導讀
NFC無線充電標準（WLC）的批準，無疑是一個重要的市場信號，未來隨著越來越多的物聯(lián)網(wǎng)設備加入，尤其是越來越多的微型低功耗物聯(lián)網(wǎng)設備的產(chǎn)生，無線充電技術將成為一個重要的趨勢。
如果給你一種最高支持1W充電功率的無線充電技術，你認為它有意義嗎？ 或許會有人調侃“這簡直是在開歷史的倒車！”的確，在40W、65W無線快充屢見不鮮的當下，對于大多數(shù)消費者來說，1W的無線充電功率似乎太過于“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)絡技術，它解決的正是數(shù)十億低功耗物聯(lián)網(wǎng)終端供電問題。 因此從技術發(fā)展的角度來看，技術不是朝著高大上的方向迭代，而是應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“近場通信”）標準官方組織NFC論壇（NFC Forum）宣布，新的“無線充電規(guī)范”（Wireless Charging Specification，簡稱“WLC”）已經(jīng)獲得批準。根據(jù)NFC論壇的解釋，WLC標準支持在NFC的設備中使用一根天線來實現(xiàn)通信和充電功能的二合一，因此目前通過這個解決方案最高僅能實現(xiàn)1W的充電速度（WLC標準的無線充電支持250毫瓦、500毫瓦、750毫瓦和1瓦四種功率的傳輸?shù)燃墸?/p>
沒錯，這個NFC技術就是大家十分熟知、應用很廣的NFC，比如乘坐公交車時刷的公交卡、進出小區(qū)時用到的門禁卡、在商場購物支付時所用的銀行卡，以及像智能手表、智能手機中都附帶的NFC功能等。 那么，我們今天就來看看，NFC到底如何實現(xiàn)無線充電的功能，1W的充電功率又將撬動多大的市場？
市場“變革”
無線充電其充電過程不需要任何有線作為電量傳輸介質，甚至已經(jīng)發(fā)展到了無需接觸也能實現(xiàn)“隔空”充電，因而促使電子產(chǎn)品充電體驗獲得了大幅度的提升。
但盡管如此，無線充電真正普及到我們的生活卻用了近40年。早在1978年，美國人喬治·博格爾就通過給電動汽車充電開啟了無線充電用例的先河。而我們現(xiàn)在所應用最廣、普及度最高的無線充電技術則是在2010年3月，由無線充電聯(lián)盟針對智能手機、平板等設備推出的“Qi”標準。
“Qi”標準采用的是電磁感應技術進行輸電，而NFC則是采用了電磁感應技術進行通信，因此看似兩個無關的功能其實在實現(xiàn)原理上別無二致。如此以來也就造就了NFC無線充電的三大優(yōu)勢：
第一個優(yōu)勢，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)設備，可以在設計中省去傳統(tǒng)的Qi充電線圈。
第二個優(yōu)勢，即NFC無線充電技術天線尺寸相較于高功率的Qi標準的無線充電技術天線尺寸進行了數(shù)倍的縮減，這是由于Qi標準工作頻率一般為125KHz，而NFC無線充電技術工作頻率在更高的13．56MHz。
因此，Qi標準天線尺寸設計一般需要10厘米甚至更長，但NFC無線充電技術天線尺寸則可縮小到1厘米以下。
第三個優(yōu)勢，基于NFC的工作原理，提供更大的能量驅動一些無源設備，滿足越來越多的無源物聯(lián)網(wǎng)的需求。 比如，智能眼鏡是當前各大設備制造廠商爭相搶占的賽道，作為可穿戴設備的一種，智能眼鏡憑借“解放”雙手，操作簡便、體積更小而被視為未來智能科技產(chǎn)品的重要增長點。早在2019年，業(yè)界就推出支持NFC無線接觸式充電的設備，可使數(shù)據(jù)傳輸與充電同時進行。
保證“適用”在上述文章中我們已經(jīng)闡述了NFC無線充電的前兩個優(yōu)勢：NFC無線充電使能量傳輸與數(shù)據(jù)傳輸在硬件實現(xiàn)了二合一，其次實現(xiàn)了相對“Qi”標準下更小的天線尺寸設計，因此，NFC無線充電技術更值得一敘的應用場景在于對小型低功耗物聯(lián)網(wǎng)設備的支持。
相比“Qi”標準明確更適合對充電功率要求更高的大型電子產(chǎn)品，如智能手機、平板電腦以及其他體積較大的產(chǎn)品，NFC無線充電對其目標設備也有明確的適用范圍。
WLC規(guī)范從一開始就表明了NFC無線充電的主要應用領域，即智能手表、智能手環(huán)、無線耳機、手寫筆這樣的小型物聯(lián)網(wǎng)設備。
2021年10月，NFC論壇再次就WLC功能進行了優(yōu)化，批準并通過了無線充電規(guī)范WLC 2．0，新規(guī)范從內容上更加利于微型物聯(lián)網(wǎng)設備和消費電子實現(xiàn)無線充電，它支持更小的無線尺寸，擴大了可使用智能手機和其他NFC設備進行無線充電的消費設備和物聯(lián)網(wǎng)設備范圍。
比如平板電腦上的電容筆，目前大多采用的是藍牙配對，相比NFC配對而言步驟更加繁瑣。 另外在充電方式上，如果采用傳統(tǒng)的無線充電方式，首先，大功率對于電池容量嬌小的電容筆而言本身就是“殺雞用牛刀”；其次，筆身內增加線圈無疑也會帶來筆身重量的增加和設計復雜度的提升。
類似的場景其實還有很多，比如智能電動牙刷、無線TWS耳機等等。 而NFC無線充電最大的優(yōu)勢在于，可支持終端設備廠商在有限的空間下不斷優(yōu)化產(chǎn)品。一方面，如果設備中搭載了NFC芯片，廠商可以放棄單獨的無線充電技術；另一方面，減去電磁線圈的部署，應用更小的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)設備更容易被設計。
此外，采用NFC無線充電技術通過數(shù)據(jù)傳輸還能使充電過程更易被檢測和控制，在充電之外，也能通過數(shù)據(jù)傳輸帶來更多有價值的附加功能，實現(xiàn)用戶體驗上的升級，比如配件的防偽識別、藍牙配對、固件升級等等。
合適“時間”
IoT Analytics創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Knud Lasse Lueth曾經(jīng)公開表示：“到2025年，預計將會有超過300億的物聯(lián)網(wǎng)連接，幾乎平均每人擁有4臺物聯(lián)網(wǎng)設備。”而這些物聯(lián)網(wǎng)設備，并不包括智能手機、個人電腦、平板等，它們大多是小型低功耗的可穿戴物聯(lián)網(wǎng)設備，比如無線耳機、智能手表、智能筆等一系列產(chǎn)品，當然未來還將有更多的低功耗智能硬件。
在無線充電成為趨勢的當下，對充電功率要求更高的大型產(chǎn)品有“Qi”標準；而針對充電功率要求不高，反而對成本、體積、技術普及度等有更高要求，基于NFC無線充電技術的“WLC”標準不失為一種更好的選擇。
首先從市場教育方面來看，NFC無線充電可謂有著得天獨厚得優(yōu)勢。應用上，NFC應用已經(jīng)覆蓋了相當廣闊的領域，包括在非接觸式支付、訪問控制（門禁）、設備配對、電子政務（護照）、公共交通票務系統(tǒng)以及消費電子產(chǎn)品等眾多應用領域中都有應用。 而WLC標準得到批準，也就意味著未來可以直接通過帶有NFC功能的有源設備實現(xiàn)充電，比如自帶NFC功能的智能手機可以搖身一變成為“移動電源”，為其他帶有NFC功能的物聯(lián)網(wǎng)設備充電。回家開門解鎖智能鎖的時候就會像刷手機進地鐵站一樣方便、安全。
其次從供應鏈發(fā)展來看，基于NFC方式的無線充電并不意味著現(xiàn)有設備都能在不更換硬件的基礎上實現(xiàn)固件升級就能實現(xiàn)這一功能，還需要產(chǎn)業(yè)鏈的進一步協(xié)同。
作為NFC無線方案領導企業(yè)，ST意法半導體的NFC無線充電解決方案通過在系統(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標簽、ST25動態(tài)NFC標簽、ST25R NFC讀寫器、ST21 NFC控制器以及ST33／54一體式安全NFC解決方案等。
目前，意法半導體作為NFC論壇的贊助成員，正積極推動通過其產(chǎn)品的認證，來保障產(chǎn)業(yè)鏈需求。寫在最后NFC無線充電標準（WLC）的批準，無疑是一個重要的市場信號，未來隨著越來越多的物聯(lián)網(wǎng)設備加入，尤其是越來越多的微型低功耗物聯(lián)網(wǎng)設備的產(chǎn)生，無線充電技術將成為一個重要的趨勢。
當然，鑒于NFC無線充電技術自身的技術壁壘并在市場上已大獲成功，NFC將不會對任何無線充電技術形成替代，反而會成為一個重要的補充選擇，帶給物聯(lián)網(wǎng)設備更靈活、更低成本、更容易的充電方式。
