UFCS是由信通院、华为、OPPO、vivo、小米牵头,联合多家终端、芯片企业和产业界伙伴共同努力完成的新一代融合快充协议,旨在解决目前市面上快充标准复杂多变、互不兼容的问题,对于全球节能减排、绿色低碳、可持续发展具有积极的影响。
一、UFCS产生背景
随着移动终端快速充电技术的迅猛发展,尤其在充电速度、充电安全、 充电智能管理方面提升显著,但是快充产业长期存在协议互不兼容的问题,不同品牌移动终端和适配器之间不能有效识别,只能实现较低功率的充电,仍是制约快充进一步提升的屏障。不仅影响用户体验,也给环保、产业生态发展带来一些问题。
2022年欧盟委员会、欧洲议会和欧洲理事会达成统一,将 USB Type-C 作为便携式电子设备充电的标准接口的协议,统一快速充电协议以允许用户使用任何兼容充电器以相同速度为设备充电。对于国内快充技术而言,USB Type-C 标准支持的快充协议存在专利风险和技术壁垒风险,加上国内快充技术协议不统一,使得我国企业的自有技术和话语权从各个方面均受到了不同程度的制约,在这种大的国际形势下使得企业私有充电技术难以得到持续发展,国内快速充电技术的融合已经迫在眉睫。
UFCS融合快充协议在此背景下应运而生。
二、UFCS发展历程
2021年5月28日,电信终端产业协会发布融合快充标准《移动终端融合快速充电技术规范》。UFCS快充规范正式发布,该标准旨在解决目前市面上快充标准复杂多变、互不兼容的问题。
2021年12月24日,广东省终端快充行业协会成立大会在深圳隆重举行。为加快推进终端快充技术标准化,产业化发展,信通院、华为、OPPO、vivo、小米牵头发起,联合国内端整机、芯片、仪表仪器、充电器、配件等终端快充产业链各方于2021年初开始筹建。该协会的成立对于构建产业链利益共同体,打造终端快充设计、研发、制造、测试、认证产业基地,带动核心电子元器件、高端通用芯片、关键基础材料等领域发展,努力建设世界级的终端快红创新型产业集群具有至关重要意义。
9月29日,中国通信标准化协会与电信终端产业协会联合在京召开移动终端融合快充成果发布会,发布首批11张快充认证证书,涉及6家企业的4款终端、5款适配器和2款芯片产品。
在2023年度,认证产品的数量和品类都有了显著提升,产品由 14 款一路高涨至 84 款,终端手机有 17 款,产品品类延伸至平板、音箱、插座等领域,适配器也从原来的 6 款新增至32款,第三方充电器品牌也有相关产品支持UFCS协议,例如安克、倍思、公牛等品牌。2023年度的快充芯片也从 4 款增加至 21 款,共有 14 家半导体芯片企业支持UFCS。
三、UFCS技术的9大优势
UFCS 自 2021 年推出以来,以其独有的技术优势与创新性被市场所广泛接受,得到国内外快充行业人员的积极响应。凭借着开放、高效、兼容和安全等突出表现,移动终端融合快速充电技术在快充领域的影响力迅速提升。
1. 优秀的设计便利性
UFCS 采用传统的 D+D-作为设备间的通讯信道。各快充厂商在此信道上 均有实现 QC、SCP、VOOC 和 Flash Charge 等各种快充协议的经验,在一定程度上方便了快充厂商对融合快速充电技术的设计,加快了此技术的应用落地。同时,此方案无须增加新的通信信道,可使 UFCS 完美兼容地运行在 Type-C、USB-A,甚至 Micro-B 等物理连接端口和线缆上,兼容以往的充电 产业生态,大大降低了升级迭代的成本,更利于该技术的接受及应用推广。
2. 丰富的通讯多样性
UFCS 协议标准中定义了 Output_Capabilities 等多达 20 条的不同消息, 包含了端口-端口、端口-线缆之间的通讯,每条消息均由多个数据字节组成, 最长可达到 64 字节,可包含巨大的信息量,基本满足了快充领域里各种应用场景下的信息交流需求。不仅如此,UFCS 技术也可支持由厂商自定义消息内容,更高灵活性地满足了多种场景下,多信息交互的应用需求。
3. 广泛的应用领域
UFCS 快充协议目前支持最低 3.4V,最高 60V 的输出电压,支持多种电压和电流的组合输出,功率可高达 1200W 以上,同时支持更高的电流输出,这些均可由应用开发商根据设备需求灵活调整。此宽范围的电压和功率覆盖,不仅适用于手机、平板、笔记本等消费电子领域的各类电子设备,也可以应用于电动车等工作电压更高的电动设备领域,未来应用领域广泛。
4. 可靠的安全性
首先,UFCS 在充电过程中明确定义了各种充电异常的保护机制,如 D+过压、D-过压等,涵盖了充电过程中各种可能的异常情况,通过对异常情况 进行实时监测,以及明确对异常发生后终端设备的保护行为的严格要求;其次,UFCS 中引入了 SHA256 校验算法机制,两台通过物理连线已完成 UFCS 协议连通的终端设备通过此机制可完成特殊功能的定制,例如 SHA256 校验 算法通过后才可实现更大功率的充电等。此机制的引入加强了通讯的私密性,也进一步提高了充电的安全性;最后,在协议一致性的测试规范中明确规定了测试步骤及合法行为的判断标准,更由权威机构泰尔实验室完成协议的符合性认证及设备兼容性测试。以上这些举措都充分提高了 UFCS 协议充电的安全性和稳定性。
5. 高效的性能
UFCS 支持更加精细的电压与电流调节,电流步进可达到 10mA,电压步进可达到 10mV,通过智能化的充电管理能力,设备可以根据自身的具体情况精准调节充电的电压电流,同时支持高功率和低电压直充模式,这使得设备可以更快地充电,显著缩短充电时间,节省用户的等待时间,并且也可以有效防止过充或过热对设备造成损害。
6. 广泛的兼容性
UFCS 运行在D+D-上,但也完全不影响 PD 或者 QC 等其它 D+D-协议的进入与沟通,UFCS 中规定了严格的协议进入机制,同时定义了多协议下如何避免协议冲突,最终可以稳定在 UFCS 或其它协议下充电的机制,具有强大的多协议兼容性,这意味着用户可以将不同品牌的设备连接到同一台支持多协议的充电器上进行充电,即使设备最终不采用 UFCS 充电,也无需担心 协议间冲突导致的无法快充的问题。这种高兼容性不仅方便了用户的使用,也有助于推动整个充电产业的发展。
7. 强大的健壮性
UFCS 独创波特率的接收 training 计算和严格规定的误差范围,更加适应复杂的通讯线路情况,即使因通讯线路连接等因素导致发送数据的波特率有一定程度上的偏差,通过 training 机制也能正确地接收和发送。通过数据的CRC 校验等多种方法,也为数据传输上的正确性以及稳定性提供了充分的保障。
8. 节能环保
UFCS 协议的制定旨在解决充电标准不统一,多协议互不兼容,制约不同终端设备用户快充体验的问题,最终实现各种终端设备互通互融的局面。这意味着用户不再需要为每个设备购买不同的充电器或数据线,只需一个充电器和一条数据线就可以适用于所有支持 UFCS 协议的设备。这不仅减少了用户的购买成本,也简化了适配器等厂商的设计成本,有助于减少资源浪费,同时也利于绿色能源的长期发展和资源的高效利用,对于上下游的任何用户来说都是一大利好。
9. 紧密的产业合作
因 UFCS 的明显优势,一经推出便得到了众多终端制造商、芯片制造商、解决方案提供商等产业上下游的支持和认可,纷纷推出支持 UFCS 的产品,进而为消费者带来了更好的使用体验,反过来促进了厂商对产品的更新换代,UFCS 技术又在实践中被不断完善,形成了一个良性循环。这种产业合作方式有利于推动技术的发展和应用,促进终端产品和充电设备的兼容性和标准化。这将有利于提升整个产业的竞争力和创新力,推动充电市场的健康发展
四、UFCS应用现状
自UFCS 标准发布以来,得到了充电上下游产业与品牌方的大力支持,终端设备、配件产品、芯片等各类型产品数量都在稳步增长。随着更多终端产品及其它设备加入 UFCS 融合快充大家庭,UFCS 生态应用也已步入发展快车道,跨品牌快充加速普及。
在2022年9月首批移动终端融合快速充电产品发布会及2023年4月的TC626第一次全会中,先后统一颁发了两批认证证书,并于2023年12月12日的TC626第二次全会中,终端快充行业协会颁发了首批获得UFCS商标授权的产品授权书,其影响力带动了后续更多认证产品的加入。
最新数据显示,截止2024年5月底,颁发UFCS融合快充认证证书114张,涉及32家企业,芯片36款,供电设备50款,充电设备28款。
五、UFCS应用前景
UFCS作为国内首个自主创新的融合快速充电技术,响应了国家自主创新、科技创新大政方针,在半导体、适配器、移动终端、线缆等领域有着广泛而深入的应用。
1. 半导体产业
半导体产业在充电领域的应用无处不在(供电设备、充电设备、充电线缆),半导体产业的技术发展决定着整个行业的发展趋势。第三代半导体推动了适配器和充电设备性能提升,其应用推动了快充技术的普及。支持UFCS协议的终端产品和适配器产品越来越多,UFCS也将助力第三代半导体产业在快充领域的快速发展。
2. 适配器产业
适配器快速发展,呈现智能安全、互容互通、接口归一、多形态并存趋势。随着UFCS协议普及,将会极大地提升供电设备与充电设备的兼容性,使各种设备能够实现互通的充电体验。将彻底解决终端产品和充电器产品兼容互配问题,构建终端产品和充电器互联互充生态系统。
3. 移动终端产业
手机是快充技术的起步应用场景,主流终端厂商的快充协议经历百花齐放后,逐步走向统一的UFCS。UFCS在各移动终端上的应用,并逐步提升充电功率,必将促进移动终端厂家间的快充技术交流和融合,推动技术的进步,为消费者带来更高效和安全的快充技术。
4. 线缆产业
线缆作为手机及其它终端设备充电和传输信号的重要载体,是人们日常生活中必不可少的重要消费品。UFCS融合快充标准成为了应对国际竞争、掌握自主主动权,形成良好的产业发展环境,推动线缆制造产业高质量发展的重要部分。
借助产业和标准制度创新的优势,为线缆企业在产品设计阶段提供更全面的设计要求参考,为普通消费者在购买数据线时提供更好的指导,为推动国内线缆行业的产品升级提供更强劲的动力。
5. 其它产业
基于UFCS融合快充技术的卓越性能,UFCS能够在仓储物流PDA、精准畜牧卫星终端、智能家居、共享充电宝、便携式医疗终端、公用设施和公共交通工具、无人机、车载电器、电动自行车、便携式科学仪器仪表、无线充电等各类型充电场景中广泛应用,助力构建统一的快充基础设施。
终端快充行业协会总结
在绿色低碳循环经济发展要求下,日益严峻的全球环境问题使得社会与经济的可持续发展理念成为各个国家的普遍共识,全球电子产品能效认证标准不断提升,绿色高效为电子产品始终追求的发展方向,不断降低电子器件、电路和系统的功耗,提高电能转换率、降低空载待机功耗等,是实现绿色高效的重要途径和措施。因此节能效果显著的绿色化电源适配器将逐渐替代以往高能耗产品。
UFCS 协议将彻底解决各厂家、不同品类终端产品和充电器产品兼容互配问题。随着 UFCS 协议的普及,将会极大地提升供电设备与充电设备的兼容性,提高供电设备的重复利用率,大幅减小适配器数量,降低浪费,改善环境,实现充电器产业绿色低碳,为节能减排工作做出应尽贡献。