無(wú)線充電技術(shù)已經(jīng)率先在智能手機(jī)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)，下一步就將覆蓋各種可穿戴設(shè)備。

未來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)世界會(huì)是什么樣子呢？想象空間無(wú)限，但可以肯定的一點(diǎn)是，在萬(wàn)物互聯(lián)并且高度智能的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，設(shè)備的數(shù)量幾乎多到了難以計(jì)算。無(wú)論是在家庭住宅中，還是在辦公室和工廠，任何一個(gè)地方都部署了由成千上萬(wàn)個(gè)傳感器組成的網(wǎng)絡(luò)，讓人們的生產(chǎn)生活獲得了更高的自動(dòng)化、更低的成本、更好的安全性以及更高效的決策，從而在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，也提升了人們的生活質(zhì)量。但是，你有沒(méi)有想過(guò)，這些海量的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，如何才能獲得工作所需的電能呢？這看似是一件小事兒，卻是物聯(lián)網(wǎng)必須解決好的大挑戰(zhàn)。

海量設(shè)備

讓小事兒成為大挑戰(zhàn)

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的充電之所以會(huì)成為必然挑戰(zhàn)，關(guān)鍵在于設(shè)備數(shù)量之多。

在未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)世界里，幾乎地球上的每一個(gè)“東西”都將獲得一個(gè)獨(dú)特的IP地址，這個(gè)地址最終促成了萬(wàn)物互聯(lián)以及萬(wàn)物之間的溝通與互動(dòng)。從目前來(lái)看，這些“東西”已經(jīng)包括了人們生活中離不開的手機(jī)、電腦，以及家庭中的各種電器，如電視、冰箱、空調(diào)、咖啡機(jī)乃至窗簾、暖氣等，還包括了智能汽車中的各種傳感器等；而在工廠中，萬(wàn)物互聯(lián)的“東西”正在涵蓋越來(lái)越多能夠通過(guò)電源開關(guān)控制的各種設(shè)備。而且，物聯(lián)網(wǎng)能夠連接的“東西”遠(yuǎn)不止于此。隨著通信技術(shù)，尤其是無(wú)線技術(shù)正變得越來(lái)越先進(jìn)，世間萬(wàn)物的“智能化”正在成為一股無(wú)法阻擋的趨勢(shì)。事實(shí)上，雖然電視、冰箱和咖啡機(jī)已經(jīng)面世多年，但也只是在最近幾年它們才開始實(shí)現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)的連接。顯然，隨著技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，未來(lái)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)的“東西”的數(shù)量將不可估量。有數(shù)據(jù)顯示，截至2015年2月，連接至互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備數(shù)量約為148億臺(tái)；到2020年，這一數(shù)字將達(dá)到500億。

在浩瀚的物聯(lián)網(wǎng)星空里，每一個(gè)“東西”就如同一顆星星，而每一顆“星星”要與其他“星星”互動(dòng)，前提是這顆“星星”自身要能夠“發(fā)光”，也就是具備能量。從這個(gè)角度來(lái)看，如何為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備充電已經(jīng)成為必須解決的重要問(wèn)題，因?yàn)檫@是與網(wǎng)絡(luò)連接的基礎(chǔ)，這也為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)和新的商機(jī)。

“花式”充電炫酷來(lái)襲

海量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的充電問(wèn)題之所以會(huì)成為大挑戰(zhàn)，根本上來(lái)源于傳統(tǒng)充電方式的局限，如果換種思路，那種局面就會(huì)大不相同。事實(shí)上，打破常規(guī)的充電方法已經(jīng)涌現(xiàn)，例如讓物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備自動(dòng)充電，采用創(chuàng)新的無(wú)線充電技術(shù)以及尋找創(chuàng)新的低功耗電源管理技術(shù)等。這些“花式”充電技術(shù)正在讓物聯(lián)網(wǎng)星空里的“星星”能夠從容散發(fā)出各自的光芒。

自動(dòng)充電，是一個(gè)看上去很美的解決方案。從現(xiàn)實(shí)的驅(qū)動(dòng)力來(lái)看，傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)量通常多達(dá)數(shù)十億個(gè)，更換電池所花費(fèi)的時(shí)間和成本是十分巨大的，因此很多無(wú)線傳感器必須能夠自動(dòng)充電。在這個(gè)方向下，從周圍環(huán)境中采集能量就成為首選的解決方案，其他方面的努力則包括通過(guò)提升可充電存儲(chǔ)設(shè)備的容量來(lái)延長(zhǎng)電池更換的間隔時(shí)間甚至無(wú)需更換電池。目前，傳感器節(jié)點(diǎn)可以獲得的能源種類已經(jīng)相當(dāng)豐富，例如太陽(yáng)能、熱能和振動(dòng)能，甚至是利用周圍的無(wú)線電頻率(RF)以及使用者的動(dòng)能來(lái)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。與此相應(yīng)，半導(dǎo)體企業(yè)正在發(fā)力多樣化的能源采集器、存儲(chǔ)器和負(fù)載技術(shù)，以便從不同能源中盡可能多地采集能量。

無(wú)線充電，則是應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的一個(gè)看得見、摸得著的途徑，尤其是在可穿戴設(shè)備領(lǐng)域?？纱┐髟O(shè)備，正成為物聯(lián)網(wǎng)世界的一方“沃土”。據(jù)瑞士信貸集團(tuán)預(yù)測(cè)，在未來(lái)5年內(nèi)，智能手機(jī)將成為可穿戴設(shè)備的“私有云”，而平均每個(gè)用戶都會(huì)隨身攜帶至少一到兩個(gè)此類可穿戴產(chǎn)品?？纱┐髟O(shè)備在為人們的生活帶來(lái)革命性變化的同時(shí)，也帶來(lái)了諸多使用中的不便，其中重要一項(xiàng)就是這些微型設(shè)備往往使用了不同的充電線纜和接頭。與此相應(yīng)，無(wú)線充電技術(shù)成為一個(gè)消除不便的重要選擇，并且能夠大大提升用戶體驗(yàn)。正因?yàn)槿绱?，無(wú)線充電技術(shù)成為時(shí)下科技界的熱門技術(shù)，并且形成了三大標(biāo)準(zhǔn)陣營(yíng)——WPC、PMA以及A4WP。其中，WPC的支持者包括華碩、HTC、華為、LG、摩托羅拉、諾基亞、三星、黑莓和索尼，PMA背后的廠商和機(jī)構(gòu)包括AT&T、Google、金霸王電池、星巴克、Powermat Technologies、偉創(chuàng)力、美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)和能源之星，主要應(yīng)用電磁感應(yīng)無(wú)線充電技術(shù)，A4WP的支持廠商包括博通、吉爾電子、IDT、英特爾、高通、三星、Gill Industries和WiTricity，目標(biāo)是為包括便攜式電子產(chǎn)品和電動(dòng)汽車等在內(nèi)的電子產(chǎn)品的無(wú)線充電建立技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使用的是磁共振無(wú)線充電技術(shù)。

如果說(shuō)自動(dòng)充電和無(wú)線充電是“開源”，那么更低功耗的電源管理技術(shù)，則是“節(jié)流”方向下的一個(gè)應(yīng)對(duì)策略。值得注意的是，電源管理技術(shù)必須根據(jù)終端的不同而采取不同的策略。例如，可穿戴設(shè)備關(guān)注更高的效率來(lái)使得電池待機(jī)時(shí)間更長(zhǎng)，并且由于空間的限制，電源管理IC封裝尺寸必須越來(lái)越??；而在車聯(lián)網(wǎng)中，針對(duì)汽車應(yīng)用中功耗較大的處理器，電源管理IC則要盡量提高效率來(lái)減少熱量產(chǎn)生，幫助散熱和提高可靠性。與此同時(shí)，隨著應(yīng)用處理器電源架構(gòu)變得越來(lái)越復(fù)雜，電源管理必須更加精細(xì)，才能優(yōu)化系統(tǒng)性能。此外，電源管理技術(shù)的一個(gè)重要趨勢(shì)是必須變得越來(lái)越安全，這是因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)和系統(tǒng)的高度自主化致使人為監(jiān)督和參與會(huì)越來(lái)越少，設(shè)備自身的安全和可靠性變得尤為重要。