有線快充走向百瓦時代

看點：中國廠商的不懈推動下，“五福一安”已經(jīng)成為歷史。

手機功耗提升和手機電池容量受限催生快充解決方案，通過充電頭/電池/數(shù)據(jù)線及接口三方配合，快充已由過去傳統(tǒng)高壓低電流和低壓高電流方案，走向高電流高電壓融合方案，OPPO/VIVO/小米均于今年7月推出百瓦以上快充。此外，主流廠商通過GaN開關(guān)、平板變壓器等使快充變得更便攜，通過VC液冷散熱、石墨烯、高導散熱凝膠等使快充變得更安全。 無線充電是最近三年新興的充電方式，國產(chǎn)廠商率先推出 20W 以上的高功率無線快充，今年小米/華為/OPPO 已推出 40W 以上產(chǎn)品。在散熱方面，手機廠商采用主動散熱（風扇）+被動散熱（半導體制冷）結(jié)合方案，65W 產(chǎn)品溫度可以控制在 40℃以內(nèi)；在使用體驗方面，小米近期推出智能追蹤無線充電器，可實現(xiàn)隨意放置功能。 我們推薦民生證券的研究報告，揭秘手機快充行業(yè)的最新發(fā)展情況。 本期內(nèi)參來源：中國聯(lián)通 原標題：《 快充新“賽道”，行業(yè)勢不可擋 》作者：王芬

有線快充走向百瓦時代

1、 手機能耗提升，推動快充功率走向百瓦時代

手機能耗需求及鋰電池性能限制催生快充方案。（1）能耗需求：智能手機在 CPU 運算處理性能、屏幕分辨率及寬帶無線網(wǎng)絡通信等方面的不斷升級將使得手機耗電量相應提升。（2）手機電池限制：從近幾年幾大主流手機品牌所發(fā)布的手機來看，手機電池容量均有所提高。但受限于鋰電池本身物理特性以及手機機身大小、重量、散熱性能、成本等因素，手機電池容量整體增速較慢。因此，快充成為了提高電池續(xù)航能力的有效解決方案。

▲手機主要耗電來源

▲各品牌每年新發(fā)布手機電池容量（單位：mAh）

快充過程包含三階段，恒定電流充電的持續(xù)時間及峰值電流大小是影響快充性能的主要因素。 （1）預充電：對過放電池進行恢復性充電，使電池恢復活性，防止過高電流損壞電池。 （2）恒定電流充電（快充）：當電池電壓達到預充電電壓閾值后，對電池進行大電流恒流充電。在此充電階段中，電池電量快速增加，電壓不斷增大，電流保持不變。 （3）恒定電壓充電（涓流充電）：當電池電壓達到電壓閾值后，電壓不再增大，電流逐漸減小，以涓流充電的形式將電池電量充滿。由此可見，快充主要體現(xiàn)在恒定電流充電階段。因此，恒定電流充電階段的持續(xù)時間及峰值電流大小是影響快充性能的主要因素。

▲快充方案的主要充電環(huán)節(jié)

傳統(tǒng)快充方案包括高壓低電流、低壓高電流。（1）高壓低電流：在充電器、充電線等接口最大承載電流的限制下，充電器輸出高電壓以提高傳輸功率。再在手機端通過降壓電路將高壓低電流轉(zhuǎn)換為電池可承受的低壓高電流進行大電流充電。（2）低壓高電流：打破接口承載電流的最大限制，充電器直接輸出高電流到手機電池端進行大電流充電。相較于高壓低電流方案，低壓高電流方案對硬件的物理屬性要求更高，因此其成本更高，兼容性較差。但由于傳統(tǒng)降壓電路效率較低（約 90%），所以低壓高電流方案發(fā)熱損耗更少，充電效率更高。

▲快充的兩種傳統(tǒng)方案

▲ 兩種傳統(tǒng)快充方案的主要工作模式

▲高壓低電流方案與低壓高電流方案對比

快充趨勢下，手機品牌廠商、第三方充電頭品牌廠商爭相通過技術(shù)升級推行具有更大功率、更安全、更便攜的快充產(chǎn)品：

▲主流手機品牌廠商及第三方充電頭品牌廠商推出的快充產(chǎn)品及其搭載的核心技術(shù)

更大功率：快充功率的提升由充電器、數(shù)據(jù)線、終端電池協(xié)同完成。一方面，電芯、數(shù)據(jù)線、接口的不斷優(yōu)化將使得整個充電環(huán)節(jié)可以承受更大的充電電流和電壓；另一方面，電荷泵技術(shù)能夠?qū)⒔祲弘娐返碾妷恨D(zhuǎn)換效率提高至接近 100%，從而以極低的損耗實現(xiàn)更大功率的快充方案。在此基礎(chǔ)上，快充將不再局限于兩種傳統(tǒng)的方案，高壓高電流方案將成為來快充的主流發(fā)展方向。

▲實現(xiàn)更大功率快充的解決方案

OPPO 125W 超級閃充通過接口、線纜、電池三方協(xié)同，實現(xiàn) 20V6.25A 的高壓高電流充電方案。為了承載這樣的高壓高電流： （1）在接口端，OPPO 對接口處負責供電的針腳進行了更大接觸面積的設計； （2）在線纜端，除了加粗設計之外，OPPO 還定制了 E-marker 加密線纜，僅在識別到加密信息之后才可支持高達 6.25A 的電流，防止不合格第三方數(shù)據(jù)線威脅用戶使用安全； （3）在電池端，OPPO 通過并聯(lián)三電荷泵（轉(zhuǎn)換效率高達 98%）的方案進行電壓轉(zhuǎn)換，防止電荷泵過載，通過串聯(lián)雙 6C 電芯使得電芯能夠?qū)ν獬休d 10V12.5A 高壓高電流，同時通過多極耳技術(shù)進一步降低電芯阻抗，最小化充電過程中的發(fā)熱情況。

▲OPPO 125W 超級閃充簡化示意圖

更便攜：GaN 開關(guān)適應于高頻率和高功率工作環(huán)境，是實現(xiàn)更小、更高效快充方案的重要組成：第三代半導體材料 GaN 相較于傳統(tǒng) Si 半導體材料擁有更高的電子遷移速度，因此 GaN 具有更高的工作頻率，更適用于高頻率工作環(huán)境。根據(jù)電磁感應定律，變壓器次級產(chǎn)生的感應電動勢（充電器提供的充電電壓）與變壓器線圈匝數(shù)、磁通量和電源頻率成正比。 所以，GaN 開關(guān)充電器能夠通過更大的開關(guān)頻率減少變壓器線圈匝數(shù)，從而減小充電器體積。此外，GaN 作為寬禁帶材料（即帶隙高達 3.4eV），其擊穿電壓更高，能承載的功率更高，更適宜作為高功率輸出材料，從而實現(xiàn)更低開關(guān)損耗、更高效的充電器。 OPPO 50W 超閃餅干充電器通過 GaN 開關(guān)、鉗位二極管、平板變壓器及脈沖充電等技術(shù)將大功率快充充電器的體積縮小到極致。OPPO 50W 超閃餅干充電器不僅使用了 GaN 開關(guān)，還使用高頻平板變壓器替代傳統(tǒng)體積較大的線圈式變壓器、利用體積更小的航空級器件鉗位二極管對電路進行過壓保護、通過脈沖充電方案替代傳統(tǒng)充電器中體積巨大的電解電容設計，將快充充電器的便攜性做到極致。

▲實現(xiàn)更便捷快充的解決方案

▲ 小米 GaN 快充與小米普通快充相比，體積更小

▲三代半導體材料特性對比

更安全：快充功率的不斷提升伴隨著對充電環(huán)節(jié)安全性的更高要求，其中最重要的就是散熱和溫度控制。一方面，VC 液冷散熱、石墨烯、高導散熱凝膠等具有突出導熱性能的新材料、技術(shù)不斷地應用在終端電池的物理散熱中。另一方面，廠家在推出更大功率快充時也相應搭配了完整的溫度控制解決方案。通過溫度傳感器、溫控芯片、智能充電模式、硬件過載保護機制等技術(shù)全方位保障快充的應用安全。

▲ OPPO 125W 超級閃充的 5 重安全防護機制

2、快充技術(shù)協(xié)議兼容性不斷增強，私有協(xié)議逐步走向開放

快充技術(shù)包括從充電器到設備的一整套快充方案設計，充電協(xié)議為快充技術(shù)的一部分，協(xié)議規(guī)定了設備和充電器的通信方式。目前市面上的主流快充技術(shù)廠商有五家，分別為高通、聯(lián)發(fā)科、華為、OPPO 以及 USB-IF 協(xié)會。各家快充技術(shù)下有自己的通信協(xié)議，高通、聯(lián)發(fā)科、USB-PD 的通信協(xié)議為公有協(xié)議（對外出售或免費公開），華為、OPPO 的通信協(xié)議為私有協(xié)議（手機廠商自用），設備和充電器只有在成功進行協(xié)議握手后方能開啟快充。握手過程由充電器或手機中的某一方主動發(fā)起，另一方根據(jù)所收到的信息做出反應。 協(xié)議通信方式可以分為三種：基于 D+D-線的通信模式、基于 VBUS 線的脈沖電流指令以及基于 CC 線的 BMC 編碼通信。D+D-線通信是通過在 D+D-端施加不同的電壓實現(xiàn)的，每組不同的電壓值對應適配器的不同電壓輸出規(guī)格；VBUS 線通信通過在該線上傳輸不同的脈沖電流信號實現(xiàn)，設備通過發(fā)送脈沖電流信號請求充電器調(diào)升或調(diào)降電壓；CC 線通信指設備和充電器通過在該線上互相傳輸 BMC（Bi-phase Mark Code）編碼進行電壓電流規(guī)格的請求。

▲OPPO 的快充協(xié)議握手流程圖

▲ 五家主流快充技術(shù)的通信方式

趨勢一：快充技術(shù)方案逐步實現(xiàn)對 USB-PD 協(xié)議的兼容。 2016 年起，各家快充技術(shù)對 USB-PD 協(xié)議的兼容性增強，USB-IF 協(xié)會致力于統(tǒng)一快充市場。由于各家快充技術(shù)相互獨立，搭載不同快充技術(shù)的手機需要配備特定的充電插頭甚至數(shù)據(jù)線，給消費者的使用帶來了極大的不便，USB-IF 協(xié)會希望通過協(xié)議兼容達到一臺充電器可以為多部設備快充的目的。由于 USB-IF 協(xié)會負責 USB 接口的定義，能夠?qū)f(xié)議通信起到一定的強制作用，各快充技術(shù)廠商業(yè)也為了提升消費者使用體驗而選擇兼容其他協(xié)議。2016 年起，各家快充技術(shù)逐漸實現(xiàn)對 USB-PD 協(xié)議的兼容。

▲有線快充的主要廠商/協(xié)會的充電技術(shù)及充電協(xié)議

CC 針腳。引入 CC 針腳有兩種方式，一是直接采用 Type-C 接口，二是在 Type-A 接口的基礎(chǔ)上進行改造，加入 CC 針腳。

▲USB Type-A 接口與 USB Type-C 接口對比示意圖

USB-PD 協(xié)議預先定義了五組電壓電流參數(shù)，其他快充技術(shù)廠商在兼容 USB-PD 協(xié)議時可以選擇直接采用 PD 協(xié)議預定義的參數(shù)，也可以自定義瓦數(shù)。為了滿足各快充廠商對不同的充電瓦數(shù)的要求，USB-IF 協(xié)會在 USB-PD 技術(shù)規(guī)范中引入 PPS 功能。 2017 年，USB-IF 協(xié)會發(fā)布 PD 3.0 version 1.1，在原有的 PD 3.0 技術(shù)規(guī)范中填加 PPS（Programmable Power Suppply）可編程電源功能，提升對電壓電流的調(diào)控精度，達到 20mV/step 的電壓調(diào)控以及 50mA/step 的電流調(diào)控，使得各廠商在使用非 USB-PD 預設的電流電壓參數(shù)時可以實現(xiàn)高效率充電，進一步推動了對 USB-PD 協(xié)議的兼容。

▲USB-PD 協(xié)議電壓電流參數(shù)

▲USB-PD PPS 動態(tài)微調(diào)電壓

趨勢二：私有協(xié)議正逐步走向開放，華為、OPPO 開放快充技術(shù)授權(quán)。華為、OPPO 先后開放快充技術(shù)授權(quán)，被授權(quán)廠商將可以生產(chǎn)支持相應快充技術(shù)的芯片及配件。華為于 2017 年 12 月公開快充技術(shù)，供充電器生產(chǎn)商、協(xié)議芯片廠商等免費使用，目前已通過授權(quán)的協(xié)議芯片廠商包括立锜科技、偉詮電子、天鈺科技、南芯科技等。2018 年 11月，OPPO 宣布對外授權(quán) VOOC 閃充技術(shù)，目前共有 23 家企業(yè)獲得相關(guān)授權(quán)。

▲通過授權(quán)的芯片公司及下游充電器產(chǎn)品應用

趨勢三：協(xié)議兼容性增強、私有協(xié)議逐步開放，一對多充成為可能?？斐浼夹g(shù)對協(xié)議的兼容性增強，手機端可以支持的快充協(xié)議逐步增多。如華為、OPPO 一類擁有自己快充技術(shù)的手機廠商開始對公有協(xié)議進行兼容，消費者使用支持公有協(xié)議的充電插頭即可實現(xiàn)快充。但這種兼容仍存在一定的局限性，出于安全考慮，手機廠商一般會選擇兼容低功率的公有協(xié)議，想要達到最高瓦數(shù)充電仍需使用特定的充電插頭。 私有協(xié)議逐步開放授權(quán)，一臺充電器可以支持不同快充技術(shù)的手機快充。私有協(xié)議開放授權(quán)后，協(xié)議芯片廠商可以設計支持私有協(xié)議的協(xié)議芯片，充電器廠商可以生產(chǎn)支持私有協(xié)議的充電插頭，進而滿足更多設備的供電需求。

▲各品牌手機支持的快充協(xié)議數(shù)量不斷提升

3、 競爭格局：產(chǎn)業(yè)鏈由國內(nèi)企業(yè)主導，代工行業(yè)集中度較低

有線充電產(chǎn)業(yè)鏈上游為電子元器件及 IC 供應商，下游為有線充電器代工廠、品牌商。上游電子元器件供應商主要來自國內(nèi)企業(yè)，電阻電容生產(chǎn)商包括艾華集團，氮化鎵 MOS 管生產(chǎn)商包括三安光電等，IC 供應商主要為國外企業(yè)如德州儀器，國內(nèi)企業(yè)包括圣邦股份、富滿電子；下游代工廠如賽爾康、奧海科技，品牌商如安克、墨菲等。

▲有線充電產(chǎn)業(yè)鏈

充電器價值結(jié)構(gòu)中，芯片類產(chǎn)品占比較高。有線充電器中，芯片屬于價值含量較高的部分，約占整個充電器成本的 10%。芯片部分市場多為國外廠商壟斷，如德州儀器、Power Integrations、意法半導體等，國內(nèi)企業(yè)在技術(shù)方面仍與國外廠商有著較大的差距，廠商分散度高且規(guī)模小。 全球模擬類 IC 市場為國外廠家壟斷，國內(nèi)廠家逐漸崛起。模擬類 IC 可分為信號鏈類和電源管理類。據(jù) IC Insights 統(tǒng)計數(shù)據(jù)，德州儀器銷售額位列第一，占全球市場的 19%，公司針對個人電子產(chǎn)品的模擬類 IC 銷售約占公司營收的 23%；ADI 位列第二，占全球市場的 10%，針對個人電子產(chǎn)品的模擬類 IC 銷售約占公司營收的 13%；英飛凌位列第三，占全球市場的 7%，電源管理方面業(yè)務收入約占公司營收的 30%。 全球范圍內(nèi)，國外廠家占據(jù)電源管理芯片 90%的市場；在國內(nèi)，有 80%的電源管理 IC 市場被國外廠家占據(jù)。圣邦股份、富滿電子等中國本土電源管理芯片廠商逐漸崛起，產(chǎn)品由低功率向中高功率發(fā)展，逐步走向國產(chǎn)替代。

▲普通有線充電器各零部件價值占比

▲ 2019 年全球模擬 IC 市場格局

賽爾康在充電器代工領(lǐng)域具有絕對優(yōu)勢，但代工市場總體集中度較低。2019 年充電器代工市場中賽爾康處于首位，出貨量在 2 億左右，占據(jù) 11%的份額；奧海科技為第二大企業(yè)，市場份額約為 6%。其他代工企業(yè)主要包括 Dongyang E&P（韓國）、偉創(chuàng)力、飛宏科技、雅達電子、光寶科技等，均有知名手機、電腦廠商作為企業(yè)客戶。

▲各主要充電器代工廠業(yè)務及客戶情況

自有品牌充電器市場競爭較為集中。貝爾金、安克、Incipio、Jasco、Atomi、360 Electrical、飛利浦、 Aukey、 IClever、 Scoshe 為全球前十大自主品牌充電器廠商，2016 年占據(jù)全球自有品牌充電器銷量的 43%。

▲各手機品牌廠商及自主品牌廠商有線充電產(chǎn)品

▲各手機廠商及自主品牌廠商的充電寶產(chǎn)品

4、 市場空間：快充滲透率逐年提升，無線市場蓄勢待發(fā)

2022 年快充市場空間達 986 億元，未來三年 CAGR 為 40%?？斐涫袌鲈鲩L驅(qū)動力主要來自滲透率提高（即 10W 以上占比）。根據(jù)我們測算，2022 年整體有線充電器市場空間為 1081億元，其中快充 986 億元，2020-22 年 CAGR 為 40%。

▲有線充電器市場空間

核心方法：采取“充電市場空間 = 各功率充電器出貨量×ASP”的方式預測。其中，手機充電器出貨量=原配充電器+向第三方購買量（假設為 30%手機出貨量），可穿戴設備和電腦充電器出貨量=終端設備出貨量。同時，將充電器分為四個檔位：5-10W（蘋果手機+大部分千元機+可穿戴）、10-30W（安卓中高端手機）、功率 30W 以上（安卓中高端手機+電腦）、GaN 工藝快充（安卓中高端手機）。 核心假設：（1）各單位出貨量比例：根據(jù)我們統(tǒng)計，大部分千元機標配充電器仍為 10W以下普通充電器，1500 元以上 HMOV 多搭載快充（18W/22.5W30W 居多），蘋果除高端機型外仍標配 5V1A，三星全系列基本都是搭載 25W 快充，30W 以上閃充/搭載 GaN 開關(guān)的充電器仍只在少量高端機型配備。據(jù)此，我們假設 2019 年手機充電器 5-10W/10-30W/30W 以上分別占 45%/50%/4%/1%，且快充比例逐年提升。（2）各檔位 ASP：根據(jù)我們統(tǒng)計，10-30W/30W以上/GaN 充電器平均售價分別在 60/120/200 元左右，我們按照 BOM 成本為售價的 50%計算，并逐年降低。

▲HMOV 千元機配備充電器功率梳理

▲各手機廠商在售 10-30W 充電器價格

無線充電：國內(nèi)廠商推動無線充電走向快充時代

1、 電磁感應為主流技術(shù)，使用場景有別有線充電

以“電磁感應定律”為原理，電磁感應技術(shù)占無線充電市場主導地位。（1）技術(shù)原理：無線充電板通過電磁感應給手機線圈供電。閉合線圈通入交流電時，交流電會在空氣中激發(fā)出變
化的磁場，使另一個線圈感應出交流電，從而實現(xiàn)電流的隔空轉(zhuǎn)移。以手機無線充電板為例：轉(zhuǎn)換器將市電轉(zhuǎn)化為無線充電板可用的低壓交流電通入充電板內(nèi)的閉合線圈以產(chǎn)生磁場。當手機與充電板靠近時，手機內(nèi)的線圈感應出交流電，經(jīng)整流后轉(zhuǎn)化為直流電進行充電。（2）主導市場地位：憑借技術(shù)難度低、起步早、產(chǎn)業(yè)鏈完善等優(yōu)勢，電磁感應式無線充電設備在 2017年就已占據(jù)整個無線充電市場的 85%。在手機等小功率充電市場，電磁感應占比近 100%；在電動汽車等大功率充電市場，電磁感應和電磁共振兩種技術(shù)均有采用。

▲電磁感應原理圖

▲ 手機無線充電方案

電磁感應技術(shù)存在充電距離短、位置要求嚴苛的缺點。（1）充電距離短：電磁感應出的磁場發(fā)散性強，磁場強度隨距離增大迅速衰減，所以手機必須與無線充電板保持較近距離（毫
米以內(nèi)）才會有較高的傳輸效率。（2）擺放位置要求精準：由于磁場的輻散發(fā)射特性，送電線圈只有與受電線圈對準時才可實現(xiàn)高效電能傳輸。因此，手機與無線充電板錯位時將無法進行正常充電。

▲電磁感應充電效率隨距離衰減圖

電磁感應技術(shù)目前已大量使用于接觸式無線充電場景。目前電動牙刷、手機、可穿戴設備等均采用電磁感應式無線充電技術(shù)。在許多公共場景中電磁感應技術(shù)也得到了廣泛運用，如將供電裝置以無線充電板的形式內(nèi)嵌在辦公桌、餐桌、汽車等場景中。

▲ 餐桌內(nèi)嵌無線充電場景

電磁共振技術(shù)采用“共振”原理提高能量傳輸效率，具有三大核心優(yōu)勢。電磁共振式無線充電技術(shù)通過精密的線圈設計使兩個線圈具有相同的共振頻率，從而獲得最大的能量傳輸效率。 核心優(yōu)勢：（1）傳輸距離更長：電磁共振技術(shù)的有效充電距離達到了數(shù)厘米遠； （2）擺放位置更靈活：電磁共振技術(shù)對設備的擺放位置要求較寬松，無需精準接觸，應用場景更靈活； （3）多設備同時充電：在前兩個核心優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，電磁共振技術(shù)可以實現(xiàn)一對多同時充電。因此，電磁共振技術(shù)在性能上可以視作電磁感應技術(shù)的改良方案。

▲電磁共振技術(shù)原理圖

電磁共振技術(shù)存在遠距離充電效率有限、技術(shù)成本高的劣勢，在消費電子市場尚未普及，但在中、微型功率電子市場具有獨特潛力。 劣勢：（1）遠距離傳輸會降低充電效率：目前，手機、可穿戴設備等小型設備僅能做到5cm范圍內(nèi)的5W電磁共振式無線充電，雖然相比電磁感應式無線充電有所提升，但技術(shù)成熟程度還遠達不到商用要求； （2）技術(shù)成本高：電磁共振技術(shù)的電路復雜且共振頻率調(diào)校對技術(shù)要求較高，產(chǎn)品成本高昂，能夠?qū)崿F(xiàn)該技術(shù)的公司較少。應用場景：消費電子無線充電市場上幾乎沒有電磁共振技術(shù)的身影，僅有戴爾Latitude 7000筆記本等少量數(shù)碼產(chǎn)品使用了電磁共振技術(shù)。雖然目前電磁共振技術(shù)仍不成熟，但其厘米級傳輸距離也有特定應用場景，如向PC、TV、家用電器此類具有中等功率、內(nèi)部供電模組離墻面較遠的電子產(chǎn)品供電，或是向微小功率、位置較固定的小型傳感器供電。

2、 無線充電發(fā)展趨勢：更高功率、更強散熱及更靈活使用

蘋果與三星最先發(fā)布無線充電手機，但 20W 以上的高功率無線快充由國產(chǎn)廠商率先推出。蘋果于 2017 年發(fā)布支持 7.5W 無線充電的 iPhone X，之后一直沒有增大功率。三星于2016/2019/2020 年分別推出支持 10W/12W/15W 的無線充電手機，一直保持慢速增長。近三年來功率增長較為迅速的是國內(nèi)的華為、小米、OPPO 等廠商，華為于 2018/2019/2020 年分別推出了支持 15W/27W/40W 無線充電的手機，小米于 2018/2019/2020 年分別推出了支持10W/30W/50W 無線充電的手機，OPPO 于 2020 年連續(xù)推出了支持 40W/65W 無線充電的手機，一加于 2020 年推出了支持 30W 無線充電的手機。

▲主流廠商無線充電手機功率（截至 2020 年 8 月 23 日）

提升無線充電功率的三種途徑：增大充電板功率、提高線圈的傳輸效率、提高手機的接收負荷能力。無線充電系統(tǒng)由充電板、線圈組合、手機組成。增大充電板功率的方法有：（1）增加線圈數(shù)量，如 OPPO 采用并聯(lián)雙線圈方案，成倍提高充電功率；（2）減小充電板電路器件的內(nèi)阻、導通損耗； 提高線圈組合傳輸效率的方法有：（1）減少線圈內(nèi)阻的損耗，如小米采用多股繞線技術(shù)，通過削弱線圈的趨膚效應以降低線圈電阻；（2）增強磁場耦合性能，如小米采用了具有較高磁導率的納米晶材料，使感應磁場分布更集中。 提高手機接收負荷能力的方法有：（1）采用電荷泵技術(shù)，如 OPPO 的并聯(lián)三電荷泵方案，小米的單層級電荷泵方案。（2）提升電芯數(shù)量與質(zhì)量，如小米 10 采用了雙電芯方案在手機中放入了兩塊電池，OPPO 改進電芯質(zhì)量，采用 6C 電芯提高電池負荷能力。

▲OPPO 并聯(lián)雙線圈方案

▲ 小米多股繞線技術(shù)

大功率方案主要通過私有協(xié)議實現(xiàn)，公有協(xié)議 WPC 也逐漸走向大功率化： 公有協(xié)議之 Qi 標準：基于無線充電磁感應和磁共振技術(shù)，適用于 90%無線充電產(chǎn)品。Qi 標準是由無線充電聯(lián)盟 WPC 制定的短距離低功耗無線感應式充電標準。Qi 標準以電磁感應式無線充電技術(shù)為主，由于電磁感應式技術(shù)是目前無線充電的主流技術(shù)方案，所以 Qi 標準也相應覆蓋了目前市場上絕大多數(shù)的無線充電設備。 公有協(xié)議之 AirFuel 標準：專注無線充電磁共振和射頻技術(shù)，提供最多樣化應用方案。AirFuel 標準推行的磁共振技術(shù)能同時對多個設備充電，最大充電距離可達 5 厘米；射頻技術(shù)更能夠支持幾厘米到一米范圍內(nèi)的低功率充電，在充電空間上更為靈活，從而更好地應用在特定充電場景，如：可穿戴設備、醫(yī)療設備、電子汽車等領(lǐng)域。

▲Qi 標準與 AirFuel 標準對比

大功率無線充電方案主要通過廠商私有協(xié)議實現(xiàn)，WPC 將推行更高功率 Qi 新標準。目前市場上主要的無線快充產(chǎn)品均兼容 Qi 標準，但手機廠商主推的高功率無線充電方案均依靠私有協(xié)議實現(xiàn)。Qi 標準下的最大充電功率無法滿足許多無線充電產(chǎn)品的功率需求，通用 Qi 標準未能有效規(guī)范和統(tǒng)一無線充電行業(yè)的充電協(xié)議。但為了適應高速發(fā)展的大功率無線充電協(xié)議，WPC 也著手定義 30W 到 120W 的 Qi2.0 標準。

▲各手機品牌系列產(chǎn)品所支持的私有協(xié)議功率及 Qi 標準功率

增大功率帶來的溫度上升會對手機健康產(chǎn)生損害。交流電通過發(fā)射段的線圈時，線圈的電阻在電流的作用下產(chǎn)生熱量，充電功率越高產(chǎn)生的熱量也就更多。如果熱量不能及時排出，會對整個供電電路元器件的性能、安全性、手機電池健康程度產(chǎn)生負面影響。無線充電功率從5W 增大到 65W，產(chǎn)生的熱量也在不斷增加。如何在增大充電功率的同時提升散熱效率成了手機進入快充時代必須要克服的問題。 提升散熱效率的方式有半導制冷器（被動）、風扇（主動）等。業(yè)界會選擇其中一種方式或結(jié)合兩種方式來對無線充電板進行散熱。小米采用了散熱風扇+散熱片方案；一加、華為采用了散熱風扇方案、OPPO 采用了蝶翼風扇+半導體制冷器方案。

▲主流廠商無線充電器功率（截至 2020 年 8 月 23 日）

典型方案如 OPPO 的 65W AirVooc，采用了風冷+半導體制冷器的主被動散熱方案。充電板板與手機的熱量先被 TEC 半導體制冷器（14）傳遞到風道區(qū)域，然后風扇（17）從進風（18）吸入外界空氣，從出風口（15）將熱量帶出，從而將充電溫度控制在 40℃以下。其中半導體制冷器是利用半導體電偶通電時，一端吸熱一端放熱的現(xiàn)象制成。

▲OPPO 65W AirVooc 設計圖

線圈移動、多線圈疊加方案改善了需要用戶精確擺放、只能一對一充電的問題。當用戶沒有將手機與充電板精準對齊放置時，線圈之間的水平錯位會導致手機充電效率低下、充電板發(fā)熱嚴重。并且目前充電板一次只能給一個設備充電，為了改善用戶體驗，廠商采取了線圈移動與多線圈疊加兩種方案來解決對齊放置問題。

▲多線圈疊加與移動線圈方案實現(xiàn)的功能與具體產(chǎn)品

小米采用線圈移動方案實現(xiàn)了手機隨意擺放功能。其推出的智能追蹤無線充電器配備了檢測電路用來探測手機的擺放位置，并使用 X 軸 Y 軸電機控制充電板內(nèi)線圈的移動，從而自動跟蹤到手機線圈處進行精準對位。 國外廠商通過多線圈疊加方案實現(xiàn)一對多同時充電功能。國外廠商 Native Union 采用在一塊充電板內(nèi)并列放置雙個線圈的方案，實現(xiàn)了同時對 iPhone、Airpods 兩個產(chǎn)品進行無線充電，克服了電磁感應技術(shù)只能一對一充電的弊端。

▲小米智能追蹤無線充電器線圈移動方案

▲ Native Union 雙線圈疊加方案

蘋果的一代 AirPower 利用多線圈疊加方案為了實現(xiàn)“多單位，隨便放”的充電效果。蘋果在 AirPower 內(nèi)部分層堆疊了 22 個感應線圈，使得無論如何放置手機都有線圈與之對應，并且多個線圈可以同時為多個產(chǎn)品充電。但是出于發(fā)熱和充電效率較低的考量，蘋果未將這款產(chǎn)品公開發(fā)售。

▲蘋果 AirPower 多線圈疊加方案

3、 國內(nèi)廠商積極布局上下游產(chǎn)業(yè)鏈，代工企業(yè)競爭激烈

在技術(shù)支撐、政策導向、終端需求的帶動下，無線充電市場迅速成長。從整個市場結(jié)構(gòu)來看，可以分為上游無線充電設備資源供應商、下游無線充電器代工廠、無線充電器品牌商。在本段中，我們將基于無線充電發(fā)射端（產(chǎn)品對象為充電器），重點關(guān)注資源供應商和品牌及 OEM成品生產(chǎn)商的競爭格局。

▲無線充電市場總覽

（1）產(chǎn)業(yè)鏈上游供應商： 無線充電產(chǎn)品模組的生產(chǎn)主要有五個環(huán)節(jié)：方案設計、電源芯片、磁性材料、線圈、模組制造。其中方案設計和電源芯片環(huán)節(jié)有著較高的技術(shù)壁壘和利潤率，以國外龍頭廠商為主。磁性材料和線圈也是無線充電設備的關(guān)鍵零部件，對技術(shù)要求略低，海內(nèi)外廠商均有參與。模組制造環(huán)節(jié)工藝相對簡單，利潤空間不大，但是國內(nèi)廠商的競爭優(yōu)勢所在。

▲無線充電模組各環(huán)節(jié)概況

方案設計：方案設計是無線充電產(chǎn)業(yè)中利潤占比最大的一環(huán)，各家充電方案設計大體相似，但方案的優(yōu)劣會影響功率的損耗以致影響充電效率。方案設計以前主要由蘋果、IDT、TI（最早量產(chǎn)無線充電方案）等國外商家壟斷，WPC 推出 QI 標準并被引入中國后，標準的統(tǒng)一化使得行業(yè)門檻降低，芯片技術(shù)的發(fā)展也提高了方案設計的靈活性，國內(nèi)出現(xiàn)信維（方案-材料-模組一體化）、易沖無線（已經(jīng)成為市面上定頻調(diào)壓方案的代表廠商，為 RAVPower、Anker、mophie 等充電器提供解決方案）、伏達半導體（推出首款第三代充電方案）、奧海、中康惠制等表現(xiàn)出色的方案設計商。 電源芯片：電源芯片是發(fā)射端的核心部分，直接決定充電方案和充電功率，同樣技術(shù)壁壘較高（接收端相比發(fā)射端對芯片有更高的要求），主要由國外企業(yè)掌握如 IDT、TI、高通、NPX 等，呈現(xiàn)高集成度、高功率、高充電效率的趨勢。近年來國內(nèi)出現(xiàn)易沖無線、勁芯微（國內(nèi)芯片出貨量最大達百萬）、佰壹科技（成為高通授權(quán)單位）等擁有了一定客戶基礎(chǔ)的芯片廠商，且國內(nèi)廠商在性價比上往往更占優(yōu)勢。

▲國內(nèi)外芯片廠商及其主要客戶

磁性材料：磁性材料在發(fā)射端中起到屏蔽其他材料干擾和增加磁通量的作用，主要有鐵氧體、非晶、納米晶三種材料，其中非晶和納米晶磁導率更高可應用于便攜設備，鐵氧體以發(fā)射端和大功率接收端為主。雖然國外 TDK、村田等企業(yè)仍有領(lǐng)先優(yōu)勢，但我國作為最大的鐵氧體軟磁生產(chǎn)國，近年來國內(nèi)供應商如橫店東磁、天通股份、安泰科技、領(lǐng)益智造、合力泰、信維通信也積極參與其中。

▲國內(nèi)無線充電磁性材料相關(guān)廠商

線圈：為了改善無線充電的位置自由，方法之一是發(fā)射端多線圈，因而線圈需求量會持續(xù)增加。線圈生產(chǎn)技術(shù)相似，主要考驗精密加工能力和與上下游廠商的緊密連接實現(xiàn)定制化生產(chǎn)。除了TDK、村田等海外企業(yè)，我國立訊精密、順絡電子、信維通信、東尼電子、東山精密等企業(yè)也頗具競爭優(yōu)勢。

▲國內(nèi)無線充電線圈相關(guān)廠商

模組組裝：模組組裝在幾個環(huán)節(jié)中對科技水平的要求最低（接收端模組由于通常置于消費電子終端產(chǎn)品中相比于發(fā)射端要求更高），我國廠商是主要參與者，如立訊精密、信維通信、合力泰、碩貝德、領(lǐng)益智造都涉足模組制造環(huán)節(jié)。

▲國內(nèi)無線充電模塊相關(guān)廠商

市場上無線充電器主要分為消費電子品牌和第三方品牌，其中消費電子品牌的無線充電終端由代工廠生產(chǎn)，而第三方品牌產(chǎn)品部分自產(chǎn)部分來自代工。隨著無線充電市場規(guī)模擴大，無線充電器生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量眾多，競爭激烈，市場格局較為混亂。我們以下將從主要第三方品牌和代工廠的角度來梳理發(fā)射端生產(chǎn)企業(yè)。 品牌廠商：一邊原有的智能終端品牌如蘋果、三星、小米、華為等紛紛推出無線充電器，另一邊無線充電器第三方品牌廠商還是以有線充電器的品牌廠商為主，如 Belkin（排名第一的無線充電設備制造商）、mophie（主打高端市場，首個支持蘋果 7.5W 的廠家）、RAVPower、Anker 等。

▲第三方品牌廠商無線充電器產(chǎn)品一覽

代工廠：只有一些第三方品牌廠商會自行完成部分無線充電器的生產(chǎn)，其余品牌無線充電器均是代工企業(yè)生產(chǎn)，中國深圳眾多工廠扮演重要角色。現(xiàn)在代工業(yè)務較為出色的國內(nèi)企業(yè)有立訊精密、信維通信、奧?？萍肌⒑狭μ?、碩貝德等。

▲國內(nèi)無線充電終端代工廠主要客戶及生產(chǎn)情況

4、市場空間：市場空間潛力巨大，未來應用前景廣闊

根據(jù)我們預測 2022 年無線充電市場空間達 57 億美元，未來 3 年 CAGR 達到 21%。一方面，無線應用前景廣闊，滲透率逐年提升。根據(jù) IHS 統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2016 年智能手機的無線滲透率為 11%，隨著無線充電技術(shù)的不斷成熟與人們對無線充電接受度的提高，未來這一比例將大幅提升。我們預計到 2022 年，智能手機無線滲透率將達 60%，可穿戴設備無線充電方案將成為主流、滲透率將達 70%。另一方面，智能手機、可穿戴設備在未來三年均有放量趨勢。量比齊升，未來三年無線充電市場有望釋放巨大潛力。

▲無線充電市場空間預測

▲無線市場空間預測結(jié)果

具體測算方法及核心假設如下： 核心方法：采取“無線充電市場空間 = 發(fā)射端市場空間 + 接收端市場空間”的方式預測。其中，發(fā)射端市場空間 = 發(fā)射端出貨量 ×發(fā)射端單價，未來發(fā)射端出貨量通過無線充電器配置比例估計；接收端市場空間 = 終端設備出貨量 × 滲透率 × 接收端單價，終端設備包括智能手機、可穿戴設備與個人電腦。 核心假設： （1）無線充電器配置比例：即發(fā)射端出貨量占支持無線充電智能手機出貨量的比例，根據(jù) IHS 數(shù)據(jù)，2016 年該比例為 49%，我們假設未來三年該比例為 50%、60%、67%； （2）各終端設備出貨量：使用 IDC 預測數(shù)據(jù)； （3）各終端設備無線滲透率：我們假設未來三年智能手機的無線滲透率為 40%、50%、60%，可穿戴設備的無線滲透率為 55%、65%、70%，個人電腦的無線滲透率為 30%、35%、40%；（4）發(fā)射端與接收端單位價值量：隨著無線滲透率逐漸提升、技術(shù)逐漸成熟，發(fā)射端和接收端單位價值量均有下降趨勢，我們假設未來三年發(fā)射端單位價值量為 5.0、4.7、4.3 美元，不同終端設備的接收端單位價值量不同，約為 2-3 美元。

▲發(fā)射端與接收端出貨量（億件）

▲ 各終端設備接收端出貨量（億件）

手機快充，從18W到125W，僅僅用時兩年，為了不在充電上耗費更多等待時間，中國手機廠商的“激進”顯得與通信時代發(fā)展極其同步?，F(xiàn)在，5G為萬物互融多場景帶來了更豐富的場景使用，而這也大大提升了能耗的輸出需求，對手機的續(xù)航及充電提出了新的要求，快速充電變快將成為手機行業(yè)發(fā)展的主流趨勢，曾幾何時一晚才能充滿手機的時代已然過去，洗漱十分鐘完成充電將成為現(xiàn)實。5G時代，手機廠商將同時面臨更多的機會和挑戰(zhàn)。

來源：智東西

原文標題：揭秘手機快充行業(yè)！百瓦快充終結(jié)五福一安，中國廠商立功

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