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2018无线充电技术发展:MCU、SoC谁主沉浮?

2017年苹果发布iPhone 8/X,瞬间引爆整个无线充电市场。这项技术即将迎来一次大的飞跃,背后的方案架构也将迎来更新换代。目前的MCU方案无法满足市场需求,第二代SoC无线充芯片作为最具潜力的方案架构被业内人士广泛看好。

无线充电其实诞生已久,由于技术不太成熟,不尽完善的用户体验难以培养足够广泛的用户群体,这就导致了其不温不火的市场现状。

MCU和SoC两种方案对比

事实上,不管是低端还是中高端的无线充电器,成本的核心都是基于方案的演进,目前发射端主要分为MCU和专用的SoC两种方案。

“在发射端,即无线充电器方案里,现在主流的方案还是采用MCU控制的分立方案,低端低成本方案用8位机,中高端市场用32位机。”金光一表示,也有一些IC厂商将MCU内核及模拟周边外设、功率器件整合成SoC,即专用芯片的形式。

目前来看,分立方案的灵活性最强,成本可以做到最优,是当前市场价格战的首选。而与专用芯片的成本相比,分立方案还需要进一步优化。

另外由于充电协议、充电功率、定频变频不同架构和行业认证等还有待完善,因此专用芯片方案还有待演进。但长期来看,两种方案还会并存,短期MCU方案市场需求会更大。毕竟除了无线充电功能本身以外,其他的附加功能及卖点也需要MCU的控制,而分立方案将更便于功能增加和方案拓展。

早期移动电源是MCU+电源的方案结构,随着市场的成熟,后来慢慢转变为SoC集成化,现在SoC已经一统市场。而目前市面无线充电产品同样也是采用的MCU方案,可以预料随着无线充电的再次兴起,它将延续移动电源的发展路线,SoC集成化是无线充的未来主流趋势。

MCU方案浅析:

MCU芯片,负责Qi协议的运算和外围电路的控制,市场上采用ST的MCU居多。市面无线充电器有采用单线圈的、双线圈的,还有采用三线圈的。

单线圈方案充电器成本低、售价低,目前成为无线充电器的主流方案,占无线充电器整体出货量的90%以上。目前市场上主流的单线圈无线充电器为MCU+分立元器件方案,它的元器件比较多,PCB板较大,自然成本也较高。


同时较多的元器件也会导致产品的一致可靠性较难保证,备料种类繁多,生产测试流程复杂。而这都不利于产品的快速开发、生产和上市销售。

SoC方案浅析:

SoC,即基于高集成度的单片无线充电发射器IC。高集成度的单片无线充电发射器IC一定要把现有方案中的全桥驱动电路、电压电流检测/信号解调电路、LDO和MCU整合为一颗高集成度的单片无线充电发射器IC,只有基于这样IC的方案才可以做到外围电路最简,便于生产。

只有这种方案才能适应市场,同时也是配件生产厂商最终要选择的高性价比方案。此外,SoC内置有Q值检测电路,在FOD检测方面会更加灵敏,符合EPP的要求。

两者对比如上表所示,可以看到SoC方案在各个方面都更有优势,毕竟它是生产力技术进步的产物。所以,就像已经非常成熟的移动电源市场一样,无线充电从MCU过渡到SoC是必然趋势,过时的MCU方案必将被淘汰,预测SoC将是第二代无线充解决方案。

市场竞争加剧,MCU或成当前主流选择

无线充电市场的加速爆发,对MCU的需求也会快速提升。

去年以来,ST的MCU就逐渐缺货,交期一再延长。业界指出,去年下半年意法半导体开始传出缺货,缺货的产品包含:8位MCU、Cortex M0/M3/M4等交期拉长,至今年第1季情况仍未改善。今年ST已退出8位MCU芯片市场。此外,2018年苹果新款iPhone将全面导入3D传感,ST为唯一供货商且IDM厂,势必将持续排挤掉MCU的产能。另外,NXP从2018年第一季度开始对NXP旗下MCU、汽车微控制器等主要产品上调价格,拉长交货周期,涨价幅度在5%—10%不等,国内MCU厂商则在这波缺货潮中持续受益。

当然,对于无线充电中MCU方案的应用也要考虑到产品整体的性能,以及实现对接收端匹配。业内人士称,无线充电功能的定位决定了是否需要支持完整的无线协议并通过Qi认证,如测试带载/通信解包能力、异物检测、效率、兼容性等。当前采用32位MCU的分立方案,优势在于更加灵活,可以满足不同功率、多种功能的开发需求,成本也能做到最优。

相对来看,采用专用芯片方案提高了集成度和稳定性,非常适合于标准化。但面临的问题还需要进一步完善,如调压架构设计、功率器件整合等,目前成本也不占优势。

据悉,无线充电芯片并非单纯的功率器件,而是一个SoC产品。因此,要专注于系统级IC的开发。对于发射端芯片来说,目前市场较为复杂,许多无线充电公司使用MCU和分离器件堆叠设计方案,也有公司使用一些集成功率器件(MOSFET和Driver)搭配MCU设计TX方案。

业内人士认为,采用MCU方案的中高端产品虽然相对低端低成本方案的技术含量较高、售价更高,但由于能够支持完整协议、满足高安全要求、带来更好的用户体验,且苹果在开放MFi认证后将会出现降价可能,因此将逐渐占据主流市场。

值得提及的是,从应用来看,手机无线充电快充功率要高于5w,这需要考虑到充电稳定性、充电效率、异物检测,以及对手机信号的无线干扰等方面的性能表现,对发射端无线充电的要求也会同步提高。从目前趋势来看,无线充电将是手机、平板、手表等便携消费电子产品的标配,WPC的Qi标准已经占据绝对的主流优势地位。随着标准的不断更新和完善,将会进一步规范无线充电市场并拉动产业升级,无线充电市场竞争也会更加激烈。


部分内容参考自充电头网

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