轉自：半導體行業(yè)觀察

從電容屏觸控芯片，到指紋識別和面部識別芯片，再到TWS藍牙芯片，蘋果無疑是帶貨界的扛把子，但是自iPhone 11應用的UWB芯片似乎沒有想象中的那么火？其實不然，或許這是一項慢熱的技術，因為我們發(fā)現，在UWB芯片這個賽道，近日有多家UWB芯片廠商獲得投資，國內玩家開始逐漸涌現。前幾項技術大都造就了一些企業(yè)，指紋識別成就了匯頂科技，TWS藍牙芯片更是造就恒玄科技、中科藍汛、珠海杰理等，那么UWB是否如前幾項技術那般火爆，成就一批UWB芯片企業(yè)，將其送上市。

UWB技術優(yōu)勢頗多

超寬帶無線電技術（UWB）早期源于20世紀60年代，通過超大帶寬，實現低功率譜密度上的快速數據傳輸。隨著UWB發(fā)展到今天，其技術特點也更適用于安全測距和室內定位，UWB的工作原理其實很簡單，只要是裝了UWB的設備(如智能手機、腕帶或智能鑰匙)進入了另一個UWB設備的范圍，這些設備就可以通過TOF實現精確測距，為無線設備創(chuàng)造了新的空間環(huán)境。

圖1：UWB技術的工作原理（來源：FiRa聯(lián)盟）

雖然低功耗藍牙和Wi-Fi已經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確性。

UWB的突出優(yōu)勢是它能夠在視線或非視線范圍內精確定位相關設備和物體，精度可以小于10厘米，其每秒的刷新率為200~1000次，而且定位是實時的。此外，超寬帶脈沖還能抵抗多路徑效應，即當無線電信號通過多條路徑到達接收器時，可以準確區(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大的技術選擇。

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的頻率范圍內工作，而不是在2.4 GHz左右的繁忙ISM頻段，這意味著UWB與當今最流行的無線格式共存，包括衛(wèi)星導航、Wi-Fi、藍牙，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)送和接收數據包。新特性增加了密碼學、隨機數生成和其他技術，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或將成為智能萬物互聯(lián)網時代的重要底層技術。有優(yōu)勢，就有市場。

UWB市場應用已明朗

基于高精度定位的服務將是推動UWB技術發(fā)展的主要動力。據全跡科技創(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)上的應用相對多一些，例如煤礦、隧道、養(yǎng)老院等領域確保工人安全生產，這幾年逐漸在消費端興起。UWB在工業(yè)領域中的應用，主要是依托UWB基站，再加上定位標簽的支持，如做成胸卡、手環(huán)戴在工人身上。但是要打開消費端UWB的市場應用，必須要手機廠商起引領作用，將UWB集成到手機中。

蘋果從iphone 11開始就將UWB引入其中，Airtag更是為UWB再添一把火。這種就是兩個設備中都裝了UWB，無需基站這種設施，此種稱為D2D（Device to Device）互聯(lián)。三星的高端手機機型也支持UWB，其中Galaxy Note20 Ultra是首款支持UWB的安卓手機。國內手機方面，小米的MIX4也已引入UWB技術，其創(chuàng)新的“一指連”可以輕松遙控多個設備，但前提也是手機與智能設備均需要裝備有UWB芯片模組。此外，華為、OPPO、VIVO也都積極布局。

在電動汽車領域，UWB數字鑰匙正在成為一個殺手級應用。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)宣告將與手機廠商合作推出基于UWB 技術的新一代數字化車鑰匙。汽車零部件供應商海拉（HELLA）正式推出采用UWB的智能車鑰匙，并將于兩年內實現量產。

據優(yōu)智聯(lián)總經理秦波介紹，UWB在汽車上的另一個應用是雷達，可以用于活體檢測，給用戶帶來更多的應用場景和更好的體驗。相比手機，汽車上的應用場景落地較快，國內的汽車UWB數字鑰匙需求已經明確。汽車的總量雖然不如手機，但是單臺汽車所采用UWB數量卻比手機多，一輛汽車大約需要用5個UWB芯片模組。

還有就是室內定位和導航上的應用，5G時代的來臨，當下大部分的5G垂直行業(yè)場景都發(fā)生在室內，因此UWB+5G室內定位服務的需求也日益強烈。

除了精準定位之外，UWB還具有低延遲交互的優(yōu)點，這將使其在游戲控制器和AR/VR等交互中能有很好的應用。在這方面，SPARK Microsystems開始利用其UWB技術提供超低延遲音頻和視頻鏈接，可以實現在10μW以下傳輸1kbps的數據，從而使無需電池供電的傳感器成為可能。

但為何UWB技術不溫不火？

UWB技術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，歸根結底，目前大部分D2D應用都是無關痛癢的，屬于體驗改善性質的應用，甚至一些改善比較雞肋，并不能解決前所未有的問題。如室內精準定位導航、停車場找車、超市找貨、機器找人等應用都必須要依賴基礎設施才行，而D2D的這種互聯(lián)是不能解決這種問題的。

再一個原因是，每項新技術生態(tài)建立都需要一個過程。UWB標準才確立不久。在UWB領域，FiRa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產業(yè)鏈處于發(fā)展早期階段，很多設想的應用還沒有開花落地。

在工業(yè)端，UWB的實際部署和應用面臨著一些挑戰(zhàn)，主要是UWB的定位系統(tǒng)相對較昂貴。那是不是UWB芯片貴？其實不然，據都延星的介紹，在整機中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2-3000塊錢左右。那么，為何UWB定位系統(tǒng)如此貴呢？因為UWB現在主要是做項目的模式，是一個非標定制化的過程。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，非常講究人的經驗，所以人力成本很高。

在D2D端，我們也可以看到，一眾手機廠商都是在高端機型上添加UWB功能，而作為一個手機賣點。其主要原因系，“現在大多數采用UWB手機的廠商，所采用的UWB芯片方案都是學習借鑒蘋果，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，以此來實現測向的功能。但多天線的布局造成所占用的空間大，芯片成本也高，導致整體手機成本很高?！睘榇耍佳有侵赋?，“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，其實只需要放一個很簡單的UWB芯片和一個天線就能實現精準定位、汽車鑰匙、無感支付、數據傳輸等主要功能，所以如果中低端手機能采用一發(fā)一收的UWB方案，或許能更好的產生產業(yè)鏈協(xié)同配合，讓UWB能進入更多普通大眾市場?！?/p>

優(yōu)智聯(lián)總經理秦波也表示，UWB市場目前處于早期培育階段，正在進行場景摸索，再加之UWB芯片資源短缺，價錢較高，這些都導致了目前UWB沒有得到大規(guī)模應用的原因。在消費端的應用上，UWB需要與天線配合，因此在手機上的部署會有挑戰(zhàn)。不過他也指出，國內現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在消費端跟天線配合上挑戰(zhàn)將逐漸解決。

國內UWB廠商紛紛涌現

在UWB芯片領域，主要是國際廠商如Qorvo、恩智浦等發(fā)展較早，技術較先進。Qorvo 2020收購UWB技術先驅Decawave，后者現已成為Qorvo 移動產品中的超寬帶業(yè)務部門，這樣Qorvo可以將UWB集成到其射頻芯片上；消費市場大多采用恩智浦的UWB產品，名為Trimension，目前其主要有5款UWB芯片產品，已在汽車、移動和物聯(lián)網設備之間進行應用，實現安全精確測距，三星和小米都是采用恩智浦的UWB芯片。

早期國內在UWB領域，主要是系統(tǒng)方案商居多，如浩云科技、中海達、全跡科技、清研訊科等。他們早期大都采用Decawave的UWB芯片進行系統(tǒng)研發(fā)。據全跡科技創(chuàng)始人/CEO都延星介紹，UWB芯片不像WiFi、藍牙芯片那樣拿來就用，易于開發(fā)，還需要有大量工程實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)架構的構建，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量，降低成本造價。據了解，全跡科技開發(fā)的UWB-AOA單基站定位產品可以將UWB的造價顯著降低。

那么在UWB芯片設計方面，主要有哪些挑戰(zhàn)呢？優(yōu)智聯(lián)總經理秦波指出，UWB芯片的設計主要是由UWB技術特點本身所決定，UWB的帶寬相比WiFi和藍牙較寬一些，脈沖波形非常窄，對應頻域的帶寬高達500MHz至1GHz，所以，芯片內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確。這些都給芯片設計廠商造成了比較大的挑戰(zhàn)。

在蘋果發(fā)布UWB芯片之后，不少國內企業(yè)嗅到了UWB背后的商機，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)界的廣泛關注。

2022年1月12日，UWB芯片設計公司瀚巍微電子(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，可增加電子產品的電池壽命，使在尺寸要求極其嚴苛的無線傳感器端產品上增加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)設計的UWB芯片可以實現低功耗，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，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UWB領域較早的高技術含量的正向研發(fā)芯片。紐瑞芯科技CEO陳振騏在HICOOL創(chuàng)業(yè)大賽上預測，UWB將成為智能手機的標配技術，在未來5年內，UWB芯片的市場需求將達到每年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展。2021年12月23日，長沙馳芯半導體推出國內首款商用的UWB芯片CX300，并聲稱填補了國產UWB芯片的空白。據悉，其CX300芯片定位精度達到了±5cm。

國內還有很多做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)”。

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這場由蘋果掀起的厘米級物聯(lián)網精準定位時代正在緩緩到來。相比TWS和指紋識別這種單點應用技術來說，UWB的市場應用遠遠比他們廣泛，往大了說，可以稱其為基礎設施的芯片。隨著頭部手機廠商如蘋果、三星及國內安卓手機等對UWB技術的認可及持續(xù)加碼投入，UWB的發(fā)展普及有望進入快車道。

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