC无线充电联盟和成员已经开始探讨将磁吸对齐接口纳入Qi 规范。

除了针对智能手机和小型移动设备的Qi标准之外,WPC无线充电联盟正在制定Ki无线厨房标准、轻型电动车(LEV)无线充电规范、以及工业机器人无线充电规范,让无线充电技术在各行各业更好地方便消费者和用户。

NXP称霸车用无线充电解决方案,侧重于强大的技术支持能力

台湾恩智浦半导体(NXP)的资深应用工程师陈建志(Beta Chen)先生接续上台简报,他聚焦于NXP在车用无线充电解决方案与使用情境的分享,车用无线充电的市场发展迅速,归功于多样化的使用情境的塑造,从市场研究的报告中看到从2025到2035年的十年间,将会有超过5亿6千万辆汽车配备无线充电的装置,今天有超过八成的车用无线充电设计都使用NXP的解决方案。

陈建志列举车用无线充电四大趋势,第一,具备一对多的多充的功能,第二,Qi 1.3版本标准所主导的装置身份认证与CC EAL4+安全性的要求,第三,复杂车用功能的软件支持,扮演成功的关键,第四,成本的挑战。

NXP提供完整的服务,从多样化芯片解决方案,以及协助客户通过Qi 1.3标准认证的软、硬件的支持,都一应俱全;值得一提的,许多针对主流的智能手机所标榜的包括磁铁对位的设计,还有对于特殊的异物侦测(FOD)的功能,NXP的解决方案透过弹性的软件来解决问题,这些高效率的解决方案,将迅速赢得台湾客户的青睐。

ST发展大瓦数无线充电的应用,强调充电安全的解决方案

意法半导体(ST)亚太区通用类比、低功耗射频和类比定制元件技术行销专案经理庄维焘(Neil Chuang)先生介绍ST无线充电技术与完整的产品线,其所提供的无线充电技术在Tx与Rx的产品线各擅胜场,充电功率从5W到70W的设计方案俱全,目前更进一步要朝向100W功率前行。

另外,针对安全性要求,特别由ST安全微控制器行销经理阎欣怡来介绍,以STSAFE For Qi的主题聚焦在STSAFE安全芯片所展现的产品价值,STSAFE芯片通过Common Criteria EAL5+和AEC-Q100车规标准认证,产品型号中以STSAFE-A110做为消费性电子装置的安全芯片,该芯片提供CC EAL5+规格,而另一款产品型号STSAFE-V110是车规用的安全芯片,目前提供车用CC EAL4+。

ST为WPC的MCSP(Manufacturer CA Service Provider), STSAFE安全芯片提供客户符合WPC Qi V1.3的凭证烧录服务;STSAFE进一步还可提供6KB的EEPROM的空间,可以依客户需求将数据写入芯片,以满足客户安全性的最佳需求。

英飞凌OPTIGA Trust Charge 强化无线充电安全机制

英飞凌科技(Infineon)大中华区安全互联系统事业部资深经理江国扬先生聚焦于OPTIGA Trust Charge无线充电安全验证解决方案,他从市场面上看到无线充电装置蓬勃的发展契机,但是也因此对装置的无线充电的安全议题,特别重视,所以在Qi的1.3版本中清楚定义装置本身的身份认证的机制,并引进CC EAL5+以及EAL6+的规格,在信息安全上进一步的提升,由于Tx端必须使用安全储存子系统向Rx端(如手机)进行自我验证,英飞凌的OPTIGA Trust Charge芯片凭藉其在车用应用和信息安全领域的技术优势,提供包括ECDSA、NIST-P256和SHA-256的数据加密功能,设计出以满足支持下一代充电解决方案开发流程所需的应用需求。

目前OPTIGA Trust Charge系列产品根据过去在物联网(IoT)安全需求的产品线再延伸到无线充电的产品线,全方面的满足从消费性电子与车用的客户需求,英飞凌也提供烧录CID的服务,值得一提的,除了安全芯片之外,也开始提供自家的整合性WPC无线充电的SoC芯片WLC1115,提供更大的弹性的产品线以满足客户多样化的要求。

瑞萨电子产品线完整,迎合定制化产品的需求

台湾瑞萨电子(Renesas)的FAE应用工程师洪世彦先生介绍无线充电的解决方案,瑞萨于2019年购并IDT,所以从5W到50W的无线充电产品线完整,另外在2021年瑞萨合并了Dialog和Celeno,一举将有线与无线充电功能都提供解决方案。

瑞萨的解决方案以简单好用为诉求点出发,并大量简化产品的编码,针对Rx中瓦数的产品从5W到30W的充电目前主推使用RA9520与RA9530两款解决方案来部署,在Tx上面的芯片解决方案,主要以车用及各式定制化应用为主,其中定制化应用因近几年小型化的穿戴装置盛行,选择搭配5W到10W的方案Tx和 Rx定制化的需求涌现,而诸如45W~50W以上等无线充电的需求也水涨船高,还增到包括电动脚踏车、无人机、工业用应用与智能面板(Tablet)的无线充电的设计。

Intertek提供完整服务协助客户取得Qi V1.3版本的认证

下午的场次由天祥公证行(Intertek Hong Kong)的电源供应类产品经理林志豪(Chiho Lam)率先以视讯方式简报,他主要聚焦于Qi的认证测试的程序,Intertek自2015年开始成为全球第一家可以同时测BPP与EPP标准的实验室,经验非常丰富,他乐观看待1.3版本的认证的成长趋势。

在认证测试中,几个关注的议题如FOD的异物侦测、对于Samsung的快充的特别的测试,都是值得一提的,整体来说1.3版本认证从以前的1.2.4的6步骤变成12步,当中第8到12步是新的测项的焦点,复杂度与测试时间都增加,Intertek提供完善服务来协助厂商从容应对。

伏达半导体的多样化解决方案,掌握大陆市场成长的捷径

伏达半导体(NuVolta)产品市场经理黄刚先生谈NuVolta的无线充电技术的创新与突破,伏达半导体是2014年成立的IC设计公司,提供穿戴装置的WPC无线充电的Tx与Rx的SoC芯片解决方案,并在有线充电的快充应用与电源管理上有深入的开发经验,并扩及提供客户端一站式解决方案,以及在车用无线充电的应用。

目前伏达半导体的快充的SoC芯片已经提供大陆的手机主流品牌如小米、OPPO、华为等主要产品线所用,Rx从5到70W的规格都俱全,Tx端芯片可以到80W充电,在车用应用上支持从15到50W的无线充电规格。另外也推出新的RA9520/30 系列,可用于Rx及Tx,高度集合MOSFETs,能有效缩小面积,对于尺寸较敏感的产品,提供完美的解决方案。台湾供应链若想要快速掌握大陆无线充电市场的应用,伏达半导体提供一条终南捷径。

村田提供小型化、高品质MLCC与电感被动元件解决方案

台湾村田(Murata Electronics)电容产品工程师张程华先生介绍村田引以为傲的被动元件产品线,村田的产品以小型化、高品质的被动元件为主要的诉求,针对无线充电的装置的设计张程华聚焦于C0G系列Low-ESR的MLCC选择建议,解决智能手机等大容量的无线充电的产品会因为Low-ESR产品,具备较佳的散热效果,也使得充电频率偏移的问题获得有效的控制。

另外关于充电装置产生的爆音等噪音的问题,村田提出防噪音的电容产品线。为解决因为陶瓷粉的压电效应造成电容芯片的涨缩,而间接拉动PCB板拍动空气,所可能造成的人耳可听见的低频噪音问题(20KHz以下),村田建议使用ZRA/B,KRM等特殊降躁产品系列。另外,EMI Assistant Manager王泰杰先生接续介绍EMI滤波器解决方案,包含抑制电源杂讯用的共模电感。此外目前耐高温摄氏150度的磁珠产品在2022年会有耐温170度产品上市,村田小型化、耐高温、耐高电流的电感产品有助于无线充电产品的品质,现场并提供相关的设计建议给台湾客户。

Nok9的Qi V1.3版本认证检测设备就绪,迎接丰收的一年

Nok9是瑞典商于1988年成立,是目前唯一通过WPC认证的检测设备制造商,亚太区CEO罗炅凌(James Lo)先生如数家珍般的介绍Nok9初期的筚路蓝缕的发展过程,其主要产品线包含BASE、CATS I与CATS II的检测设备之外,也提供私有协议的测试检验技术,协助包括Apple Smart Watch或是Samsung 快充设备的测试方法与设备提供。

Nok9从2017年开始设计WPC的Qi V1.3认证设备,以硬件上来看,从测试1.3规格与1.2.4差异不大,主要变化多在于软件的更新,由于V1.3的身份认证的测项数量增加,需要自动化的测试模式来辅助,客户端测试整体V1.3规格的验证时间增加了56%,对市场影响不容小觑。

罗炅凌特别提到以Apple为主推动磁铁对位的MPP规格,由于智能手机业者主导未来市场的走向的强大影响力,MPP的规格预计在2022年底或2023年会推出,MPP将成为各方角逐的重要功能与诉求,此外V1.3的身份认证机制的推出后,也标示着回应车用市场对于安全性功能的殷切期盼,迎接车用Tx端无线充电市场的爆炸式成长。

Avnet安富利帮助您掌握无线充电市场新商机

新加坡商安富利(Avnet)无线充电产品行销经理杨士纬先生的压轴演讲,聚焦于无线充电产品的未来的新发展,他先前曾任WPC联盟大中华区推广主席,对于Qi产品的第一线推广经验与甘苦赢得客户的共鸣。安富利早在2012年就设立台湾无线充电实验室,使用WPC联盟认证之设备并与WPC认证实验室Intertek策略联盟,为目前台湾唯一能提供WPC预测试(Pre-test)的实验室。安富利除了拥有设备之外,在人员上,硬件与韧体工程师经验丰富,能提供完整的技术支持,协助台湾厂商快速取得Qi的产品认证。

整个无线充电市场真正快速起飞于2017年,iPhone开始导入Qi标准的无线充电功能,使得Qi标准的Rx渗透率扶摇直上,预估到2025年将达到46%,也就是说市场上的智能手机将有46%内建无线充电功能。拜智能手机与穿戴装置的持续成长,Rx的出货数量约为Tx的三倍;如果进一步观察Rx的市场,发现手机业者积极部署BPP搭配各自专属的私有协议,让无线快充功能,做为竞逐手机市场的一个指标性的卖点;在未来五年,内含无线充电的高成长,仍可预期。

WPC联盟要求2022年6月开始强制全面以1.3版本为产品认证标准,除了主流的BPP加上各手机厂的私有协议外,由车厂强力主导的EPP充电规格,因为多了认证IC的身份认证机制,虽然短时间会增加成本与认证测试时间,但长期来看,因为游戏规则更谨慎,门槛更高,一般白牌与小型的玩家将退场,对于守规矩的台湾厂商,将有很大的成长空间。而目前取得Qi认证产品已超过7,500款,对于在智能手机客户拥有强大的客户基础的安富利而言,台湾电子供应链是国际品牌大厂的重要设计与制造服务的提供者,安富利以完整的产品线,以及强大的技术支持与测试服务的实力,协助台湾电子供应链全面性掌握Qi无线充电技术的发展,并借此寻求无线充电所带来新一波市场的热潮。

无线充电联盟大中华区联络代表余爽。AVNET
台湾恩智浦半导体股份有限公司资深应用工程师陈建志。AVNET
香港商意法半导体股份有限公司技术行销专案经理庄维焘。AVNET
香港商意法半导体股份有限公司行销经理阎欣怡。AVNET
台湾瑞萨电子股份有限公司Staff Engineer洪世彦。AVNET
英飞凌科技(大中华区)安全互联系统事业部资深经理江国扬。AVNET
Nok 9 AB General Manager James Lo。AVNET
天祥公证行(香港)Intertek Hong Kong电源供应类产品经理林志豪。AVNET
伏达半导体有限公司产品市场经理黄刚。AVNET
台湾村田股份有限公司Capacitor Engineer Lead张程华。AVNET
台湾村田股份有限公司EMI Assistant Manager王泰杰。AVNET
新加坡商安富利股份有限公司台湾分公司产品经理杨士纬。AVNET