为什么越来越多的无线充电产品需要身份鉴权?


随着越来越多的智能手机、耳机、平板电脑、可穿戴设备和健康科技设备等小型个人电子设备开始支持无线充电场景,比如最新发布的 iPhone、华为、小米手机,因为其便捷性,用户的接受程度也随之攀升。但你知道吗?如今市面上有非常多的无线充电产品存在假冒或者伪劣现象,一旦使用了这些未经认证,质量又堪忧的充电设备,你的手机或其他电子设备的电池寿命就会急剧下降,在一些极端情况下,可能还会对你的生命财产造成伤害。


 
图源:The Quint


因此,站在消费者的角度,对无线充电产品进行身份鉴权可有助于防止使用危险的假冒充电器损坏消费类设备;站在厂商的角度,对无线充电产品进行身份鉴权在一定程度上可以保护其利益和声誉不受损害;站在市场的角度,一旦无线充电产品身份鉴权标准落地,技术走向成熟化,那么市场自然不是问题,就像当年从有线网络发展到无线网络 Wi-Fi 一样,与此同时还能解决目前私有协议下的设备通用性和兼容性的问题。何乐而不为?


目前市场上存在哪些无线充电标准?


从无线充电技术进入市场开始,市场上就出现了非常多的无线充电标准,可以用群雄逐鹿来形容。那这种现象是好是坏呢?要看你从什么方面来分辨了。但有一点要说明,这种现象在某种技术普及初期是非常普遍的,可以看成是一种社会性试错的过程。就以无线充电标准为例,这种群雄格局在一定程度上可以加快无线充电技术的普及。


闲话少说,既然我们要谈无线充电标准,那不防从无线充电方式谈起,目前市面上流行的无线充电主要有以下三种形式:


第一种:紧密耦合方式,亦称电磁感应方式;
第二种:磁场共振方式;
第三种:非耦合(Uncoupled)方式。


 
图 | 三种不同的无线充电方式


展开来讲一下,紧密耦合方式的代表是 WPC Qi 标准,工作频段在 110-205KHz 之间,目前几乎所有的消费级手机、平板电脑厂商都在跟随 WPC 最新的标准。此外,NFC 组织也在近期推出了专门针对无线充电的 NFC 无线充电方式,目标应用领域是可穿戴设备和耳机方向,充电能效基本在 1W 左右,而 WPC Qi 标准的最佳适用充电功率范围是 5-15W(针对 5W 以内的设备,Qi 1.3 建议进行身份验证,而对于 5-15W 之间的设备,Qi 1.3 强制进行身份验证),因此不存在交叠或冲突。而磁场共振方式的代表是 AirFuel(A4WP 与 PMA 整合之后的新联盟),主要针对将来的电动汽车领域,它是通过相同频谱磁场共振的方式进行电力传输的,工作频率在 6.78MHz 左右。此外,非耦合方式主要是指通过一些无线的方式进行电力传输的无线充电,主要代表有射频、超声以及红外等


已在使用私有协议的厂商们,为何要加入 WPC Qi 标准队伍?


首先,我们要了解一下Qi 标准下的无线充电设备是如何工作的。举个例子,假设 Qi 1.3 标准已经开始实施(事实上,今年 12 月份就会正式颁布),那么整个无线充电应用市场就会进入三种模式:


    第一种,A 客户的手机和 A 客户自己的充电器,首先它们一定是同时符合 WPC 标准认证要求的,当然可以顺理成章地通过身份鉴权认证,甚至可以通过私有协议完成超出 WPC Qi 1.3 规定的功率(比如 15W)进行充电。


    第二种,A 客户的手机放在 B 品牌的充电底座上充电,由于不存在私有协议,因此会在完成 WPC Qi 标准认证后,将完全遵照 WPC Qi 1.3 的规定进行无线充电。


    第三种,A 客户的手机放到一个没有经过 WPC 标准认证的无线充电底座上充电,由于不能完成身份鉴权过程,这个时候手机可以选择拒绝充电,保证身份安全,也可以选择以最低的充电功率(比如 5W)来对手机进行充电,保证手机设备的安全。


 
图 | Qi 标准认证下的设备出货量情况


其次,我们要了解一下作为商业领头羊的 Qi 标准的落实情况。根据知名调研机构 Strategy Analytics 近期报告的数据显示,2018 年符合 Qi 标准的设备日出货量超过 100 万件,2019 年 Qi 终端总出货量到达 4.65 亿台,折合日出货量 127 万件,同比增长 27%,其中手机、平板、Pad 等充电接收器同比增长 19%,充电发射器同比增长 57%。


然后,我们再来谈一下,为什么像谷歌、苹果、三星、华为、小米这样的企业,已经拥有了相对成熟的私有协议,还愿意加入 WPC Qi 标准队伍?原因有三点:


    第一,当年这些企业推出私有协议之时,WPC Qi 标准下的充电功率还达不到市场的要求,即使是现在推出的 Qi 1.3 最高功率也只有到 15W,因此为了形成自己差异化的优势,他们开发出了很多私有协议。但是,我们往后看,WPC 其实已经看到了功率这个问题,并计划在后续标准中将其扩展至 60W,甚至更高的充电功率。当充电功率不再成为 WPC 规范的绊脚石,那大家就会愿意去接受这个标准。


    第二,当大部分厂商开始遵循 WPC Qi 标准后,就可以顺理成章地解决无线充电设备的互通性和兼容性问题,就像当年 USB PD 协议的统一一样。


    第三,关乎各个厂商的直接利益,其实大家在维护私有协议的时候都需要投入非常多的资源,包括人力、物力以及财力,一旦采用 WPC Qi 标准后,就能省出一大笔开销。


基于以上三点,大家就明白为什么这些已经拥有了相对成熟的私有协议的厂商还在积极地加入到 WPC Qi 标准队伍之中了。


什么是安全无线充电一站式解决方案?为什么安全密钥要在晶圆级别注入?


为了解决无线充电安全问题,英飞凌推出了一站式解决方案 OPTIGA™ Trust Charge。


值得一提的是 OPTIGA™ Trust Charge 是业界首款可用于 Qi 1.3 无线充电标准的嵌入式安全解决方案,充电功率高达 15W,主要面向的是消费级和工业级的产品,比如手机、平板电脑、笔记本、可穿戴的设备、配件、医疗技术设备、公共设施以及楼宇自动化领域。


 
图 | 英飞凌一站式解决方案 OPTIGA™ Trust Charge


英飞凌科技安全互联系统事业部大中华区市场经理张庆峰告诉我们的记者,“Qi 1.3 标准要求除了安全芯片要达到 CC EAL4+外,整个生产环境包括密钥的生成、证书的签发也要做到 CC EAL4+以上,而英飞凌的一站式解决方案 OPTIGA™ Trust Charge 可以做到 CC EAL6+。这款芯片的前道晶圆是在英飞凌德国工厂制造的,这里面有硬件加密机(HSM),用来存储所有相关的密钥和证书信息。英飞凌在晶圆阶段就会把注入的证书和密钥写到芯片的晶圆里去,然后把生产完的晶圆送到自己的后道工厂或者第三方的合作伙伴那里,完成封装和后道测试,最终交到客户的手里,从而保证高安全等级的安全特性。”


“此外,在整个 WPC Qi 认证过程当中,英飞凌能够帮助设备制造商去完成整个证书的签发、证书密钥的生成和产品证书的产生等工作,这也是一站式解决方案的精髓所在。” 张庆峰补充道。