「有一種不安,叫做出門的時候手機電量不是100%。」這個常常被提起的老段子,反映出智慧型手機用戶普遍存在的電量焦慮。進入5G時代,智慧型手機強大性能、輕薄手感與持久續航這個「不可能三角」之間的矛盾進一步凸顯,而隨著近期各大廠商百瓦以上充電技術的陸續官宣,這一難題可能得到相當程度上的解決。
7月15日下午,OPPO通過線上發布會的形式發布了其125W超級閃充技術,比此前市場上最高的65W充電功率提升了近一倍。更早前,vivo旗下 iQOO品牌也宣布,其研發的120W超快閃充技術將出現在即將發布的新品旗艦機型上。預計將於8月份發布的小米10 Pro+「超大杯」的3C認證信息顯示,該機型也將採用120W功率充電。
120W以上的充電速度,意味著主流手機電池容量將能夠在幾分鐘內充上近一半的電量,15-20分鐘內充滿電。你的電量焦慮,這下是真的有救了嗎?
電量焦慮成為困擾用戶的主要痛點,120瓦以上快充或是解藥
「每天晚上睡前我都會把手機放在床頭充電,這樣第二天出門上班的時候手機電量就是滿的。而要是哪天不小心忘了充電,就會很麻煩。」在望京上班的北京白領小盧的習慣在當前的手機用戶中很有代表性。智慧型手機誕生十多年來,續航問題一直是困擾業界和用戶的一大「心病」。
相比於傳統非智慧型手機動輒兩三天的待機時間,智慧型手機「一天一充」就已經是相當「奢侈」的表現了。在還能更換電池的時代,購買多塊電池、使用各種「萬能充」給電池充電成為人們的共同記憶。而隨著各大廠商紛紛跟進蘋果的做法,採用一體設計、不可拆卸電池後,各種規格的充電寶也成為人們出行的必備。出門在外,不僅常常可以看到有人像是「打吊瓶」一樣用充電寶給手機充電,連共享充電寶也成為一門頗受看好的生意。
究其原因,一方面是手機越來越強大的性能,以及人們可以在手機上處理越來越多的事情,使用時長持續增加,對於手機電量的需求也水漲船高。長時間的持握要求手機不能過於厚重,也讓電池的容量存在著明顯的天花板。進入5G時代,由於5G晶片在性能和功耗上的大幅提高,手機的續航問題也越發突出。
「5G時代,不管是硬體規格的提升還是應用場景的豐富,都讓手機的功耗變得越來越大,但是電池的容量不可能無限量增加。所以,5G時代的超級閃充效率必須繼續提高」,7月15日,OPPO VOOC 閃充首席科學家張加亮在發布會上如此表示。
在晶片功耗和電池容量難有突破的當下,快充技術成為近年來手機廠商們追逐的重要破題方向。從最初的5W「慢充」,到10W的第一代快充,快充技術快速發展到目前主流的40-65W,充滿電的時間也從數個小時縮短至一小時以內。更快的充電速度,意味著可以儘量少佔用手機使用時間,手機也可以儘快從低電量狀況中恢復過來。
張加亮表示,125W超級閃充可以實現 5 分鐘內將等效 4000mAh 電池能量的手機充至 41%,20 分鐘完全充滿,熄屏待機充電時,溫度也嚴格控制在40℃以下,以保證安全不發燙。而vivo等廠商也透露,自家的快充技術在充電速度和發熱控制上都有較好的表現。百瓦快充的普及大潮,似乎已經箭在弦上。
速度翻番背後是元器件產業成熟,氮化鎵等先進材料引關注
發布會上,張加亮講解了125W超級閃充技術的原理。在電池端,該技術將3C電芯升級到6C電芯,極耳中置(MMT)升級為多極耳(MTW)技術,將電荷的運動路徑縮短一半以上,電芯阻抗進一步降低,允許輸入高達12.5A的大電流。在輸入端則採用並聯三電荷泵方案,適配器輸出的20V 6.25A經過三電荷泵降壓轉換成10V 12.5A進入電池,每個電荷泵只需轉換20V 2.1A大約42W左右的功率,從而避免了大電流造成的電荷泵過載、過熱。
在vivo日前透露的技術細節中,其120W快充也採用了串聯6C電芯、多極耳以及並聯多電荷泵等技術。這意味著相關產業鏈正在迅速成熟。在快充技術發展早期,快充充電頭在體積和重量上均比普通充電頭高出不少。不過,隨著氮化鎵等新材料和新技術的應用,充電設備的便攜性將有望大幅提高。新發布的多款50W乃至上百瓦的充電頭,甚至比原先的不少普通充電頭更加輕薄。
今年2月的小米10發布會上,雷軍用了相當大的篇幅講解了小米新推出的65W充電器中使用的氮化鎵(GaN)材料,引發市場廣泛關注。作為第三代半導體材料,氮化鎵具備導通電阻小、損耗低以及能源轉換效率高等優點,採用該材料製作的充電器在實現更快快充的同時,還能保持相當小的體積。目前即將推出的百瓦以上以及高便攜性的充電器產品上,均有氮化鎵材料的參與。
國金證券此前發布的研報指出,氮化鎵有望逐步實現大規模產業化應用,2020 年有望成為國內「氮化鎵應用元年」。 隨著成本的降低,華為、蘋果、三星、小米等企業預計在 GaN 應用上有望獲得重大突破。
便攜性與通用性同樣獲得提高,要普及還需克服成本等問題
手機充電技術的發展,並不僅僅在充電速度的提高上,還體現在充電系統的便攜性和通用性上。OPPO此次發布的50W 超閃餅乾充電器和110W 超閃mini充電器。這兩個產品通過改變傳統充電器架構,實現了大功率充電器小型化、便攜化,同時也兼容主流第三方充電協議。
其中,50W 超閃餅乾充電器僅有一塊餅乾大小,厚度僅有一釐米,但是能夠支持27W PD、18W QC和50W PPS等行業通用快充協議,可為手機、平板電腦等設備進行快充。110W超閃 mini充電器還支持110W PPS、65W PD、36W QC,涵蓋了市面上主流筆記本電腦、平板電腦、手機的快充協議。小米在2月份推出的65瓦充電器也能夠為筆記本電腦等設備進行充電。隨著手機快充功率的提高,充電設備的通用性也在迅速改善。從一堆充電頭各司其職,到一個充電頭給所有設備進行快充,通用性的提高意味用戶在充電時將更加方便,也可以減少充電設備的購置成本。
不過,在發布會上,張加亮並沒有透露這些產品的價格,以及具體的上市時間,僅表示未來新品的推出都會有一定的節奏。而vivo和小米的類似產品,可能會在本月和下月陸續面市,120W快充將首先走進人們的生活。
也有業內人士指出,當前百瓦以上充電技術雖然已經解決了充電頭大小和發熱等問題,但是電池電芯的充放電次數、充電設備升級帶來的成本問題還需要市場的進一步檢驗。如果電池耐久和價格上無法形成優勢,那麼其進一步的普及就會遇到阻礙。
7月15日,騰訊安全玄武實驗室發布了一項命名為「BadPower」的重大安全問題研究報告。報告指出,市面上現行大量快充終端設備存在安全問題,攻擊者可通過改寫快充設備的固件控制充電行為,造成被充電設備元器件燒毀,甚至更嚴重的後果。雖然目前大部分「BadPower」問題可通過更新設備固件進行修復,但這一消息也給快速發展的快充技術提了一個硬體安全上的醒。
此外,目前雖然不少充電頭都能兼容PPS、PD、QC等快充方案,但從長遠上看,快充標準的逐步統一也將會成為行業的大趨勢。此前也有傳聞表示,蘋果將逐步放棄其在iPhone上的lightning接口,代之以目前通用的Type-C接口。如果傳聞屬實,這或許也將使得行業內充電設備的通用性獲得進一步提高。在不久的未來,人們將有可能依靠一個充電頭和一根數據線,給自己手上的絕大部分設備充電。
新京報貝殼財經記者 許諾 編輯 嶽彩周 校對 李銘