從電容屏觸控芯片，到指紋識別和面部識別芯片，再到TWS藍(lán)牙芯片，蘋果無疑是帶貨界的扛把子，但是自iPhone 11應(yīng)用的UWB芯片似乎沒有想象中的那么火？其實(shí)不然，或許這是一項慢熱的技術(shù)，因為我們發(fā)現(xiàn)，在UWB芯片這個賽道，近日有多家UWB芯片廠商獲得投資，國內(nèi)玩家開始逐漸涌現(xiàn)。前幾項技術(shù)大都造就了一些企業(yè)，指紋識別成就了匯頂科技，TWS藍(lán)牙芯片更是造就恒玄科技、中科藍(lán)汛、珠海杰理等，那么UWB是否如前幾項技術(shù)那般火爆，成就一批UWB芯片企業(yè)，將其送上市。
超寬帶無線電技術(shù)（UWB）早期源于20世紀(jì)60年代，通過超大帶寬，實(shí)現(xiàn)低功率譜密度上的快速數(shù)據(jù)傳輸。隨著UWB發(fā)展到今天，其技術(shù)特點(diǎn)也更適用于安全測距和室內(nèi)定位，UWB的工作原理其實(shí)很簡單，只要是裝了UWB的設(shè)備(如智能手機(jī)、腕帶或智能鑰匙)進(jìn)入了另一個UWB設(shè)備的范圍，這些設(shè)備就可以通過TOF實(shí)現(xiàn)精確測距，為無線設(shè)備創(chuàng)造了新的空間環(huán)境。
UWB技術(shù)的工作原理（圖源：FiRa聯(lián)盟）
雖然低功耗藍(lán)牙和Wi-Fi已經(jīng)在今天的市場廣泛采用，但與UWB相比，它們在定位能力方面缺乏準(zhǔn)確性。
UWB的突出優(yōu)勢是它能夠在視線或非視線范圍內(nèi)精確定位相關(guān)設(shè)備和物體，精度可以小于10厘米，其每秒的刷新率為200~1000次，而且定位是實(shí)時的。此外，超寬帶脈沖還能抵抗多路徑效應(yīng)，即當(dāng)無線電信號通過多條路徑到達(dá)接收器時，可以準(zhǔn)確區(qū)分主信號路徑，而不被自然或人造物體的反射或折射干擾。它對窄帶衰落和干擾的免疫力使它成為一個非常強(qiáng)大的技術(shù)選擇。
再者，通常情況下，UWB用于定位和測距的超寬帶脈沖在6.5到9 GHz的頻率范圍內(nèi)工作，而不是在2.4 GHz左右的繁忙ISM頻段，這意味著UWB與當(dāng)今最流行的無線格式共存，包括衛(wèi)星導(dǎo)航、Wi-Fi、藍(lán)牙，甚至是近場通信(NFC)。
還有就是UWB能夠提供更高的安全性。它被定義為新的802.15.4z規(guī)范的一部分，這是物理層(PHY)的一個額外部分，用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包。新特性增加了密碼學(xué)、隨機(jī)數(shù)生成和其他技術(shù)，使外部攻擊者更難訪問或操縱UWB通信。
綜上，憑借高精度定位和更高的安全性等優(yōu)勢，UWB或?qū)⒊蔀橹悄苋f物互聯(lián)網(wǎng)時代的重要底層技術(shù)。有優(yōu)勢，就有市場。
基于高精度定位的服務(wù)將是推動UWB技術(shù)發(fā)展的主要動力。據(jù)全跡科技創(chuàng)始人/CEO都延星表示，UWB早期主要是在B端做高精度定位，在工業(yè)上的應(yīng)用相對多一些，例如煤礦、隧道、養(yǎng)老院等領(lǐng)域確保工人安全生產(chǎn)，這幾年逐漸在消費(fèi)端興起。UWB在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，主要是依托UWB基站，再加上定位標(biāo)簽的支持，如做成胸卡、手環(huán)戴在工人身上。但是要打開消費(fèi)端UWB的市場應(yīng)用，必須要手機(jī)廠商起引領(lǐng)作用，將UWB集成到手機(jī)中。
蘋果從iphone 11開始就將UWB引入其中，Airtag更是為UWB再添一把火。這種就是兩個設(shè)備中都裝了UWB，無需基站這種設(shè)施，此種稱為D2D（Device to Device）互聯(lián)。三星的高端手機(jī)機(jī)型也支持UWB，其中Galaxy Note20 Ultra是首款支持UWB的安卓手機(jī)。國內(nèi)手機(jī)方面，小米的MIX4也已引入UWB技術(shù)，其創(chuàng)新的“一指連”可以輕松遙控多個設(shè)備，但前提也是手機(jī)與智能設(shè)備均需要裝備有UWB芯片模組。此外，華為、OPPO、VIVO也都積極布局。
在電動汽車領(lǐng)域，UWB數(shù)字鑰匙正在成為一個殺手級應(yīng)用。UWB的安全性使其更符合車載對安全的要求。蔚來在2021年發(fā)布的ET7上配備了UWB數(shù)字鑰匙，寶馬、奧迪、福特、大眾、本田等車企也陸續(xù)宣告將與手機(jī)廠商合作推出基于UWB 技術(shù)的新一代數(shù)字化車鑰匙。汽車零部件供應(yīng)商海拉（HELLA）正式推出采用UWB的智能車鑰匙，并將于兩年內(nèi)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
據(jù)優(yōu)智聯(lián)總經(jīng)理秦波介紹，UWB在汽車上的另一個應(yīng)用是雷達(dá)，可以用于活體檢測，給用戶帶來更多的應(yīng)用場景和更好的體驗。相比手機(jī)，汽車上的應(yīng)用場景落地較快，國內(nèi)的汽車UWB數(shù)字鑰匙需求已經(jīng)明確。汽車的總量雖然不如手機(jī)，但是單臺汽車所采用UWB數(shù)量卻比手機(jī)多，一輛汽車大約需要用5個UWB芯片模組。
還有就是室內(nèi)定位和導(dǎo)航上的應(yīng)用，5G時代的來臨，當(dāng)下大部分的5G垂直行業(yè)場景都發(fā)生在室內(nèi)，因此UWB+5G室內(nèi)定位服務(wù)的需求也日益強(qiáng)烈。
除了精準(zhǔn)定位之外，UWB還具有低延遲交互的優(yōu)點(diǎn)，這將使其在游戲控制器和AR/VR等交互中能有很好的應(yīng)用。在這方面，SPARK Microsystems開始利用其UWB技術(shù)提供超低延遲音頻和視頻鏈接，可以實(shí)現(xiàn)在10μW以下傳輸1kbps的數(shù)據(jù)，從而使無需電池供電的傳感器成為可能。
UWB技術(shù)在市場上也能看到一些采用，連蘋果都在支持，但為何UWB并沒有如想象中那般火爆呢？在都延星看來，歸根結(jié)底，目前大部分D2D應(yīng)用都是無關(guān)痛癢的，屬于體驗改善性質(zhì)的應(yīng)用，甚至一些改善比較雞肋，并不能解決前所未有的問題。如室內(nèi)精準(zhǔn)定位導(dǎo)航、停車場找車、超市找貨、機(jī)器找人等應(yīng)用都必須要依賴基礎(chǔ)設(shè)施才行，而D2D的這種互聯(lián)是不能解決這種問題的。
再一個原因是，每項新技術(shù)生態(tài)建立都需要一個過程。UWB標(biāo)準(zhǔn)才確立不久。在UWB領(lǐng)域，F(xiàn)iRa聯(lián)盟致力于發(fā)展UWB生態(tài)系統(tǒng)，蘋果、三星、谷歌、Qorvo、恩智浦、思科等都是該聯(lián)盟的成員。整個UWB產(chǎn)業(yè)鏈處于發(fā)展早期階段，很多設(shè)想的應(yīng)用還沒有開花落地。
在工業(yè)端，UWB的實(shí)際部署和應(yīng)用面臨著一些挑戰(zhàn)，主要是UWB的定位系統(tǒng)相對較昂貴。那是不是UWB芯片貴？其實(shí)不然，據(jù)都延星的介紹，在整機(jī)中UWB芯片所占的成本比重不高，如Qorvo一顆UWB芯片可能只有30塊人民幣，但一個UWB基站價格卻高達(dá)2-3000塊錢左右。那么，為何UWB定位系統(tǒng)如此貴呢？因為UWB現(xiàn)在主要是做項目的模式，是一個非標(biāo)定制化的過程。UWB采用三角定位的原理，比如室外要做GPS定位，至少需要搜索到3個衛(wèi)星，這3個衛(wèi)星的排布需要講求一定的規(guī)則，在室內(nèi)做UWB基站也是如此，這些基站也需要按照一定的規(guī)則來排布，非常講究人的經(jīng)驗，所以人力成本很高。
在D2D端，我們也可以看到，一眾手機(jī)廠商都是在高端機(jī)型上添加UWB功能，而作為一個手機(jī)賣點(diǎn)。其主要原因系，“現(xiàn)在大多數(shù)采用UWB手機(jī)的廠商，所采用的UWB芯片方案都是學(xué)習(xí)借鑒蘋果，一發(fā)多收，至少放了3個UWB天線。蘋果這種方式的目的是要做天線陣列，以此來實(shí)現(xiàn)測向的功能。但多天線的布局造成所占用的空間大，芯片成本也高，導(dǎo)致整體手機(jī)成本很高?！睘榇?，都延星指出，“只有需要測向的時候才需要多個天線，但測向是一個雞肋功能，其實(shí)只需要放一個很簡單的UWB芯片和一個天線就能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位、汽車鑰匙、無感支付、數(shù)據(jù)傳輸?shù)戎饕δ?，所以如果中低端手機(jī)能采用一發(fā)一收的UWB方案，或許能更好的產(chǎn)生產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同配合，讓UWB能進(jìn)入更多普通大眾市場?！?/p>
優(yōu)智聯(lián)總經(jīng)理秦波也表示，UWB市場目前處于早期培育階段，正在進(jìn)行場景摸索，再加之UWB芯片資源短缺，價錢較高，這些都導(dǎo)致了目前UWB沒有得到大規(guī)模應(yīng)用的原因。在消費(fèi)端的應(yīng)用上，UWB需要與天線配合，因此在手機(jī)上的部署會有挑戰(zhàn)。不過他也指出，國內(nèi)現(xiàn)在很多天線廠商開始在UWB上投入更多的資源，未來在各界的努力下，UWB在消費(fèi)端跟天線配合上挑戰(zhàn)將逐漸解決。
在UWB芯片領(lǐng)域，主要是國際廠商如Qorvo、恩智浦等發(fā)展較早，技術(shù)較先進(jìn)。Qorvo 2020收購UWB技術(shù)先驅(qū)Decawave，后者現(xiàn)已成為Qorvo 移動產(chǎn)品中的超寬帶業(yè)務(wù)部門，這樣Qorvo可以將UWB集成到其射頻芯片上；消費(fèi)市場大多采用恩智浦的UWB產(chǎn)品，名為Trimension，目前其主要有5款UWB芯片產(chǎn)品，已在汽車、移動和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間進(jìn)行應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)安全精確測距，三星和小米都是采用恩智浦的UWB芯片。
早期國內(nèi)在UWB領(lǐng)域，主要是系統(tǒng)方案商居多，如浩云科技、中海達(dá)、全跡科技、清研訊科等。他們早期大都采用Decawave的UWB芯片進(jìn)行系統(tǒng)研發(fā)。據(jù)全跡科技創(chuàng)始人/CEO都延星介紹，UWB芯片不像WiFi、藍(lán)牙芯片那樣拿來就用，易于開發(fā)，還需要有大量工程實(shí)例的算法迭代才可以，所以就需要UWB方案商做定位算法的開發(fā)和定位系統(tǒng)架構(gòu)的構(gòu)建，比如購物中心需要安裝很多UWB定位基站才能部署，但是UWB的造價很昂貴，系統(tǒng)方案商的工作就是降低定位基站的數(shù)量，降低成本造價。據(jù)了解，全跡科技開發(fā)的UWB-AOA單基站定位產(chǎn)品可以將UWB的造價顯著降低。
那么在UWB芯片設(shè)計方面，主要有哪些挑戰(zhàn)呢？優(yōu)智聯(lián)總經(jīng)理秦波指出，UWB芯片的設(shè)計主要是由UWB技術(shù)特點(diǎn)本身所決定，UWB的帶寬相比WiFi和藍(lán)牙較寬一些，脈沖波形非常窄，對應(yīng)頻域的帶寬高達(dá)500MHz至1GHz，所以，芯片內(nèi)部射頻及模擬模塊需要支持更高的帶寬；同時信號處理部分不能引入過多的非固定延遲，這是因為UWB芯片是利用電磁波的飛行時間來做測距，時間戳要解算得非常準(zhǔn)確。這些都給芯片設(shè)計廠商造成了比較大的挑戰(zhàn)。
在蘋果發(fā)布UWB芯片之后，不少國內(nèi)企業(yè)嗅到了UWB背后的商機(jī)，發(fā)力UWB芯片賽道。我們看到，越來越多的UWB芯片廠商因為融資信息而獲得了業(yè)界的廣泛關(guān)注。
2022年1月12日，UWB芯片設(shè)計公司瀚巍微電子(MKSemi) 宣布完成Pre-A+輪融資，本輪融總額8000多萬人民幣，此前獲得過OPPO和聯(lián)發(fā)科的投資。瀚巍的低功耗UWB技術(shù)，可增加電子產(chǎn)品的電池壽命，使在尺寸要求極其嚴(yán)苛的無線傳感器端產(chǎn)品上增加UWB定位功能成為可能。
2022年1月13月，UWB芯片研發(fā)商優(yōu)智聯(lián)獲得了小米的戰(zhàn)略投資，此前還獲得了聯(lián)發(fā)科在大陸的投資主體旭新的投資。優(yōu)智聯(lián)設(shè)計的UWB芯片可以實(shí)現(xiàn)低功耗，低成本，且兼容多頻段的UWB芯片解決方案，很好的解決了客戶的幾大痛點(diǎn)，并能夠在極大程度上支持紐扣電池的長時間工作，能真正支持消費(fèi)類市場對于小型化，低功耗、安全性的剛性需求。
2020年底，UWB芯片廠商紐瑞芯科技完成了近億元Pre-A輪融資。其自主研發(fā)的大熊座UWB系列芯片，是國內(nèi)UWB領(lǐng)域較早的高技術(shù)含量的正向研發(fā)芯片。紐瑞芯科技CEO陳振騏在HICOOL創(chuàng)業(yè)大賽上預(yù)測，UWB將成為智能手機(jī)的標(biāo)配技術(shù)，在未來5年內(nèi)，UWB芯片的市場需求將達(dá)到每年10億片。
融資信息之外，也有不少UWB芯片廠商公布了一些喜人的研究進(jìn)展。2021年12月23日，長沙馳芯半導(dǎo)體推出國內(nèi)首款商用的UWB芯片CX300，并聲稱填補(bǔ)了國產(chǎn)UWB芯片的空白。據(jù)悉，其CX300芯片定位精度達(dá)到了±5cm。
國內(nèi)還有很多做UWB芯片的廠商，如精位科技能同時提供自有UWB芯片模組、定位軟硬件產(chǎn)品以及系統(tǒng)級解決方案。長城汽車的好貓”車型搭載了精位科技“尋ME移動互聯(lián)定位系統(tǒng)”。
這場由蘋果掀起的厘米級物聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)定位時代正在緩緩到來。相比TWS和指紋識別這種單點(diǎn)應(yīng)用技術(shù)來說，UWB的市場應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)比他們廣泛，往大了說，可以稱其為基礎(chǔ)設(shè)施的芯片。隨著頭部手機(jī)廠商如蘋果、三星及國內(nèi)安卓手機(jī)等對UWB技術(shù)的認(rèn)可及持續(xù)加碼投入，UWB的發(fā)展普及有望進(jìn)入快車道。
