英飛凌推出業界首款用於實現安全無線充電的身份驗證解決方案

近日，英飛凌推出了針對電磁感應式無線充電的全新OPTIGA™ Trust Charge的認證解決方案，可提供全面的系統集成支持，包括嵌入式軟體、主機軟體、開發板、參考板和文檔等，實現快速簡便的設計。OPTIGA™ Trust Charge採用USON10-2封裝（3x3 mm²），該封裝針對小型設備進行了優化，適用於智慧型手機、耳機、平板電腦、可穿戴設備或健康科技設備等小型個人電子設備的無線充電器，充電功率可高達15 W。同時，它也是多種消費級應用及工業級應用的理想選擇，具有從-40°至+105°C寬泛的工作溫度範圍。

據介紹，OPTIGA™ Trust Charge已經通過CC EAL6+認證，支持X.509和WPC證書格式，裡面還有基於ECDSA、ECC 256和SHA-2的安全認證機制和加密技術。從接口來看，這款晶片支持I²C通信接口，它是一個從器件(slave)，也就是說這款晶片並非主控晶片，它會跟無線充電的主控制器或者一個MCU通過一個I²C接口進行對接，來完成硬體上的連接。這是一個交鑰匙（Turnkey）的方案，所以在提供給客戶的方案裡既包含了安全晶片，同時也包含對應的一套主機軟體—Host Code，提供原始碼形式，整體原始碼約十幾KB。

英飛凌科技安全互聯繫統事業部大中華區市場經理張慶峰介紹說：「OPTIGA™ Trust Charge是業界首款可用於Qi 1.3無線充電標準的嵌入式安全解決方案。利用OPTIGA™ Trust Charge進行設備身份驗證，可有助於防止使用危險的假冒充電器損壞消費類設備，並保護消費類品牌免受聲譽問題的影響。英飛凌會幫助客戶提供客戶化的證書、密鑰的配置、滿足設備製造商的要求。因此，用戶只需要集成到自己的MCU或者無線充電控制器裡，並配合英飛凌的安全晶片就可以完成整個的開發過程，縮短整個的開發周期，節省客戶的開發資源。目前，樣品現已經開始提供。」

張慶峰，英飛凌科技安全互聯繫統事業部大中華區市場經理

WPC年底推出最新的標準Qi 1.3

Qi標準是由無線充電聯盟（WPC）發布的，主要是針對智慧型手機和手持設備的無線充電標準。從整個商業化角度來講，WPC Qi是目前主要的一個標準。當前市面上看到的無線充電產品，無論是發射端還是接收端，都是以這個標準進行開發的，如蘋果、谷歌、華為、三星、索尼、OPPO、VIVO、小米都是WPC組織的成員，大家也是在跟隨WPC標準去開發無線充電設備。

在Qi 1.3標準出來之前，大部分主要是遵循WPC標準，而像蘋果、華為這樣的主流廠商，會有自己的私有身份鑑權協議，去完成自己品牌的設備和自身的充電底座之間認證的場景。目前WPC正在準備全新的Qi 1.3，張慶峰預計說，新標準有望在2020年年底正式發布。全新的1.3版本強制將要求對無線充電設備進行強加密身份驗證。當Qi 1.3標準實施之後，將會從安全性和互通性這兩個層面對整個市場起到很好的帶動作用，屆時應用場景將主要是以下這三種模式。

• 第一種模式，A客戶的手機和A客戶自己的充電器。首先呢，它們一定是同時符合WPC標準的認證，完成一個身份鑑權認證。同時，A客戶的手機也知道這個充電底座是自己的，因此它可以以一個超過WPC規定的功率（如15W），甚至是自己私有協議的更高充電功率進行充電。

• 第二種模式是A客戶的手機放在B品牌的充電底座上充電。這時候它們也是完成WPC Qi標準的認證，但之間不可能有私有化協議，那麼就會按照Qi1.3的標準，以15W的充電功率去進行無線充電。

• 第三種模式是A客戶的手機放到一個沒有經過WPC標準認證，沒有身份鑑權功能的無線充電底座上面，沒有辦法完成整個身份鑑權過程。那麼這時候，手機可以選擇拒絕充電，保證身份安全，或者說可以以一種最低的充電功率（比如5W）來對手機進行充電，來保證整個設備的安全。其實這是將來Qi 1.3標準在推出之後,可能從安全性和互通性這兩個層面上可以起到比較好的作用吧。

OPTIGA™ Trust Charge對標Qi1.3標準的改進

從市場層面來看，Qi 1.3標準要求使用ECC 256比特加密的ECDSA身份驗證，同時中間還會涉及到證書產生和驗證的流程。其中證書WPC採用的是X.509版本。對應到英飛凌的OPTIGA™ Trust Charge，它支持ECC 256比特密鑰和SHA-2，是一個完全符合Qi 1.3身份鑑權的解決方案。

OPTIGA™ Trust Charge滿足市場需求和Qi 1.3安全要求

從WPC市場角度來看，它是希望通過身份驗證提高互通性。所在Qi 1.3標準裡面，它通過證書鏈的方式（至少3-4個證書鏈）來進行支持，包括WPC的根證書、製造商證書和產品證書。英飛凌的OPTIGA™ Trust Charge，通過內部的存儲空間擴展可支持最多4個X.509證書鏈，能夠滿足Qi 1.3標準的要求。

最後，為防止密鑰被盜、被黑客攻擊、被克隆的風險，在Qi 1.3規範內，強制要求必須要有一款不低於CC EAL4+認證的安全晶片，從而保證晶片裡密鑰和證書的安全性。對應到OPTIGA™ Trust Charge這款產品，它可以提供一個通過CC EAL6+高安全規格的安全晶片，它的整個安全等級比Qi 1.3的規範還高了很多。

無線快充60W充電功率有望兩年內實現

當下，智慧型手機已經是人們生活中不可或缺的一部分。隨著5G、物聯網、視頻視覺等新技術的不斷推進，人們對智慧型手機的需求也發生了翻天覆地的變化。在這些變化中，視頻的佔比將越來越高，例如一些海外的研究報告顯示，Facebook 在線直播每年都在翻倍上漲，YouTube 每分鐘上傳300小時視頻；在國內市場中，抖音、微信、微博等各種各樣在線視頻直播需求，以及上傳視頻、在線觀看視頻的需求也非常火熱。手機的功耗不斷升高，由此給智慧型手機帶來了更嚴峻的續航問題。為解決這個問題，手機廠商們通過電池、電源適配器、晶片等技術研發，來提升手機的續航能力，以及提高用戶的用機體驗。其中，從電源適配器、快充晶片方面提升充電速度的快充技術，憑藉使用簡單、方便的優勢，很快風靡了市場。

雖然前景可期，但是無線快充也同樣面臨著諸多挑戰，比如從充電效率來講，相較有線充電，無線充電還是會差些。從整個充電功率來說，目前大於5W的快速充電應用越來越多。在最新的一些產品裡，手機上有支持到27W的，也有支持到40W的。目前，WPC已經在規劃Qi 1.4標準，按照這個標準，無線快充將會支持到60W充電功率。張慶峰認為，距離實現這個目標，可能一兩年的時間。然而隨著充電功率的提高，電流越大，產品損壞或劣質的、沒有經過認證的產品會帶來很大的安全風險和隱患。

無線充電標準三分天下

之前整個無線充電的標準可謂群雄格局，出現有很多的標準，這也是影響無線充電進一步快速普及的一個主要因素。隨著無線充電標準的統一、技術的成熟和市場的推廣，包括解決了整個設備通用性和兼容性的問題，無線充電前景是非常可期的。目前整個無線充電的標準基本明確，即主要有以下三類：

• 第一種：緊密耦合方式，也叫電磁感應。它的代表有WPC Qi標準，工作範圍是在一個110-205KHz低頻的頻段。現在幾乎所有的消費級手機、平板電腦，其實都是在跟隨WPC最新的標準。

• 第二種：磁場共振方式。它的代表有AirFuel（A4WP與PMA整合之後的新聯盟），主要針對將來的電動汽車領域，它的充電會通過相同頻譜磁場共振的方式進行電力傳輸，工作在6.78MHz頻段。

• 第三種：非耦合方式，即通過射頻、超聲以及紅外的無線方式進行電力傳輸的無線充電。

WPC Qi目前是商業性的領頭羊，在過去幾年裡，Qi穩定增長。知名調研機構Strategy Analytics近期報告的數據顯示，2019年Qi終端出貨量為4.65億臺，同比增長27%。儘管智慧型手機佔據了最大的市場份額，但是具有無線充電功能的可穿戴設備的數量也在不斷增長。WPC整個標準定義的目標是做到充電器跟無線電源全球兼容性和互通性，保證不同設備的廠家之間可以做到互通。隨著快速充電/高功率的無線充電出現，Qi也正在致力於更新標準，進一步考慮如何去保證設備，尤其是電池的安全，進而去保護用戶和消費者的人身安全。

Qi標準涵蓋需要身份驗證的不同功率等級

此外，在前一段時間，NFC組織也推出了專門針對無線充電的NFC無線充電方式，更多目標是可穿戴設備、耳機，所以它的充電效能也只有到1W。張慶峰分享說：「總體來說，因大家都看好無線充電將來的發展方向，所以會有更多的標準去做進一步的討論，這對於我們整個行業或者對於整個消費者來講，其實都是一個非常好的方向，會幫助我們有更多的技術和更多的產品，去覆蓋更多生活上的場景，給我們帶來更多的便利。」

汽車市場的無線充電未來可期

智慧型手機的無線快充，對於大多數消費者已經不陌生，但在汽車市場，目前只有在部分高端的車型才能看到車載的無線充電。不過，車載類的無線充電也會快速普及，因為它帶來的不僅僅是便捷性，從安全性上也是解決了目前有線充電非常大的問題。

張慶峰介紹說，目前，無線充電是英飛凌汽車事業部一個主要的目標市場。他們已經在和美國、日本，以及國內的部分廠商在做車載無線充電的設備。此外，也有和第三方合作夥伴針對車載無線充電專門做一些相應的方案開發。不過，相對工業級和消費級來說，車載級會有一些特定的要求，比如車載級要去通過AEC-Q100安全認證，同時車載的電器特性、靜電ESD處理都會和消費級的不一樣。另外非常重要的一點，每一家車廠都會有些定製化的要求設置，也就是每一家車廠對無線充電的啟動時間、工作狀態都會不一樣要求，不可能像消費類產品一樣做一個通用的東西，這是最大的一個區別。

英飛凌是全球第一大安全晶片的供應商。CC EAL6+是英飛凌以前針對銀行卡或信用卡這種同等規格的高安全等級晶片，並且還擁有有一個通過了CC EAL6+認證的製造工廠。從這個角度來講，英飛凌整個OPTIGA™ Trust Charge產品已經完全滿足甚至超過了1.3規範的要求。張慶峰介紹說：「英飛凌有專門的HSM為OPTIGA™ Trust Charge器件生成唯一的密鑰盾。從前道晶圓開始，一直到最終的客戶端，英飛凌可以提供端到端的信息和數據的保護，來提供高安全等級的安全特性。此外，英飛凌能夠幫助設備製造商去做一個整體解決方案，即幫助製造商去完成整個證書的籤發、證書密鑰的生成和整個產品證書的產生，也就是說我們會提供一站式的解決方案。」

WPC Qi認證流程和證書鏈創建流程