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行動裝置無線充電的成功之道
智慧手機製造商的支持是重要助力

【作者: Steve Ohr,Jim Tully,Sergis Mushell】   2013年11月25日 星期一

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無線充電技術可讓使用電池供電的裝置,不需透過電線來連接電池和充電來源就能進行充電。透過電磁耦合技術,行動裝置只要靠近充電來源即可補充電力。


儘管無線充電技術目前仍存在多重標準,但元件製造商已開發出可節省物料清單(BOM)的發射器與接收器IC、參考設計、線圈與其他元件。一些產業聯盟,如無線電力聯盟(Wireless Power Consortium;WPC)及電力事業聯盟(Power Matters Alliance;PMA)皆投入大量心力鼓勵手機廠商,將無線充電套件納入行動電話服務業者提供的手機出貨包裝當中,而方式則是不論直接內建於手機中,或是提供使用者改裝套件均可。


然而,在缺乏大量消費者需求的情況下,很難預料無線充電行動裝置的數量能有多少成長,也很難評估將帶來多少半導體營收。最好的情況是,無線充電配件(充電板和充電保護套)的數量將有所成長,但不保證彼此能互相通用。終端使用者的接受度將不會是全面性的,也不會出現單一基礎建設提供全面支援的狀況。



圖一 : 在缺乏大量消費者需求的情況下,很難預料無線充電行動裝置的數量能有多少成長。
圖一 : 在缺乏大量消費者需求的情況下,很難預料無線充電行動裝置的數量能有多少成長。source:samsung.com

無線充電的成功契機

行動裝置無線充電市場有賴手機製造商的支持。而無線充電要成為主流,還需等待幾項因素的成熟,才能更有機會。


手機製造商需提供內建無線充電接收器的產品,這可讓使用者感受到無線充電的便利性。這對手機製造商來說是必須跨越的一大步,因為消費者對無線充電產品尚未展現需求。這一點可能要等手機製造商相信,無線充電功能將刺激消費者想要具備該功能的產品才可能發生,同時也讓手機商能從缺乏此功能的競爭對手手中,搶下市場占有率。


在真正投入之前,手機業者很可能會先提供選購的無線充電附加產品來測試市場水溫。如果這些產品成功,這項技術就能進一步全面整合到手機當中。


事實上,無線充電可讓行動裝置完全不需要連接埠。所有通訊、音訊和電力的傳輸都能透過無線方式達成。這可讓機身變得更薄,而且省下的連接埠成本還可抵消無線充電技術的成本。


半導體製造商必須確保其無線充電接收晶片可相容於不同的電力發射器。當新的使用者購買其第一台手機並且只在家充電時,互通性不是問題。但當使用者想在其他地方使用無線充電時(如咖啡廳、機場休息室與商務旅館),就會出現問題。


眼前,半導體廠商必須協助降低BOM成本才能開拓其他適用對象(如基本款手機)。目前3至5美元的接收器成本,必須在未來五年之內下降到1.50美元或以下。無線充電所增加的成本,對於手機製造商來說,是個不利的誘因,而消費者也不太可能願意買單(至少就初期部署而言)。



圖二 : 透過手機套件賦予無線充電功能,是最方便的途徑。目前許多手機都已擁有無線充電套件。
圖二 : 透過手機套件賦予無線充電功能,是最方便的途徑。目前許多手機都已擁有無線充電套件。source:wfitll.com

需手機製造商的支持

公共無線充電基礎建設應有助於維持該技術的成長動能。在咖啡廳與機場休息室安裝公共無線充電板,可提供無電線長度範圍限制的充電,並且延長行動裝置的電池續航力。在汽車中控面板當中加入充電板,也對使用者接受度有很大的幫助。


當然,而這一切都要靠手機製造商的支持,也就是在其手機當中內建無線充電接收器,才能讓市場動起來。到目前為止,只有Nokia、LG與HTC推出了內建無線充電接收器的產品,至於蘋果與三星,目前Apple iPhone及Samsung Galaxy S系列則是推出了相關的改裝套件。


充電基礎建設(例如在咖啡廳和機場休息室裝設公共充電板)對半導體廠商的營收並無太大幫助,但卻有助於消費者對該技術的接受度。


儘管咖啡廳裝設無線充電板,或許可招攬顧客來店消費並順便充電,但還有一個問題是,消費者可能必須緊盯著充電過程以防他人離開時不小心拿錯手機。另一種方式是在汽車中控台上內建充電板,這或許有助於這項技術在消費者之間普及。


無線充電的使用模式,將類似許多人所說的藍牙「第二春」。藍牙的「交握」協定原本是為了讓手機和免持聽筒配對,但現在也成了iPod和iPhone音樂播放器與汽車音響配對以播放音樂的方式。



圖三 :  在汽車中控面板加入充電板,對使用者接受度將有很大的幫助。
圖三 : 在汽車中控面板加入充電板,對使用者接受度將有很大的幫助。source: automotive.com

多重充電標準的挑戰

科技的演進正面臨了多重充電標準的挑戰。目前有多個無線充電標準在爭奪主導地位。每一項標準對於無線接收器的偵測、配對以及電力的傳輸方法,多少都有些許不同。運作時,發射器會發送脈衝到接收器線圈。在接收器內,脈衝直流電(DC)會經過整流以提供穩定的DC電壓來為電池充電。


各技術之間的差異在於所使用的DC脈衝頻率,以及所接受的耦合方式。多重標準並存的情況將不利於互通性。


這一點將使得手機製造商裹足不前。手機大廠不希望自己在新一代智慧型手機當中採用某項充電標準之後,卻發現該項充電技術與大多數公共充電基礎建設無法相容。


目前有四種不同的技術,其充電板發射器線圈與手機接收器線圈之間所傳輸的脈衝能量皆不盡相同。其中兩種充電技術的電力發射器與接收器線圈必須彼此非常貼近。另外兩種技術(或標準)則使用較高頻率的耦合方式。


負面觀點

無線充電對於更大型的充電設備,或許太缺乏效率。事實上,無線充電系統仍處於萌芽階段,而且有多種可能性會造成它無疾而終,例如:


  • ●不論廠商付出多少努力,消費者依然對無線充電缺乏興趣。簡便的USB纜線充電,依然是行動裝置充電的全球標準。


  • ●缺乏統一的充電標準,或許只是讓各家的充電產品無法大量普及,但缺乏互通性卻可能嚴重打擊消費者的接受度。



以無線充電目前約70%的能量傳輸效率規格來說,對某些極力想要減少電力消耗的地區(如美國加州)來說或許太低。對想要多充5瓦電力的手機使用者來說,30%的電力損失或許不是太大困擾,但未來使用者若想為更大的行動裝置充電,例如平板、筆電或者Ultrabook,這些就將會產生大問題。


另一個效率相關的問題是,提供公共充電服務的廠商可能會發現免費提供這項服務的成本過高。另一種作法是向想要補充5瓦電力的使用者收費。要識別每一支不同的手機是完全可行的(因為手機接收器要與發射器同步),因此就能針對個別使用者所消耗的電力收費。


不過,在手機內加入無線充電功能將增加額外成本,因此手機製造商必須覺得成本能夠回收(不論是從手機使用者身上或者從無線服務供應商),才會可行。然而在親身體驗過無線充電之前,使用者或許不會接受這項額外成本。


(本文作者為Gartner研究總監Steve Ohr、副總裁Jim Tully、首席分析師Sergis Mushell)


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