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伏达半导体李锃:无线充电3.0时代竞争,靠什么?

2021-08-10
作者:韦肖葳
来源:电子技术应用

【编者按】

2021年7月20日,第九届EEVIA年度中国电子ICT媒体论坛暨2021产业和技术展望研讨会在深圳顺利召开。会议邀请了来自ADI,英飞凌,艾迈斯欧司朗,NI,Qorvo,安谋科技,伏达半导体等多家公司的技术专家和高层管理者分享自家公司最新的技术与产品,与在场行业媒体和业内工程师共同探讨产业发展现状,共话半导体产业新未来。

 

在巨头环伺的无线充电领域,有这么一家本土厂商凭借核心芯片,获得了华为,小米,mophie,Belkin等客户的青睐,成功量产了业界首屈一指的高端无线快速充电方案,这家低调的厂商就是伏达半导体。本次会议邀请了伏达半导体无线充电事业部副总裁李锃先生为现场听众做了题为《无线充电3.0时代竞争,靠什么》的主题演讲。

 

伏达半导体无线充电事业部副总裁 李锃先生

 

无线充电的历史最早可以追溯到一个多世纪以前,1893年,特斯拉通过无线充电的技术为一盏灯提供了电能。2008年,一个叫WPC(无线充电联盟)的组织统一了一套标准,制造了无线充电的规范,此后很多厂商都融入这个规范,逐步形成无线充电的生态。如今,很多厂商的旗舰手机和耳机都具备无线充电功能,这些无线充电产品其实都是在这个规范下做的应用。


伏达半导体于2014年在硅谷和上海成立了研发中心。在2017年又分别在合肥,深圳,和北京建立了销售分支。2020-2021年,公司又分别在马来西亚,美国东海岸,以及韩国建立了销售和研发中心。到如今,伏达半导体在全球已拥有6个研发中心,4个销售分支,整个公司已经超过200人。

 

下图展示了伏达半导体的产品发展路线。伏达半导体一直聚焦做无线快充,无线充电功率从2019年的20W发展到2021年的80W。另外,公司也投入了很多人力和物力持续研发有线快充芯片,去年30W和40W的电荷泵的芯片已经面世,上个月公司又发布了最新的一款高达100W的有线快充芯片,此款芯片的发射效率非常高,传输效率可以达到98%。

 

除了无线充电,有线充电以外,伏达半导体还有其它的一些业务,包括电荷泵,汽车无线充电,以及特色定制方案等。

 

李锃表示,目前无线充电有两个技术路线在发展:一是如何让无线充电更快;另外一个是如何让无线充电更自由。“现在大家接触的无线充电还停留在比较初级阶段,属于随放随充,接下来还可以做到边走边充。我们在做技术发展过程中,也出现了很多有趣的设备,可能耳机,手表都可以放在一起充电的应用。”李锃说道。另外,除了这两条跑道,无线充电的生态也在发展。

 

伏达半导体究竟是如何获得国内无线充电领导地位的呢?李锃为我们揭秘了公司的三步策略:“一开始我们什么产品都没有的时候,我们做了一个Pin to Pin的产品,来追平跟国外技术的差距。这个产品量产以后,我们证明了国产半导体产品也有实力去发展手机高精尖技术。接下来做到了第二代产品,给客户提供一个更高效率的充电方案。大家可以看到,我们可以充到80W的功率,而且是采用伏达自己的专利技术,改变了充电架构。未来,我们还需要做什么?我们还在做一些简化架构的创新,希望把无线充电的成本和体验做得更好。这样让更多的机器,设备,可穿戴式的产品也用上无线充电。现在我们做的主要是一些手机的无线充电,未来希望拓展到耳机,手表这些穿戴式产品,甚至汽车。到今年,很多电动车都在主控平台上开始标配无线充电发射器了。”


从下图数据中可以看出,伏达半导体一直在推进无线快充技术。2019年,无线充电大概70分钟可以充满伏达半导体做的小米手机产品,但是用有线充电只需要59分钟左右。到了2020年,伏达半导体在华为P40手机上量产的时候,大概65分钟便可以把一个手机充满。在小米11上发布的产品里,伏达的无线充电接收大概只需要48分钟。到今年上半年,公司又发布了一款新的无线充电技术,这时候无线和有线充电时间都只需要36分钟就可以把手机的电充满。

“除了无线快充技术,我们还在背后研究怎么去提高充电的效率,从第一代产品7.5W,第二代产品35W,然后到67W,我们在不断提高效率。现在无线充电的效率从发射到接收已经到90%。” 李锃介绍道,“未来,我们还在开发第三代技术,但是会略微把功率降低,会变成为50W,但是它的效率会提升更高,这样会提升客户的无线充电体验和价值,同时也可以把成本降下去。这同时也响应了工信部关于无线充电功率最高不超过50W的意见稿。”

 

之后李锃又介绍了无线充电接收芯片的特点。

“它是一个比较复杂的系统,一个芯片要同时处理功率,协议,算法。做无线充电还需要给客户提供比较好的体验,所以软件算法里面会需要做的每一个接收产品,都需要兼容市面上符合WPC认证的发射端。还有就是现在比较流行的技术,手机不但可以作为一个无线接收端,还可以作为给其它的电子设备做反向充电端,比如戴的手表耳机没有电了,这时候打开手机的反向充电,还可以给它补电。” 李锃说道。

 

除了做接收的芯片和产品,伏达半导体还有一系列的发射芯片。“发射芯片跟接收芯片最大的不同是它对于EMI噪声有更高要求。大家都知道无线充电是辐射开放的磁场,开放磁场可能会对外面其它的设备产生影响,所以我们在做芯片w88的时候,会特意去降低寄生参数,调整驱动的速度和时间,这样会对其它电子设备非常友好。这个特性在其它的无线充电里面尤其重要,比如说汽车无线充电的产品。”

 

同时,每一个作为发射端的无线充电产品,都要兼容市面上所有的手机和穿戴式设备,这样才能为这些设备充电。“我们公司还有一个专利叫做一触即发功能,大家可以看到,市面上开始有一些无线充电的移动电源。怎么去使用呢?需要按一下按纽,把无线充电功能开启,再把设备放上去。我们开发这个功能的目的是,你们以后不需要再去按那个按钮,把无线充电设备往上面一贴,就立马开始充电,并且待机功耗跟原来一样。” 李锃补充道。

 

下图是无线充电发射的一些架构。最左边的架构是主芯片控制一些分离的原件,提供一套整体的无线充电发射方案;中间是双芯片,据悉,这是伏达半导体在业界推出的第一个SmartBridge架构,这个架构拥有高可靠性,非常适合在高EMI的场合使用;最右边是更加精简的单芯片发射方案,把所有无线充电功能集成到一颗芯片里,这样用户在使用的时候会变得更加简洁易用。“这三套方案我们伏达都有产品,会适用于不同的应用场景。” 李锃总结道。

提及无线充电的机遇和挑战。李锃表示现阶段遇到比较困难的问题就是产能,即有了产品怎么给客户交付。“实际上我们伏达在上半年也遇到这样一些困难,就是晶圆的短缺,怎么给客户供货,也感谢当时我们的供应商和客户,跟我们一起努力,解决了交付的问题,一个产品一个产品交付上来,也打了很多场硬仗。” 李锃说。

 

会议上独家发布的还有一个首款国产车载无线充电的解决方案。“这个方案即将发布,这个也是搭载伏达的无线充电产品,是业界最高输出功率的50瓦的无线充电发射盘,它的效率达到80%,同时符合车载专用的AEC-Q100的认证。这里面用到的架构,就是我刚才讲到的中间的SmartBridge方案,为什么要用这样的方案,因为它可以提供更好的EMI,以及更安全可靠的系统。现在大家可以看到,图片中间橘色的是控制芯片,右边四个芯片分别通过控制电路,可以给两台设备充电。” 李锃解释道。

 

 

除了车载无线充电,伏达半导体还是唯一一家同时提供无线充电和有线快充成熟方案的国产半导体公司。那么有线充电和无线充电有没有互相影响呢?李锃介绍,无线接收芯片借助了几个电荷泵的架构才能做到快充。是两者的相互结合才提供了一套无线快充技术,以此给到终端用户使用。伏达除了在做有线无线方案,也在放电中也采用电荷泵的方式。未来,给客户提供的手机解决方案中,不光充电充得快,而且放电放得慢。“这样的技术,除了用在手机,PC中,还可以用在服务器上,所以我相信电荷泵是未来在高效率的DCDC转换的电源芯片必然的发展路径。” 李锃总结。


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