導(dǎo)讀
NFC無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)（WLC）的批準(zhǔn)，無(wú)疑是一個(gè)重要的市場(chǎng)信號(hào)，未來(lái)隨著越來(lái)越多的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備加入，尤其是越來(lái)越多的微型低功耗物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的產(chǎn)生，無(wú)線充電技術(shù)將成為一個(gè)重要的趨勢(shì)。
如果給你一種最高支持1W充電功率的無(wú)線充電技術(shù)，你認(rèn)為它有意義嗎？ 或許會(huì)有人調(diào)侃“這簡(jiǎn)直是在開(kāi)歷史的倒車(chē)！”的確，在40W、65W無(wú)線快充屢見(jiàn)不鮮的當(dāng)下，對(duì)于大多數(shù)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，1W的無(wú)線充電功率似乎太過(guò)于“雞肋”。
但是，歷史總有驚人的相似之處，比如LPWAN作為一種低功耗的廣域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它解決的正是數(shù)十億低功耗物聯(lián)網(wǎng)終端供電問(wèn)題。 因此從技術(shù)發(fā)展的角度來(lái)看，技術(shù)不是朝著高大上的方向迭代，而是應(yīng)該朝著便宜好用的方向迭代。這才是真正的迭代，有用的迭代。
2020年5月，NFC（Near Field Communication，中文名“近場(chǎng)通信”）標(biāo)準(zhǔn)官方組織NFC論壇（NFC Forum）宣布，新的“無(wú)線充電規(guī)范”（Wireless Charging Specification，簡(jiǎn)稱(chēng)“WLC”）已經(jīng)獲得批準(zhǔn)。根據(jù)NFC論壇的解釋?zhuān)琖LC標(biāo)準(zhǔn)支持在NFC的設(shè)備中使用一根天線來(lái)實(shí)現(xiàn)通信和充電功能的二合一，因此目前通過(guò)這個(gè)解決方案最高僅能實(shí)現(xiàn)1W的充電速度（WLC標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線充電支持250毫瓦、500毫瓦、750毫瓦和1瓦四種功率的傳輸?shù)燃?jí)）。
沒(méi)錯(cuò)，這個(gè)NFC技術(shù)就是大家十分熟知、應(yīng)用很廣的NFC，比如乘坐公交車(chē)時(shí)刷的公交卡、進(jìn)出小區(qū)時(shí)用到的門(mén)禁卡、在商場(chǎng)購(gòu)物支付時(shí)所用的銀行卡，以及像智能手表、智能手機(jī)中都附帶的NFC功能等。 那么，我們今天就來(lái)看看，NFC到底如何實(shí)現(xiàn)無(wú)線充電的功能，1W的充電功率又將撬動(dòng)多大的市場(chǎng)？
市場(chǎng)“變革”
無(wú)線充電其充電過(guò)程不需要任何有線作為電量傳輸介質(zhì)，甚至已經(jīng)發(fā)展到了無(wú)需接觸也能實(shí)現(xiàn)“隔空”充電，因而促使電子產(chǎn)品充電體驗(yàn)獲得了大幅度的提升。
但盡管如此，無(wú)線充電真正普及到我們的生活卻用了近40年。早在1978年，美國(guó)人喬治·博格爾就通過(guò)給電動(dòng)汽車(chē)充電開(kāi)啟了無(wú)線充電用例的先河。而我們現(xiàn)在所應(yīng)用最廣、普及度最高的無(wú)線充電技術(shù)則是在2010年3月，由無(wú)線充電聯(lián)盟針對(duì)智能手機(jī)、平板等設(shè)備推出的“Qi”標(biāo)準(zhǔn)。
“Qi”標(biāo)準(zhǔn)采用的是電磁感應(yīng)技術(shù)進(jìn)行輸電，而NFC則是采用了電磁感應(yīng)技術(shù)進(jìn)行通信，因此看似兩個(gè)無(wú)關(guān)的功能其實(shí)在實(shí)現(xiàn)原理上別無(wú)二致。如此以來(lái)也就造就了NFC無(wú)線充電的三大優(yōu)勢(shì)：
第一個(gè)優(yōu)勢(shì)，即能量傳輸與數(shù)據(jù)傳輸在物理層的硬件電路上合二為一，讓一些對(duì)充電功率要求不高的產(chǎn)品，如小型低功耗的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，可以在設(shè)計(jì)中省去傳統(tǒng)的Qi充電線圈。
第二個(gè)優(yōu)勢(shì)，即NFC無(wú)線充電技術(shù)天線尺寸相較于高功率的Qi標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線充電技術(shù)天線尺寸進(jìn)行了數(shù)倍的縮減，這是由于Qi標(biāo)準(zhǔn)工作頻率一般為125KHz，而NFC無(wú)線充電技術(shù)工作頻率在更高的13．56MHz。
因此，Qi標(biāo)準(zhǔn)天線尺寸設(shè)計(jì)一般需要10厘米甚至更長(zhǎng)，但NFC無(wú)線充電技術(shù)天線尺寸則可縮小到1厘米以下。
第三個(gè)優(yōu)勢(shì)，基于NFC的工作原理，提供更大的能量驅(qū)動(dòng)一些無(wú)源設(shè)備，滿(mǎn)足越來(lái)越多的無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)的需求。 比如，智能眼鏡是當(dāng)前各大設(shè)備制造廠商爭(zhēng)相搶占的賽道，作為可穿戴設(shè)備的一種，智能眼鏡憑借“解放”雙手，操作簡(jiǎn)便、體積更小而被視為未來(lái)智能科技產(chǎn)品的重要增長(zhǎng)點(diǎn)。早在2019年，業(yè)界就推出支持NFC無(wú)線接觸式充電的設(shè)備，可使數(shù)據(jù)傳輸與充電同時(shí)進(jìn)行。
保證“適用”在上述文章中我們已經(jīng)闡述了NFC無(wú)線充電的前兩個(gè)優(yōu)勢(shì)：NFC無(wú)線充電使能量傳輸與數(shù)據(jù)傳輸在硬件實(shí)現(xiàn)了二合一，其次實(shí)現(xiàn)了相對(duì)“Qi”標(biāo)準(zhǔn)下更小的天線尺寸設(shè)計(jì)，因此，NFC無(wú)線充電技術(shù)更值得一敘的應(yīng)用場(chǎng)景在于對(duì)小型低功耗物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的支持。
相比“Qi”標(biāo)準(zhǔn)明確更適合對(duì)充電功率要求更高的大型電子產(chǎn)品，如智能手機(jī)、平板電腦以及其他體積較大的產(chǎn)品，NFC無(wú)線充電對(duì)其目標(biāo)設(shè)備也有明確的適用范圍。
WLC規(guī)范從一開(kāi)始就表明了NFC無(wú)線充電的主要應(yīng)用領(lǐng)域，即智能手表、智能手環(huán)、無(wú)線耳機(jī)、手寫(xiě)筆這樣的小型物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。
2021年10月，NFC論壇再次就WLC功能進(jìn)行了優(yōu)化，批準(zhǔn)并通過(guò)了無(wú)線充電規(guī)范WLC 2．0，新規(guī)范從內(nèi)容上更加利于微型物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和消費(fèi)電子實(shí)現(xiàn)無(wú)線充電，它支持更小的無(wú)線尺寸，擴(kuò)大了可使用智能手機(jī)和其他NFC設(shè)備進(jìn)行無(wú)線充電的消費(fèi)設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備范圍。
比如平板電腦上的電容筆，目前大多采用的是藍(lán)牙配對(duì)，相比NFC配對(duì)而言步驟更加繁瑣。 另外在充電方式上，如果采用傳統(tǒng)的無(wú)線充電方式，首先，大功率對(duì)于電池容量嬌小的電容筆而言本身就是“殺雞用牛刀”；其次，筆身內(nèi)增加線圈無(wú)疑也會(huì)帶來(lái)筆身重量的增加和設(shè)計(jì)復(fù)雜度的提升。
類(lèi)似的場(chǎng)景其實(shí)還有很多，比如智能電動(dòng)牙刷、無(wú)線TWS耳機(jī)等等。 而NFC無(wú)線充電最大的優(yōu)勢(shì)在于，可支持終端設(shè)備廠商在有限的空間下不斷優(yōu)化產(chǎn)品。一方面，如果設(shè)備中搭載了NFC芯片，廠商可以放棄單獨(dú)的無(wú)線充電技術(shù)；另一方面，減去電磁線圈的部署，應(yīng)用更小的NFC天線可為更大的電池或其他組件騰出地方，使空間有限的小型物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備更容易被設(shè)計(jì)。
此外，采用NFC無(wú)線充電技術(shù)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸還能使充電過(guò)程更易被檢測(cè)和控制，在充電之外，也能通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸帶來(lái)更多有價(jià)值的附加功能，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)體驗(yàn)上的升級(jí)，比如配件的防偽識(shí)別、藍(lán)牙配對(duì)、固件升級(jí)等等。
合適“時(shí)間”
IoT Analytics創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Knud Lasse Lueth曾經(jīng)公開(kāi)表示：“到2025年，預(yù)計(jì)將會(huì)有超過(guò)300億的物聯(lián)網(wǎng)連接，幾乎平均每人擁有4臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。”而這些物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，并不包括智能手機(jī)、個(gè)人電腦、平板等，它們大多是小型低功耗的可穿戴物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，比如無(wú)線耳機(jī)、智能手表、智能筆等一系列產(chǎn)品，當(dāng)然未來(lái)還將有更多的低功耗智能硬件。
在無(wú)線充電成為趨勢(shì)的當(dāng)下，對(duì)充電功率要求更高的大型產(chǎn)品有“Qi”標(biāo)準(zhǔn)；而針對(duì)充電功率要求不高，反而對(duì)成本、體積、技術(shù)普及度等有更高要求，基于NFC無(wú)線充電技術(shù)的“WLC”標(biāo)準(zhǔn)不失為一種更好的選擇。
首先從市場(chǎng)教育方面來(lái)看，NFC無(wú)線充電可謂有著得天獨(dú)厚得優(yōu)勢(shì)。應(yīng)用上，NFC應(yīng)用已經(jīng)覆蓋了相當(dāng)廣闊的領(lǐng)域，包括在非接觸式支付、訪問(wèn)控制（門(mén)禁）、設(shè)備配對(duì)、電子政務(wù)（護(hù)照）、公共交通票務(wù)系統(tǒng)以及消費(fèi)電子產(chǎn)品等眾多應(yīng)用領(lǐng)域中都有應(yīng)用。 而WLC標(biāo)準(zhǔn)得到批準(zhǔn)，也就意味著未來(lái)可以直接通過(guò)帶有NFC功能的有源設(shè)備實(shí)現(xiàn)充電，比如自帶NFC功能的智能手機(jī)可以搖身一變成為“移動(dòng)電源”，為其他帶有NFC功能的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備充電。回家開(kāi)門(mén)解鎖智能鎖的時(shí)候就會(huì)像刷手機(jī)進(jìn)地鐵站一樣方便、安全。
其次從供應(yīng)鏈發(fā)展來(lái)看，基于NFC方式的無(wú)線充電并不意味著現(xiàn)有設(shè)備都能在不更換硬件的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)固件升級(jí)就能實(shí)現(xiàn)這一功能，還需要產(chǎn)業(yè)鏈的進(jìn)一步協(xié)同。
作為NFC無(wú)線方案領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)，ST意法半導(dǎo)體的NFC無(wú)線充電解決方案通過(guò)在系統(tǒng)尺寸和使用靈活度、可彎曲的天線PCB的可用性上的工作富有成效，能有效降低BOM成本。目前，其旗下產(chǎn)品包括ST25 NFC ／ RFID標(biāo)簽、ST25動(dòng)態(tài)NFC標(biāo)簽、ST25R NFC讀寫(xiě)器、ST21 NFC控制器以及ST33／54一體式安全NFC解決方案等。
目前，意法半導(dǎo)體作為NFC論壇的贊助成員，正積極推動(dòng)通過(guò)其產(chǎn)品的認(rèn)證，來(lái)保障產(chǎn)業(yè)鏈需求。寫(xiě)在最后NFC無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)（WLC）的批準(zhǔn)，無(wú)疑是一個(gè)重要的市場(chǎng)信號(hào)，未來(lái)隨著越來(lái)越多的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備加入，尤其是越來(lái)越多的微型低功耗物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的產(chǎn)生，無(wú)線充電技術(shù)將成為一個(gè)重要的趨勢(shì)。
當(dāng)然，鑒于NFC無(wú)線充電技術(shù)自身的技術(shù)壁壘并在市場(chǎng)上已大獲成功，NFC將不會(huì)對(duì)任何無(wú)線充電技術(shù)形成替代，反而會(huì)成為一個(gè)重要的補(bǔ)充選擇，帶給物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備更靈活、更低成本、更容易的充電方式。
