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无线充电深度报告

来源:捷配电子市场网 编辑:刘波 浏览量:1315 发布时间:2018-01-30

文章摘要:2017年9月13日苹果发布的最新一代iPhone共包括iPhoneX、iPhone8和iPhone8Plus三款新品,均配备了无线充电功能,利用Qi无线技术,可实现最高可达7.5瓦的充电功率。

  2017年9月13日苹果发布的最新一代iPhone共包括iPhoneX、iPhone8和iPhone8Plus三款新品,均配备了无线充电功能,利用Qi无线技术,可实现最高可达7.5瓦的充电功率。

  不仅三款iPhone和AppleWatch可以无线充电,AirPods同样也具备了无线充电功能。Belkin和Mophie也专为iPhone全新开发了两款无线充电器。

 

 

  此外,苹果官方发布了全新的AirPower充电枕,将于2018年上市。AirPower充电枕同时可为最多三部兼容设备充电,比如最新款的iPhone、AppleWatch和AirPods,并且充电时不需要对准固定位置,只要将它们随意放在充电枕表面的任意位置就好。

  下载本文完整报告,请在PC端访问乐晴智库网站: www.767stock.com

 

  其实,无线充电最先被市场重点关注始于2014年9月苹果发布的新品AppleWatch,它采用MagSafe磁吸方式无线充电,用户只需要将手表底部与充电底座相吸就可以实现充电,手表上不会出现数据接口。

  自此,为了省去难看的充电孔,减少进水或尘土的机会,无线充电基本成为可穿戴设备的标配。

 

  三星是智能手机应用无线充电的代表,三星从盖乐世GalaxyS6起全面推广无线充电,之后的GalaxyS/edge、GalaxyNote智能手机都整合了无线充电功能,成为三星智能手机的重要看点。

  三星全新系列的显示器产品(SE370),在其底座上整合了手机无线充电模块。此外,索尼XperiaZ4v、谷歌Nexus6、摩托罗拉DroidTurbo、诺基亚Lumia930、YotaPhone2、OPPOFind9均采用了无线充电功能。

 

  随着苹果三星手机支持无线充电,将进一步催化无线充电在手机的应用,主流手机厂商将迅速跟进。

  2017年11月26日晚,金立发布的M7Plus加入了无线快速充电功能,充电功率高达10W。

 

  此外,我们预计小米、华为、VIVO、OPPO等国产品牌手机将紧跟苹果创新步伐,陆续在下一代旗舰机中加入无线充电功能。

  根据无线充电研究院报道,2018年即将发布的华为P11、小米7将配备无线充电功能。

 

  四大催化剂共同推进,无线充电行业迎来拐点

  除了苹果三星引领潮流外,手机等消费电子无线充电场景已经形成,无线充电标准逐渐融合以及无线充电技术逐渐成熟,这四大因素将共同催化手机无线充电行业迎来拐点。

  手机等消费电子无线充电场景已经形成。

  除了宜家的台灯底座、星巴克的吧台、全家便利店可为手机无线充电,据AppleInsider报道,2017年底苹果新发布了一份支持文档,列出了提供有兼容iPhone8的无线充电器的汽车品牌,包括奥迪、宝马、克莱斯勒、福特、本田、梅赛德斯-奔驰、标致雪铁龙、丰田、大众和沃尔沃等。

  此外,蔚来汽车最新发布的ES8也搭载了WPCQi无线充电功能,可为苹果、三星等旗舰机型进行充电。

 

  无线充电标准逐渐融合,从三足鼎立到两强格局。

  目前市场上主流无线充电路线有电磁感应方式、磁共振方式、无线电波方式、电磁耦合方式等,最常用的是电磁感应方式和磁共振方式。当前手机上应用最多的是磁感应和磁共振,但微波方式可能是面向未来世界的无线充电方式。

 

  WPC和AirFuel,已构成无线充电标准的两强格局。无线充电技术经过多年的发展,形成了三大标准组织,分别是A4WP,PMA以及WPC。WPC推出的Qi标准于2008年成立,是行业内成立最早,用户和会员数是最多的组织,处于商用化的领跑地位。

  PMA和A4WP均是2012年成立的,处于相对落后地位。在三大阵营中,A4WP采用磁共振技术,WPC和PMA采用磁感应技术。WPC使用的电磁波频率是100-205kHz,而PMA则使用频率为277-357kHz的电磁波。

  2015年,A4WP与PMA在宣布合并,并更名为AirFuel联盟,联手力拼无线充电市场。至此,无线充电标准之争也从三足鼎立(WPC、A4WP、PMA)格局演变为两强争霸态势(WPC、AirFuel)。

 

  WPC联盟的Qi标准需要一个充电板,然后需要对准才能充电。从用户体验来看,对准和插线是差不多的。以高通和Intel为首的AirFuel联盟推出的标准希望在一个大平面上都可以充电,但是技术很不成熟,现在还没有产品采用,WPC联盟为目前主流的技术方向,未来可能改进成AirFuel联盟所倡导的自由位置的技术特点。

  现在WPC联盟的规模大,同时2017年2月份,苹果加入WPC联盟,带动很多产品向WPC战队靠拢,包括奥迪,宝马等车上的应用,家居产品的应用。

 

  效率、功率、发热、超薄等技术问题逐渐攻克。目前,Ti、IDT、松下推出成型的方案,充电电流可达800mA,配上合适的感应线圈效率可达70%以上。

  多模化在不改变两大标准的情况下降低了产业化门槛。高通、英特尔、联发科等处理器大厂,德州仪器、博通、IDT等独立晶片厂,以及致伸、十铨等模组厂,都在推广兼容磁感应与磁共振接收器的多模无线充电系统单晶片(SoC),期待抢占无线充电市场商机。

  预计到2024年,无线充电市场规模达150亿美元。据IHS数据,2016年全球无线充电接收端产品出货超过2亿件,其中与智能手机相关的接收端出货超过1.6亿件,超过8000万件无线充电发射端与其配售。

  预计2017年将有3.25亿无线充电产品,其中智能手机约有3亿,而其无线充电功能都用到了Qi技术。另外,发射端约有0.75亿规模。

  预计到2020年,无线充电接收端出货量将突破10亿件,发射端在2021年也将达约5亿件的规模。根据IHS的预测,全球无线充电市场规模将从2015年的17亿美元增长至2024年的150亿美元,年复合增长率达到27%。

 

  产业链逐渐成熟,国内厂商切入线圈磁材模组

  无线充电分为发射端和接收端,发射端包括芯片、振荡器、功率放大器、线圈、PCB、被动器件、电子变压器、结构件等。接收端又可以分成芯片和模组两个大部分。

 

  无线充电产业链主要包括方案设计、电源芯片、磁性材料、传输线圈、模组制造。电源芯片、磁性材料以及传输线圈是整个无线充电产品最为关键的三大零部件,不管是技术含量还是产品附加值都相对较高。

  而相比之下,模组制造环节的技术含量相对较低,与其他电子零部件的制造工艺相差不大,国内厂商在这一环节向来具有优势,能够快速切入。

 

  无线充电产业主要的利润中心是方案设计公司和电源管理芯片厂商。

  其中方案设计公司利润占比达到了32%,电源管理芯片公司利润占比达到了28%,磁性材料公司利润占比达到了20%,传输线圈公司利润占比为14%,而模组制造厂商的利润占比只有6%。

  如果以发射端和接收端来计算的话,那么利润则主要在于发射端,发射端的利润占比超过60%,而接收端利润占比只有30%左右。

 

  芯片:多模化发展,国外厂商垄断

  电源芯片主要包含发射端Tx和接收端Rx芯片,Tx负责将输入电源按照特定频段的无线电信号(Qi、PMA、A4WP均规定了不同的频段)发送给对方,Rx负责将无线电信号转换为电能,从而完成充电过程。

 

  目前IDT已经能够提供Qi、PMA、双模(Qi+PMA)和Airfuel等多种标准的解决方案;TI最初主要是基于Qi标准,目前已经支持Qi1.2标准,同时也提供WPC协议的发射端和接收端以及PMA的接收端方案;MTK则针对WPC的Qi标准和Airfuel的Rezence标准都有相应的解决方案。

  无论是接收端还是发射端,芯片市场主要是被国外芯片厂商所垄断,如高通、博通、TI、IDT、NXP还有台湾的MTK等,如三星S7,其发射端控制芯片采用的是IDTP9035A芯片,而接收端则是采用IDTP9221芯片。

  根据充电头网报道,预计小米、华为也将采用IDT无线充电方案。iPhone8无线充电发射端的芯片则是由TI公司提供。

  值得一提的是,在接收端,高通、MTK等处理器厂商的芯片是集成在处理器中,而IDT、NXP、TI、博通等主要是作为一颗单独的芯片。iPhoneX、iPhone8和iPhone8Plus的接收端芯片由博通供应。

 

  充电线圈:发射端单线圈到多线圈,接收端FPC到密绕

  无线充电的接收端和发射端都需要充电线圈,接收端对体积要求更明显,发射端对功率和散热考虑更多。

  接收端线圈分为FPC和铜线绕线圈,其中FPC相对更薄、尺寸更小,但是功率低,而铜线绕线方案产品尺寸则要大一些,不过其可以实现更高的功率,充电效率也更高。

  发射端线圈层数有单层和多层之分,线圈又有单线圈和多线圈之分,而磁体主要有软磁体和永磁体两种。通过是采用磁吸的方案提高对准精度,再通过增大线全尺寸和数量来提高无线充电的覆盖范围。

 

  三星S8接收端采用的是FPC+线圈方案,发射端采用铜线绕线方案。三星发射端从最初三星S65W升级到Note59W,再将单线圈设计升级到S7双线圈9W设计,直到最新发布的S8再次功能升级到三线圈设计,实现可折叠式无线充电板设计,使得消费者无线充电体验更加便利。

 

  苹果iPhone8/X无线充电接收端采用的是FPC+线圈的方案。苹果即将推出的AirPower充电枕,可支持多个设备充电,推测内部应该有多个线圈组成,这些线圈笼盖了充电座的大部门区域。

  2018年苹果的下一代iPhone无线充电接收端预计将采用线圈方案。

  无线充电传输线圈的设计和制造与无线充电效率密切相关,线圈的设计需要上下游的密切配合,并且具有很高的客户定制化特征。主要的进入壁垒在于厂商的精密加工水平以及与上下游的衔接能力。

  线圈做的好的国外企业有TDK、MURATA(村田)、松下等,国内企业的代表有立讯精密、信维通信、顺络电子等。此外,线圈制造过程中需要数控绕线设备,这方面田中精机的产品具有紧密的加工水平,同时能够满足定制化需求。

 

  磁性材料:柔软超薄铁氧体or纳米晶

  无线充电器主要用到的磁性材料有:钕铁硼永磁体、NiZn铁氧体薄磁片、MnZn铁氧体薄磁片、柔性铁氧体磁片;用软磁铁氧体材料制作的各种隔磁片作为无线充电技术的主要部件,在无线充电设备中起增高感应磁场和屏蔽线圈干扰的作用。

  无线充电器对软磁铁氧体材料机能和产品尺寸、可靠性等要求较高,接收端对其要求更高。

 

  模组制造:发射端壁垒较低,接收端考验设计

  由于发射端(充电板)尺寸和材料不受限制,壁垒很低,能做的厂商很多。

  发射端模组制造的技术含量和附加值相对较低,是最容易切入的环节,立讯精密、信维通信、硕贝德、顺络电子及多家代工厂都可以完成。

 

  在智能手机轻薄化的趋势下,手机内部空间越来越小,零部件集成度越来越高,对手机零部件厂商的设计以及集成制造水平都提出了更高的要求。

  接收端模组要求体积小、集成度高,设计时要兼顾手机内部电磁兼容,还要考虑手机外壳设计,因此设计和制造难度较大。在接收端模组制造方面,立讯精密、信维通信具备集成优势。

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