智能設(shè)備的充電方式即將發(fā)生巨變，到2024年，智能手機(jī)無(wú)線充電系統(tǒng)的出貨量預(yù)計(jì)每年將超過(guò)10億臺(tái)。

消費(fèi)類(lèi)市場(chǎng)是無(wú)線充電技術(shù)的全球增長(zhǎng)引擎

  據(jù)PCB廠報(bào)道，近年來(lái)，從智能手機(jī)到星巴克咖啡店的整合應(yīng)用，無(wú)線充電技術(shù)吸引了業(yè)界的廣泛關(guān)注。不過(guò)，無(wú)線充電市場(chǎng)的發(fā)展仍將高度不平衡，并將主要面向消費(fèi)類(lèi)領(lǐng)域：例如，到2024年智能手機(jī)中的消費(fèi)類(lèi)無(wú)線充電接收器預(yù)計(jì)將超過(guò)12億個(gè)，但純電動(dòng)和混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)（EV/HEV）的無(wú)線充電預(yù)計(jì)在2022年之前都不會(huì)得到市場(chǎng)應(yīng)用，到2022年以后才會(huì)開(kāi)始被高端汽車(chē)所選擇。

無(wú)線充電 vs. 有線充電

  一般消費(fèi)類(lèi)市場(chǎng)對(duì)無(wú)線充電的需求最貼近，這與智能手機(jī)、智能耳機(jī)、智能手表等消費(fèi)電子產(chǎn)品的普及有關(guān)。這些智能設(shè)備需要頻繁充電，因此用戶總是身陷各種充電線纜的“包圍”。由于無(wú)線充電仍然是一個(gè)“早期”的市場(chǎng)需求，消費(fèi)類(lèi)無(wú)線充電可能是一個(gè)緩慢的技術(shù)推動(dòng)型市場(chǎng)。不過(guò)，由于市場(chǎng)的特殊性，技術(shù)集成商非?？释碌牟町惢蛩兀鵁o(wú)線充電就能很好地充當(dāng)這一角色，因此，該領(lǐng)域的無(wú)線充電應(yīng)用要比預(yù)期的更快。

  在智能手機(jī)行業(yè)，以及消費(fèi)類(lèi)服務(wù)和汽車(chē)市場(chǎng)，一個(gè)略有意思的功能就能夠成為一個(gè)顯著的差異化優(yōu)勢(shì)，帶來(lái)巨大的營(yíng)收影響。例如，一組新的Emoji表情就足以激起用戶對(duì)新款手機(jī)的購(gòu)買(mǎi)欲望，而咖啡店是否提供無(wú)線充電服務(wù)，也可以產(chǎn)生完全相同的效果。

  技術(shù)開(kāi)發(fā)人員和集成商合力推動(dòng)了無(wú)線充電技術(shù)的應(yīng)用，不僅創(chuàng)造了新的市場(chǎng)，還在快速地培育市場(chǎng)?，F(xiàn)在，智能家具、機(jī)場(chǎng)航站樓和餐館中都可以看到無(wú)線充電發(fā)射器，而能夠在舒適的家中為多個(gè)設(shè)備充電的墊子也正在開(kāi)發(fā)中。鑒于這些創(chuàng)新，推動(dòng)了通用電子產(chǎn)業(yè)向無(wú)線充電兼容解決方案邁進(jìn)。未來(lái)，隨著蘋(píng)果等手機(jī)制造商將更多的“無(wú)線”智能設(shè)備推向大眾市場(chǎng)，今天的假設(shè)將可能成為未來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)。

  對(duì)于其他大眾市場(chǎng)，無(wú)線充電的出現(xiàn)絕對(duì)是“技術(shù)推動(dòng)”型產(chǎn)物。對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)尤其如此，在該領(lǐng)域，無(wú)線充電在中期內(nèi)將僅出現(xiàn)在高端電動(dòng)汽車(chē)中，對(duì)普通消費(fèi)者來(lái)說(shuō)還沒(méi)有太大的吸引力。

  在本報(bào)告中，Yole專(zhuān)注研究了消費(fèi)類(lèi)和移動(dòng)市場(chǎng)的差異化，以及獨(dú)立差異性很重要的工業(yè)、醫(yī)療和軍事市場(chǎng)。本報(bào)告針對(duì)每個(gè)細(xì)分市場(chǎng)提供了市場(chǎng)預(yù)測(cè)，并對(duì)必要的無(wú)線充電組件進(jìn)行了預(yù)估。

無(wú)線充電，整個(gè)供應(yīng)鏈的驅(qū)動(dòng)力

塑造無(wú)線充電行業(yè)的兩種技術(shù)

  對(duì)于消費(fèi)電子產(chǎn)品以及未來(lái)的移動(dòng)應(yīng)用，預(yù)計(jì)未來(lái)五年內(nèi)只有兩項(xiàng)技術(shù)會(huì)得到商業(yè)應(yīng)用：感應(yīng)充電和電磁諧振充電。這兩種方法在技術(shù)方面類(lèi)似，但它們的特性卻差異很大。

  感應(yīng)充電需要發(fā)射線圈和接收線圈之間的強(qiáng)耦合，因此需要發(fā)射器和接收器彼此非?？拷?，并且處于特定的位置。這種充電技術(shù)拋棄了電纜，但在充電過(guò)程中，使用手機(jī)沒(méi)有帶來(lái)任何靈活性，而且手機(jī)需要限定在一定的位置上。然而，由于其成熟度和相對(duì)較高的效率，這是目前唯一可行的商業(yè)選擇。蘋(píng)果等手機(jī)制造商正在努力提高這項(xiàng)技術(shù)的充電效率，然后再過(guò)渡到下一階段的無(wú)線充電技術(shù)——電磁諧振無(wú)線充電。

  通過(guò)電磁諧振充電，發(fā)射線圈和接收線圈可以弱耦合，但工作頻率相近。這使得設(shè)備可以在距充電區(qū)域稍大的距離處使用，因此提高了充電位置的自由度。這種新型充電技術(shù)預(yù)計(jì)很快將在消費(fèi)電子產(chǎn)品中得到應(yīng)用，其現(xiàn)有原型產(chǎn)品能夠與支持Qi標(biāo)準(zhǔn)的手機(jī)配合使用。不幸的是，電磁諧振充電仍然還不夠成熟，并且效率較低，這兩個(gè)障礙限制了它的市場(chǎng)應(yīng)用。

  盡管目前存在這些缺點(diǎn)，電磁諧振充電的潛力仍為GaN（氮化鎵）元件制造商提供了一個(gè)誘人的預(yù)期市場(chǎng)，令它們從MHz范圍的電磁諧振技術(shù)（例如6.78MHz頻帶）獲利。這取決于產(chǎn)業(yè)是否會(huì)從當(dāng)前的105 KHz ~ 205 kHz頻段切換到更高的信號(hào)頻率。

  電容無(wú)線充電、激光充電和微波充電等其他技術(shù)，現(xiàn)在還處于實(shí)驗(yàn)室或原型水平，并且限于軍事或航空航天等非常特定的應(yīng)用。我們不太可能很快看到這些技術(shù)成功進(jìn)入消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品領(lǐng)域。

  本報(bào)告深入分析了感應(yīng)充電和電磁諧振充電技術(shù)的物理和技術(shù)概念，并探討了其決定性要素背后的物理特性和技術(shù)。

無(wú)線充電產(chǎn)業(yè)的過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)

生態(tài)系統(tǒng)為大規(guī)模生產(chǎn)做好了準(zhǔn)備

  技術(shù)開(kāi)發(fā)人員已經(jīng)有效地解決了智能手機(jī)置于強(qiáng)電磁場(chǎng)中的復(fù)雜技術(shù)問(wèn)題，并在短短幾年內(nèi)，一個(gè)專(zhuān)注于手機(jī)感應(yīng)充電的完整產(chǎn)業(yè)鏈就已經(jīng)行成。

  值得注意的是，感應(yīng)充電的價(jià)值鏈與發(fā)展中的電磁諧振充電非常相似。實(shí)際上，即使物理機(jī)制不同，兩者在技術(shù)內(nèi)容上是非常相似的：都由逆變器、整流器、驅(qū)動(dòng)器、降壓轉(zhuǎn)換器和線圈組成。事實(shí)上，大多數(shù)業(yè)內(nèi)廠商都在同時(shí)開(kāi)發(fā)這兩種技術(shù)的產(chǎn)品，例如，Infineon Technologies（英飛凌）提供6.78 MHz電磁諧振充電元件樣品，還同時(shí)提供105 ~ 205 kHz感應(yīng)充電半導(dǎo)體元件。

  無(wú)線充電應(yīng)用雖然仍處于初期階段，但產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)穩(wěn)固，大型半導(dǎo)體公司提供了同類(lèi)最佳的電子元件。廠商的多樣性現(xiàn)在主要體現(xiàn)在整合端，無(wú)線充電正在從汽車(chē)到智能家具的各種新系統(tǒng)中嶄露頭角。

  技術(shù)集成商已經(jīng)為無(wú)線充電應(yīng)用做好了準(zhǔn)備。那些通常與消費(fèi)電子產(chǎn)品無(wú)關(guān)的品牌，出現(xiàn)在了這個(gè)市場(chǎng)：例如，Ikea（宜家）在其HEKTAR臺(tái)燈中配備了無(wú)線充電發(fā)射器，而Duracell（金霸王）則在為星巴克生產(chǎn)Powermat無(wú)線充電板。

  這些公司與NXP（恩智浦）、IDT和英飛凌等電子公司合作，主要通過(guò)一種名為Qi的標(biāo)準(zhǔn)將其解決方案推向市場(chǎng)。事實(shí)上，無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)最初始于兩個(gè)聯(lián)盟：Wireless Power Consortium（無(wú)線電源聯(lián)盟，開(kāi)發(fā)Qi標(biāo)準(zhǔn)）和AirFuel聯(lián)盟（開(kāi)發(fā)Rezence標(biāo)準(zhǔn)），現(xiàn)在Qi標(biāo)準(zhǔn)確立了主導(dǎo)地位，并被大多數(shù)智能手機(jī)制造商所青睞。其中就包括蘋(píng)果公司，蘋(píng)果曾嘗試開(kāi)發(fā)自己的無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)。

  在本報(bào)告中，Yole分析師分析了整個(gè)無(wú)線充電生態(tài)系統(tǒng)，并提供了行業(yè)相關(guān)廠商在未來(lái)無(wú)線電力傳輸和無(wú)線充電領(lǐng)域的定位。

2018~2024年智能手機(jī)應(yīng)用無(wú)線充電接收器按技術(shù)細(xì)分的市場(chǎng)規(guī)模