当前位置:首页 > 科普 > 正文内容

苹果“龟速”充电口或被迫转向Type-C?来看一根数据线背后的秘密

酷网4个月前 (06-12)科普168

iPhone新机型将采用更流行的type-c接口?多年来一直以设计精密严谨著称的苹果,为何会考虑这样的选择>>>

撰文/记者 赵天宇 编辑/刘昭

新媒体编辑/李云凤

采访专家

王燕(清华大学集成电路学院教授、模型模拟团队负责人)

刘占强(中科院上海硅酸盐研究所高级工程师)

6月7日,欧洲议会和欧盟理事会达成一致,到2024年秋季,USB Type-C接口将在欧盟成为手机、平板电脑和相机等电子设备的标准充电接口。这也再次佐证了“从Phone 15开始,新机型将采用type-c取代目前Lightning充电接口”的传言。

对于苹果而言,独特的生态系统是其参与市场竞争的有利资源,这其中也包括与众不同的充电线接口。但随着时代改变和科技的进步,技术水平迟滞不前、充电速度较慢的Lightning接口已成为用户吐槽的热点。

苹果“改嫁”type-c的背后,映射出的正是近年来手机厂商和科技企业在充电(接口)领域竞争的加速,以及充电设备芯片化、智能化的大趋势。当然,这也给国产化替代提供了更多机会。

▼▼▼

Lightning接口:被时代抛弃的前浪

2012年9月,苹果发布了iphone 5,与之一起诞生的还有苹果专用的全新一代接口Lightning。与当时安卓阵营主流的microUSB 接口相比,Lightning 接口体积小巧的同时,插拔不分正反,并取消了耳机孔,同步支持音频信号传输。

十年前,智能手机刚刚起步,Lightning接口集科技感和设计感于一体,在当时是近乎跨时代的存在,迅速成为一众苹果移动设备的标配。

但USB相关技术也并非原地踏步,在Lightning的刺激下,它表现出更强的求生欲和进步速度。

USB2.0时代,标准USB接口无法适应轻薄便携的移动设备,因此就出现了mini USB和Micro USB接口:面向移动设计,轻薄小巧,性能和标准的USB 2.0接口相差不大。

▲type-c接口与lightning接口(图片来源/DIGNITED)

到了USB3.0时代,借鉴苹果Lightning接口的正反插,2014年速度更快、兼容性更好的USB Type-C接口正式诞生。

与前代产品相比,Type-C接口触点数量大大增加,共有24个引脚,成中心对称分布,从而实现正插与反插时设备都能成功识别。不仅是正反插,触点增加以后,Type-C在传输及充电速度上都得到了大幅提升,并且支持双向充电;最高4K分辨率的视频输出;还有外接和转接功能。

尤其是在充电上,由于Type-C够承受更高的电压和电流,加上充电协议的加持,目前最高速率已经可以突破120W,44W以上的快充成为标配。

反观苹果的Lightning接口,虽然支持正反插,但只有8个针脚工作,且能承受的最大电流只有3A。如此一来,用户最关心的充电功率,上限被锁死在33W。

▲type-c与lightning接口对比示意图(图片来源/ifanr)

在百瓦快充当道的2022年,Lightning的充电速率只能称之为“龟速”,甚至赶不上USB 2.0 时代,最高支持36W充电的接口。

苹果手机的充电有多慢?以iphone12为例,官方给出的数据,在使用原装充电线充电头的情况下,大约需要1个半小时。但许多用户的反馈却是,比1.5小时还要慢。

用户魏先生表示,用原装苹果20W充电头,从0%开始,完全充满花了大约2个小时,严重影响了使用效率;如果用网购平台随便购买充电线,邓小姐告诉记者,2个小时大约只能充电65%,她认为,这个速度甚至比不上自己新能源汽车的快充。

对比国产安卓手机,越来越多的产品已经支持100w以上快充,且不需要额外购买充电头,3分钟可充电30%,5分钟可充电50%,15分钟可充电100%的时代已经到来………

苹果为何不改良Lightning接口,或者转用Type-C从而提升充电速度呢?业内人士指出,这与苹果手机本身设计有关:苹果手机内部零件空间寸土寸金,Type-C接口相比LighTIng接口,面积大了一倍多,这对于设计上精密严谨的iPhone来说,牵一发而全全身。研究近几代iPhone手机的设计不难发现,保守已经成为主流。

生态利润也是苹果坚持使用Lightning的重要原因:已经使用了十年时间的Lightning,让苹果把卖数据线做成了一门生意:以 Apple Watch、AirPods 和 Lightning 数据线为主的其他硬件收入每年可以为苹果带来 350 亿美元以上的营收,几乎占到全年近2000亿营收额的1/6。

▼ ▼ ▼

加密芯片背后的封锁与反抗

纵然Lightning接口已经严重落伍,但在巨大利润和严苛成本之下,苹果也没有改用Type-C的充足理由。甚至为了维护Lightning接口的正统,苹果还推出了严苛的MFi认证。

MFi是Made For iOS的意思,数据线生产厂商只有经过MFi认证并向苹果提交计划缴费以后,才能“光明正大”的生产正品数据线。这让一根数据线成本抬升到15元人民币左右,如果再算上认证成本、设备成本、物流成本、销售费用,正版数据线自然价格不菲。

绕开MFi认证行不行?苹果数据线绝非一根普通的电线,它的科技含量相当高,充电头上排布了四块芯片,可谓方寸之间,列阵千军万马。

四块芯片当中,NX20P3A1UK负责控制功率开关,这颗芯片工艺流程复杂,封装水平也比较高,国内工厂生产较为困难;另一块SN2025是加密芯片,且加密程度相当高,它通过和苹果设备上的芯片“对暗号”来确认彼此的身份。

厂家只有在经过MFI认证后,才能从指定代理处购买到指定数量的芯片,只有贴着MFi认证的数据线才可以和 iPhone 配合工作,没有例外。所以业界把苹果的这颗加密芯片叫做“魔鬼芯片”。

在 Lightning 接口刚刚推出的时候,一根苹果认证的数据线可以买到200元人民币,而其中很大一部分利润都被苹果分走了。反过来,如果能复制出“魔鬼芯片”,数据线售价就可以大幅降低。

据调查,目前在广东、深圳等地,一条苹果芯片破解产业链已经成型:黑客破解芯片漏洞以后,厂商复刻或者模拟其核心功能,生产盗版的识别芯片,山寨数据线厂商从破解芯片供应商手中拿货,最后组装成数据线,销往各地,成为了电商平台当中“9.9元包邮”的一众产品。

但这种方法无法解决iOS 每一次升级后,苹果修复漏洞的问题。数据线验证的漏洞也会随着系统升级而被修补,这根线会立刻失去作用,其克隆的几十万根数据线也就统统失效了。

这也解释了为什么很多“支持快充”的数据线买来时候很好用,而大约一到两个月之后,就会出现充电速度下降、被报警的现象,有些数据线再过一两个月干脆就不能使用了。

(图片来源/Chinadaily)

在清华大学集成电路学院教授、模型模拟团队负责人王燕看来,从芯片加密的角度理解,苹果的MFi认证,实质上进行的就是一种技术层面的“封锁”和“垄断”。但在消费电子产品快速发展、快充技术不断进步的当下,这种技术封锁已经毫无价值,这也是迫使苹果转向USB的重要原因。

中科院上海硅酸盐研究所高级工程师刘占强认为,苹果从 Lightning接口转向Type-C的传闻已经有很多年了,实际上苹果的三大主销产品(iPhone/Mac/iPad)当中,最新款的电脑和平板已经更换了Type-C接口。在数据线接口和快充协议不断推行标准化的当下,这是一种大势所趋,也是有利于消费者使用习惯的好事。

▼ ▼ ▼

“改嫁”type-c,国产化替代迎来新机会

消费层面以外,苹果“改嫁”type-c的背后,映射出的正是近年来充电设备芯片化、智能化的大趋势。苹果统一使用USB接口以后,将给以氮化镓为原材料的第三代半导体充电设备,提供广阔的发展空间,并加速主要零部件国产化替代的进程。

氮化镓,化学式 GaN,是氮(N)和镓(Ga)的化合物,被誉为第三代半导体材料。GaN 材料系列具有低的热产生率和高的击穿电场,是研制高温大功率电子器件的重要材料,未来在数据中心、新能源汽车充电等领域应用广泛。

在消费电子领域,氮化镓充电器功率更大,体积更小,充电速度更快。为什么有的手机能够实现100W乃至120W快充?这背后离不开氮化镓充电器的支持。

记者了解到,从2020年开始,氮化镓快充商业化进程全面铺开:目前已有数十家主流电源厂商,例如绿联、品胜等都开辟了氮化镓快充产品线,华为、小米、三星、联想等知名手机/笔电品牌也先后入局。

“芯片是快充之本,氮化镓充电器的核心正是氮化镓功率芯片。”王燕告诉记者,氮化镓芯片包括功率芯片和控制芯片,全球范围内已有纳微、英诺赛科、英飞凌等数十家供应商。

在半导体国产化的大背景下,当下国内芯片厂商已经陆续实现了普通快充电源芯片的国产化替代。得益于较早布局,第三代半导体产业发展迅速,国内厂商在氮化镓功率芯片领域,技术方案已经相对成熟,为快充领域发展提供了良好支撑。

当下中国已成为世界上最大的快充充电器生产国,也是快充芯片重要的供应商之一:数据显示,iPhone手机2021年出货量达到2.39亿部,位居世界第二。假如这2亿部手机全部换用支持快充的type-c接口,一个巨大的快充消费市场,将给中国企业带来全新的机遇。

但王燕同时指出,当下氮化镓充电器的难点,仍在氮化镓控制芯片的研发和生产制造:由于技术壁垒和国产工艺水平限制,过去几年当中控制芯片自主化程度不高,有相当一部分芯片是国外进口。

“只有实现氮化镓控制技术的突破,才能把整个氮化镓快充市场的主动权掌握在自己手中。实现氮化镓充电器全面国产化,氮化镓控制芯片是关键,提升产线产能水平则是重中之重。”

据了解,国内目前有南芯半导体、美思迪赛、亚成微、杰华特等多家电源芯片厂商布局了氮化镓控制器产品线,多款基于国产控制器开发的氮化镓快充产品已经问世。未来在苹果转用type-c接口的刺激下,必将进一步加速发展,扩大市场规模同时,极大丰富快充电源厂商的选型需求。

出品:科普中央厨房

监制:北京科技报 | 北科传媒

欢迎分享到朋友圈

未经授权谢绝转载

本文内容来自:北京科技报社,科普中国前沿栏目,版权归原作者所有,如有侵权,请联系我们。

扫描二维码推送至手机访问。

版权声明:本文章来源于互联网,由八酷网收集发布,如需转载请注明出处。

本文链接:https://www.i8ku.com/2022/50474.html

标签: 前沿
分享给朋友:

相关文章

像人类一样绘画,GT团队开发涂鸦机器人系统

像人类一样绘画,GT团队开发涂鸦机器人系统

近日,来自佐治亚理工学院的研究团队构建了第一个能够模仿人类运动流动性的涂鸦机器人系统。该机器人被命名为 GTGraffiti,它使用动作捕捉技术来记录人类的绘画动作,然后通过组合和处理这些手势,对一个用于喷涂涂鸦艺术品的电缆驱动机器人进行编...

中国科大流媒体处理技术应用于神舟十四号载人飞船返回舱图像增强

中国科大流媒体处理技术应用于神舟十四号载人飞船返回舱图像增强

6月5日,神舟十四号载人飞船成功发射,约7小时后成功对接于天和核心舱,航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲进入天和核心舱,并将按计划开展相关工作。此次神舟载人飞船返回舱图像首次使用了中国科学技术大学吴枫教授课题组研制的流媒体...

40秒写完高考作文,名师打了48分

40秒写完高考作文,名师打了48分

多地2022年全国高考结束了,而一篇“特殊”的高考作文在网络引发热议。 曾担任北京高考语文阅卷组组长的知名语文老师申怡,给这篇作文打了48分。《最强大脑第七季》节目选手、“学霸”“网红”潘周聃在看到作文后也感到惊...

“控温外衣”“智能管理员”…揭秘护航神舟十四号的“黑科技”

“控温外衣”“智能管理员”…揭秘护航神舟十四号的“黑科技”

神舟十四号航天员乘组顺利进入天舟四号货运飞船,相关工作正按计划开展。此次飞行任务中,哪些“黑科技”为神舟十四号飞船保驾护航? 6月5日,在北京航天飞行控制中心拍摄的神舟十四号载人飞船与天和核心舱自主快速交会对接...

人体“发电厂”?稳定输出5个月,轻松点亮100个LED灯

人体“发电厂”?稳定输出5个月,轻松点亮100个LED灯

当前,随着智能手机的产品创新逐渐走弱,以及市场容量逐渐接近饱和,智能可穿戴电子设备成为了智能终端产业的新热点。 其中,柔性可穿戴电子设备,便是该领域内的前沿研究方向之一。 但是,由于柔性可穿戴电子设备的设计和功能...

发表评论

访客

◎欢迎参与讨论,请在这里发表您的看法和观点。