120W超級快充,近5年感知最明顯的技術創新

文|雷科技

從六月開始,各大廠商發佈的旗艦機都不約而同地將“120W快充”當作了一項賣點。以小米最新發布的小米10至尊紀念版為例,充電5分鐘就可以達到41%,充滿電僅需23分鐘。相較於一年前的50W快充,今年的120W可以説徹底終結了手機充電慢的痛點。

但隨着120W的普及,小雷不禁提出疑問:手機廠家是怎麼做到這一點的?未來的充電時間還會縮短嗎?

水到渠成的120W

小雷在之前的文章《快充懟上100W,真的不怕炸手機》中,曾展望過100W快充的技術,當時小雷做了一個論斷:考慮到電池的承受力,多電荷泵+多電芯會是未來的100W快充主流。而事實也正是如此,OPPO、小米、iQOO的120W快充都採用了多電芯的方案。

但120W快充的普及,歸根結底要感謝供應鏈進步帶來的兩個關鍵元器件:其一是電荷泵,它能承載更高功率,並且散熱損耗進一步降低;第二是電芯,此前的電池充電倍率為3C,無法適應上百瓦快充下的散熱,這次的120W快充,都對電芯進行了改良。

在傳統的智能手機中,其電芯一般是3C,這代表着電池的充放倍率,倍率越高,電池的充放能力就越強。盧偉冰曾提到,快充越高,能量密度越難做好,這一問題背後的原理就是如此,在3C的限制下,電池能輸出的功率有限,而如果放電倍率突破3C,達到5C甚至6C,電芯能承受的電流就會變大。

雖説供應鏈技術的提升是根,但如何應用好就是手機廠商的本。從小米、iQOO和OPPO採用的技術來看,他們之間雖有相似,但還是存在着諸多不同。

iQOO的做法恐怕是未來其他廠商的主流做法:通過改良後的雙電荷泵承擔120W的負擔,用6C電芯和陣列極耳降低內阻,緩解機身發熱。

在iQOO的方案中,6C電芯可以讓一顆2000毫安時的電池支持最大12A的電流輸入,通過電荷泵並聯來降低散熱,電芯串聯來進行分壓,讓手機內部電路能承載120W的高負荷。

而OPPO在iQOO的技術基礎上做了改良,嚴格來講,它的快充方案應為125W,從VOOC閃充的時代開始,OPPO就側重於改良原有的接口和數據線設計,形成自家獨有的技術。這次的125W快充裏,OPPO就將Type-C接口的觸點進行了改良,使之能夠承受更高負載的電流,機身內部用了三個並聯電荷泵進行分壓。

小米則在iQOO的基礎之上,使用了石墨作為基底,石墨可以讓大量鋰離子及時嵌入,加快鋰離子交換速度。

可以看到,儘管技術細節不同,但充放能力更強的電芯、承載力更好的電荷泵、多電芯和多極耳設計都是目前120W快充的主流。由於電芯技術的進步,之前我們擔心的“電池損耗”也沒有發生。

240W快充在路上?

雖然我們已經知道,120W快充的誕生,與各家廠商的與背後供應鏈的努力密不可分,但今年手機快充“齊齊翻倍”的盛景,不禁讓我們對未來產生了更高期待,既然手機快充120W已不是夢,那麼未來我們是否能看到更高的充電功率?

很遺憾,在小雷看來,120W快充是供應鏈技術和商業策略磨合的極限,哪怕是供應鏈,未來兩年恐怕也拿不出比今天更為先進的技術。我們所期待的“十分鐘充滿”等黑科技,可能要過很久才能實現。

首先是充電器的體積問題,自從感應能力強、發熱小的氮化鎵材料普及後,手機充電器在去年經歷了一次轟轟烈烈的氮化鎵熱潮。此次的120W快充旗艦裏,也有不少隨機附贈了氮化鎵充電器,和市面上流行的氮化鎵解決方案相比,這些充電器的大小均已做到了極限,若是功率更高,體積恐怕無法控制住。

除此之外,電源線也是一個問題,目前OPPO和iQOO都需要特別定製的電源線才能滿足6A以上電流的負載。電源線的粗細、協議都開始成為了限制快充進步的重要因素。未來的一段時間內,充電端的技術更新恐怕會迴歸到標準的統一,手機廠商將會把自己的研發成果帶到PD、Type-C等標準內。

從供應鏈的消息來看,此次120W快充技術的應用已經初步榨乾了技術紅利,電荷泵和電芯承載技術的再次提高並不是短時間內就能做到的。手機電池的容量剛剛維持在4000毫安時左右,內部的温度感應點也對手機的內部設計提出了更高要求。240W快充的夢想,可能要很久才能實現。

快充之路的休憩

回顧智能手機的發展歷史,我們會發現,許多技術的誕生離不開大屏手機的普及,手機的體積增大,給了攝像頭、大電池快充、NFC、網絡制式(天線排布)等技術更為充裕的發展空間,但在2017年左右,手機體積的擴張到了盡頭。

從2017年之後,手機核心技術的發展,主要依賴於全面屏設計:屏幕技術(封裝和驅動)、屏下指紋、屏下攝像,這些“全面屏”技術其實都早有雛形,但從2017年之後才開始被手機廠商充分利用。

褪去了“野蠻生長”環境的手機廠商,把之前捨棄的震動馬達、雙揚聲器、防水、無線充電等淺層創新撿起來,配合配合屏幕的發展一直走到了今天。

當然,這並不是在否定手機廠商的不作為,只是對於消費者來説,位於技術深水區的創新已經不像以前那樣直觀了。從28納米到20納米,再到16納米的大飛躍,比7到5納米的提升更加容易感知,處理器研發如此,天線設計、元器件集成化等技術也是如此。

哪怕再遲鈍的讀者也可以看到,目前手機攝像成為了手機的第一賣點,對於大眾而言,攝像頭(CMOS、ISP、感光技術)的提升,是他們唯一能“看得到”的深度創新。這一方面説明手機廠商現在攝像方面依然有巨大的技術紅利,另一方面也在暗示手機廠商在其他深度領域的創新已不能像以前那樣輕而易舉。

很幸運的是,在快充上,我們看到了今天的手機廠商難得的“大躍進”,它充分展示出了手機廠商的技術基底與創新精神,又實實在在地解決了自智能手機誕生以來的技術難題。和攝影、性能等永恆的主題不同,手機續航儘管受到了電池技術限制,但快充從出生到現在,一直尖鋭地走在了“時代最前線”,作為見證者,這是我們的幸運。

小雷認為,未來兩年的手機將會把“生態”當作面向消費者的第一要務,而不再是攝像或是性能,底層技術的進步幅度將會變緩。對於追求技術的極客來説,可能前後一年的手機硬件差距並不大,但技術之間的融合打通將會是未來兩年發展的主旋律。待深層技術沉澱完畢之後,手機廠商“重返硬件”的號角勢必比今天更加轟轟烈烈。

儘管快充已到盡頭,但手機廠商的研發決心不變,手機廠商的創新精神也不變!

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