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伏達半導體李锃:無線充電3.0時代競爭,靠什么?

2021-08-10
作者:韋肖葳
來源:電子技術應用

【編者按】

2021年7月20日,第九屆EEVIA年度中國電子ICT媒體論壇暨2021產業和技術展望研討會在深圳順利召開。會議邀請了來自ADI、英飛凌、艾邁斯歐司朗、NI、Qorvo、安謀科技、伏達半導體等多家公司的技術專家和高層管理者分享自家公司最新的技術與產品,與在場行業媒體和業內工程師共同探討產業發展現狀,共話半導體產業新未來。

 

在巨頭環伺的無線充電領域,有這么一家本土廠商憑借核心芯片,獲得了華為、小米、mophie、Belkin等客戶的青睞,成功量產了業界首屈一指的高端無線快速充電方案,這家低調的廠商就是伏達半導體。本次會議邀請了伏達半導體無線充電事業部副總裁李锃先生為現場聽眾做了題為《無線充電3.0時代競爭,靠什么》的主題演講。

 

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伏達半導體無線充電事業部副總裁 李锃先生

 

無線充電的歷史最早可以追溯到一個多世紀以前,1893年,特斯拉通過無線充電的技術為一盞燈提供了電能。2008年,一個叫WPC(無線充電聯盟)的組織統一了一套標準,制造了無線充電的規范,此后很多廠商都融入這個規范,逐步形成無線充電的生態。如今,很多廠商的旗艦手機和耳機都具備無線充電功能,這些無線充電產品其實都是在這個規范下做的應用。


伏達半導體于2014年在硅谷和上海成立了研發中心。在2017年又分別在合肥、深圳、和北京建立了銷售分支。2020-2021年,公司又分別在馬來西亞、美國東海岸、以及韓國建立了銷售和研發中心。到如今,伏達半導體在全球已擁有6個研發中心,4個銷售分支,整個公司已經超過200人。

 

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下圖展示了伏達半導體的產品發展路線。伏達半導體一直聚焦做無線快充,無線充電功率從2019年的20W發展到2021年的80W。另外,公司也投入了很多人力和物力持續研發有線快充芯片,去年30W和40W的電荷泵的芯片已經面世,上個月公司又發布了最新的一款高達100W的有線快充芯片,此款芯片的發射效率非常高,傳輸效率可以達到98%。

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除了無線充電、有線充電以外,伏達半導體還有其它的一些業務,包括電荷泵、汽車無線充電、以及特色定制方案等。

 

李锃表示,目前無線充電有兩個技術路線在發展:一是如何讓無線充電更快;另外一個是如何讓無線充電更自由。“現在大家接觸的無線充電還停留在比較初級階段,屬于隨放隨充,接下來還可以做到邊走邊充。我們在做技術發展過程中,也出現了很多有趣的設備,可能耳機、手表都可以放在一起充電的應用。”李锃說道。另外,除了這兩條跑道,無線充電的生態也在發展。

 

伏達半導體究竟是如何獲得國內無線充電領導地位的呢?李锃為我們揭秘了公司的三步策略:“一開始我們什么產品都沒有的時候,我們做了一個Pin to Pin的產品,來追平跟國外技術的差距。這個產品量產以后,我們證明了國產半導體產品也有實力去發展手機高精尖技術。接下來做到了第二代產品,給客戶提供一個更高效率的充電方案。大家可以看到,我們可以充到80W的功率,而且是采用伏達自己的專利技術,改變了充電架構。未來,我們還需要做什么?我們還在做一些簡化架構的創新,希望把無線充電的成本和體驗做得更好。這樣讓更多的機器、設備、可穿戴式的產品也用上無線充電。現在我們做的主要是一些手機的無線充電,未來希望拓展到耳機、手表這些穿戴式產品,甚至汽車。到今年,很多電動車都在主控平臺上開始標配無線充電發射器了。”


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從下圖數據中可以看出,伏達半導體一直在推進無線快充技術。2019年,無線充電大概70分鐘可以充滿伏達半導體做的小米手機產品,但是用有線充電只需要59分鐘左右。到了2020年,伏達半導體在華為P40手機上量產的時候,大概65分鐘便可以把一個手機充滿。在小米11上發布的產品里,伏達的無線充電接收大概只需要48分鐘。到今年上半年,公司又發布了一款新的無線充電技術,這時候無線和有線充電時間都只需要36分鐘就可以把手機的電充滿。

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“除了無線快充技術,我們還在背后研究怎么去提高充電的效率,從第一代產品7.5W、第二代產品35W、然后到67W,我們在不斷提高效率。現在無線充電的效率從發射到接收已經到90%。” 李锃介紹道,“未來,我們還在開發第三代技術,但是會略微把功率降低,會變成為50W,但是它的效率會提升更高,這樣會提升客戶的無線充電體驗和價值,同時也可以把成本降下去。這同時也響應了工信部關于無線充電功率最高不超過50W的意見稿。”

 

之后李锃又介紹了無線充電接收芯片的特點。

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“它是一個比較復雜的系統,一個芯片要同時處理功率、協議、算法。做無線充電還需要給客戶提供比較好的體驗,所以軟件算法里面會需要做的每一個接收產品,都需要兼容市面上符合WPC認證的發射端。還有就是現在比較流行的技術,手機不但可以作為一個無線接收端,還可以作為給其它的電子設備做反向充電端,比如戴的手表耳機沒有電了,這時候打開手機的反向充電,還可以給它補電。” 李锃說道。

 

除了做接收的芯片和產品,伏達半導體還有一系列的發射芯片。“發射芯片跟接收芯片最大的不同是它對于EMI噪聲有更高要求。大家都知道無線充電是輻射開放的磁場,開放磁場可能會對外面其它的設備產生影響,所以我們在做芯片設計的時候,會特意去降低寄生參數,調整驅動的速度和時間,這樣會對其它電子設備非常友好。這個特性在其它的無線充電里面尤其重要,比如說汽車無線充電的產品。”

 

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同時,每一個作為發射端的無線充電產品,都要兼容市面上所有的手機和穿戴式設備,這樣才能為這些設備充電。“我們公司還有一個專利叫做一觸即發功能,大家可以看到,市面上開始有一些無線充電的移動電源。怎么去使用呢?需要按一下按紐,把無線充電功能開啟,再把設備放上去。我們開發這個功能的目的是,你們以后不需要再去按那個按鈕,把無線充電設備往上面一貼,就立馬開始充電,并且待機功耗跟原來一樣。” 李锃補充道。

 

下圖是無線充電發射的一些架構。最左邊的架構是主芯片控制一些分離的原件,提供一套整體的無線充電發射方案;中間是雙芯片,據悉,這是伏達半導體在業界推出的第一個SmartBridge架構,這個架構擁有高可靠性,非常適合在高EMI的場合使用;最右邊是更加精簡的單芯片發射方案,把所有無線充電功能集成到一顆芯片里,這樣用戶在使用的時候會變得更加簡潔易用。“這三套方案我們伏達都有產品,會適用于不同的應用場景。” 李锃總結道。

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提及無線充電的機遇和挑戰。李锃表示現階段遇到比較困難的問題就是產能,即有了產品怎么給客戶交付。“實際上我們伏達在上半年也遇到這樣一些困難,就是晶圓的短缺,怎么給客戶供貨,也感謝當時我們的供應商和客戶,跟我們一起努力,解決了交付的問題,一個產品一個產品交付上來,也打了很多場硬仗。” 李锃說。

 

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會議上獨家發布的還有一個首款國產車載無線充電的解決方案。“這個方案即將發布,這個也是搭載伏達的無線充電產品,是業界最高輸出功率的50瓦的無線充電發射盤,它的效率達到80%,同時符合車載專用的AEC-Q100的認證。這里面用到的架構,就是我剛才講到的中間的SmartBridge方案,為什么要用這樣的方案,因為它可以提供更好的EMI,以及更安全可靠的系統。現在大家可以看到,圖片中間橘色的是控制芯片,右邊四個芯片分別通過控制電路,可以給兩臺設備充電。” 李锃解釋道。

 

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除了車載無線充電,伏達半導體還是唯一一家同時提供無線充電和有線快充成熟方案的國產半導體公司。那么有線充電和無線充電有沒有互相影響呢?李锃介紹,無線接收芯片借助了幾個電荷泵的架構才能做到快充。是兩者的相互結合才提供了一套無線快充技術,以此給到終端用戶使用。伏達除了在做有線無線方案,也在放電中也采用電荷泵的方式。未來,給客戶提供的手機解決方案中,不光充電充得快,而且放電放得慢。“這樣的技術,除了用在手機、PC中,還可以用在服務器上,所以我相信電荷泵是未來在高效率的DCDC轉換的電源芯片必然的發展路徑。” 李锃總結。


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