應用範圍擴大 無線電源市場蓬勃發展

作者 : Dinesh Kithany,WAWT創辦人暨主分析師

無線電源市場持續擴張,應用焦點也超越了智慧型手機,進入運算裝置、可穿戴裝置、聽戴裝置、小家電、智慧家庭裝置,以及醫療、工業、機器人、車用和5G通訊等更寬廣的領域...

2021年已經過去一大半,無線電源(wireless power)產業的發展以及影響範圍仍持續成長;本文分析了該市場的主流趨勢,以提供具備前瞻思維的業者迎接全新挑戰與商機。

無線電源市場持續擴張,應用焦點也超越了智慧型手機,進入運算裝置、可穿戴裝置、聽戴裝置、小家電、智慧家庭裝置,以及醫療、工業、機器人、車用和5G通訊等更寬廣的領域;這些新應用具備獨特的裝置外觀、設計挑戰與充電需求,並對互通性有強烈的渴望。

這激發出了全新一代的無線電源解決方案,包括低頻感應和共振、高頻共振、新興高頻NFC充電,以及基於射頻(RF)、紅外線(IR)或者超音波(US)技術的超高頻「遠距」無線充電。

 

無線電源技術在不同產業領域中的應用。

 

技術革新潛力無限

無線電源技術大有成為主流與標配之勢,但還需要更進一步的技術發展;不同的無線電源解決方案──例如低頻、高頻和遠距無線充電等──目前各自處於不同的發展階段。

現今市場主流還是以低頻感應技術為基礎的無線電源解決方案,絕大多數的應用場景也都是環繞著行動裝置(主要是智慧型手機),其他應用領域的廠商還在評估其可靠度、商業可行性,以及將其他無線電源解決方案整合至他們的裝置之合適性。考量到不同產品需求,有部分業者採用高頻共振、NFC充電,或是以射頻/紅外線為基礎的非耦合遠距充電方案,也有一些公司正在研究客製化多頻「混合式」系統。

低頻感應式解決方案穩居主導地位

根據市場研究機構WAWT最新發表的無線電源市場追蹤調查報告《Wireless Power Market Tracker》,由產業組織無線電力聯盟(WPC)推動的低頻感應無線電源標準Qi將繼續佔據市場大宗,但在未來五年內,其市佔率預計會從接近100%降到75%左右,主要原因是能更妥善滿足市場需求的其他無線電源方案(例如磁感應共振、NFC和遠距充電等)進軍更廣泛的應用。

主推低頻感應式無線電源解決方案的WPC正在訂定從低功率(PC0-5W~15W)、中功率(PC1-30W~65W)到大功率(200W~2,200W)的一系列Ki-Cordless Kitchen標準。不過人們仍會發現側重不同新興應用的電力標準組織之間存在差距,在各種低頻無線電力解決方案之間的功率等級缺乏互通性。

各種無線充電技術和市場前瞻。

 

持續進一步發展的其他無線電源方案

由美國汽車工程師學會(SAE)支持的低頻磁共振標準持續以更快的速度發展,並獲得其他區域市場主管機關的額外批准;目前該標準聚焦於電動車無線充電解決方案(WEVC),功率約為3kW~11kW,有些能達到12kW。

主推高頻共振式無線充電解決方案的另一個產業組織AirFuel Alliance,正在為廣泛的應用強化其標準技術規格,包括筆記型電腦、電動自行車/機車等個人化電動移動設備,還有服務型機器人、5G中繼器等產品。中國手機業者Oppo最近展示了採用Airfuel Alliance共振方案的手機無線電源解決方案。AirFuel除了為廠商與開發者提供實作培訓和開發工具套件,在另一方面也正著手訂定AirFuel RF無線充電標準。

具備較小外觀尺寸、設計有所限制並訴求較低功率的裝置,則正在尋求NFC無線充電或其他利用RF與IR的遠距無線充電方案。這類應用市場預期在可穿戴裝置、物聯網(IoT)感測器、電子貨架標籤(Electronic Shelf Label,ESL)等應用的帶動下強勁成長,不過仍限於小於1W (最大2W)的功率水準。

WAWT預期,2021年會是遠距無線充電技術的關鍵年,各家方案「成敗在此一役」;而隨著這個市場獲得更多重視,也會有幾家新業者進入這個領域。

缺乏互通性是一大障礙?

無論是低頻感應式方案或是高頻共振解決方案,目前無線電源技術朝向專屬解決方案的趨勢發展。Apple在發表iPhone 12同時,也捨棄WPC的EPP解決方案,推出採用其專有MagSafe技術的15W無線充電技術;而儘管Apple提供了相對較佳的使用者體驗,也引發了一些爭議:這從無線電源技術的角度來說是進步,還是反而退步?

Apple在2018年取消AirPower技術,接著在2020年推出MagSafe技術,雖然為無線電源市場帶來了一些影響,也可能因此引發廠商與開發者的興趣,無論是重新評估現有的低頻感應式方案,或者是探索新的無線電源技術──包括高頻磁共振解決方案,或是開發全新的無線電力傳輸解決方案。

無線電源市場出貨規模預測。

 

WAWT推測,接下來12個月內可會出現另一種旨在成為產業標準的無線電源解決方案/技術規格;而以下的幾個產業趨勢將會驅動未來市場成長與創新:

  • 以出貨量來看,整體無線電源接收/發射器市場的複合平均年成長率(CAGR)可達到30%。
  • 儘管智慧型手機、個人家電與智慧手錶是無線電源的三大主流應用,其他應用如可穿戴裝置、工業──包括物聯網感測器、無人搬運車(AGV)──和零售等領域,在未來兩到三年內預期有大幅成長。
  • WAWT預期,遠距無線充電(採用RF和IR技術的解決方案)市場在2021年將會有不少動作,包括小米、Motorola、華為等數家業者都宣佈開發了RF無線充電解決方案,其他更多類似的產品可望陸續發表。
  • 未來五年,整體無線電源市場──包括電力接收(RX)與發射(RX)裝置──規模,預計將達到約80億的出貨量。

 

本文同步刊登於《電子工程專輯》雜誌2021年10月號

責編:Judith Cheng

(參考原文:Wireless Power Market Thrives, Widening Adoption,By Dinesh Kithany)

 

 

 

 

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