从电容屏触控芯片，到指纹识别和面部识别芯片，再到TWS蓝牙芯片，苹果无疑是带货界的扛把子，但是自iPhone 11应用的UWB芯片似乎没有想象中的那么火？其实不然，或许这是一项慢热的技术，因为我们发现，在UWB芯片这个赛道，近日有多家UWB芯片厂商获得投资，国内玩家开始逐渐涌现。前几项技术大都造就了一些企业，指纹识别成就了汇顶科技，TWS蓝牙芯片更是造就恒玄科技、中科蓝汛、珠海杰理等，那么UWB是否如前几项技术那般火爆，成就一批UWB芯片企业，将其送上市。
UWB技术优势颇多
超宽带无线电技术（UWB）早期源于20世纪60年代，通过超大带宽，实现低功率谱密度上的快速数据传输。随着UWB发展到今天，其技术特点也更适用于安全测距和室内定位，UWB的工作原理其实很简单，只要是装了UWB的设备(如智能手机、腕带或智能钥匙)进入了另一个UWB设备的范围，这些设备就可以通过TOF实现精确测距，为无线设备创造了新的空间环境。
UWB技术的工作原理（图源：FiRa联盟）
虽然低功耗蓝牙和Wi-Fi已经在今天的市场广泛采用，但与UWB相比，它们在定位能力方面缺乏准确性。
UWB的突出优势是它能够在视线或非视线范围内精确定位相关设备和物体，精度可以小于10厘米，其每秒的刷新率为200~1000次，而且定位是实时的。此外，超宽带脉冲还能抵抗多路径效应，即当无线电信号通过多条路径到达接收器时，可以准确区分主信号路径，而不被自然或人造物体的反射或折射干扰。它对窄带衰落和干扰的免疫力使它成为一个非常强大的技术选择。
再者，通常情况下，UWB用于定位和测距的超宽带脉冲在6.5到9 GHz的频率范围内工作，而不是在2.4 GHz左右的繁忙ISM频段，这意味着UWB与当今最流行的无线格式共存，包括卫星导航、Wi-Fi、蓝牙，甚至是近场通信(NFC)。
还有就是UWB能够提供更高的安全性。它被定义为新的802.15.4z规范的一部分，这是物理层(PHY)的一个额外部分，用于发送和接收数据包。新特性增加了密码学、随机数生成和其他技术，使外部攻击者更难访问或操纵UWB通信。
综上，凭借高精度定位和更高的安全性等优势，UWB或将成为智能万物互联网时代的重要底层技术。有优势，就有市场。
UWB市场应用已明朗
基于高精度定位的服务将是推动UWB技术发展的主要动力。据全迹科技创始人/CEO都延星表示，UWB早期主要是在B端做高精度定位，在工业上的应用相对多一些，例如煤矿、隧道、养老院等领域确保工人安全生产，这几年逐渐在消费端兴起。UWB在工业领域中的应用，主要是依托UWB基站，再加上定位标签的支持，如做成胸卡、手环戴在工人身上。但是要打开消费端UWB的市场应用，必须要手机厂商起引领作用，将UWB集成到手机中。
苹果从iphone 11开始就将UWB引入其中，Airtag更是为UWB再添一把火。这种就是两个设备中都装了UWB，无需基站这种设施，此种称为D2D（Device to Device）互联。三星的高端手机机型也支持UWB，其中Galaxy Note20 Ultra是首款支持UWB的安卓手机。国内手机方面，小米的MIX4也已引入UWB技术，其创新的“一指连”可以轻松遥控多个设备，但前提也是手机与智能设备均需要装备有UWB芯片模组。此外，华为、OPPO、VIVO也都积极布局。
在电动汽车领域，UWB数字钥匙正在成为一个杀手级应用。UWB的安全性使其更符合车载对安全的要求。蔚来在2021年发布的ET7上配备了UWB数字钥匙，宝马、奥迪、福特、大众、本田等车企也陆续宣告将与手机厂商合作推出基于UWB 技术的新一代数字化车钥匙。汽车零部件供应商海拉（HELLA）正式推出采用UWB的智能车钥匙，并将于两年内实现量产。
据优智联总经理秦波介绍，UWB在汽车上的另一个应用是雷达，可以用于活体检测，给用户带来更多的应用场景和更好的体验。相比手机，汽车上的应用场景落地较快，国内的汽车UWB数字钥匙需求已经明确。汽车的总量虽然不如手机，但是单台汽车所采用UWB数量却比手机多，一辆汽车大约需要用5个UWB芯片模组。
还有就是室内定位和导航上的应用，5G时代的来临，当下大部分的5G垂直行业场景都发生在室内，因此UWB+5G室内定位服务的需求也日益强烈。
除了精准定位之外，UWB还具有低延迟交互的优点，这将使其在游戏控制器和AR/VR等交互中能有很好的应用。在这方面，SPARK Microsystems开始利用其UWB技术提供超低延迟音频和视频链接，可以实现在10μW以下传输1kbps的数据，从而使无需电池供电的传感器成为可能。
但为何UWB技术不温不火？
UWB技术在市场上也能看到一些采用，连苹果都在支持，但为何UWB并没有如想象中那般火爆呢？在都延星看来，归根结底，目前大部分D2D应用都是无关痛痒的，属于体验改善性质的应用，甚至一些改善比较鸡肋，并不能解决前所未有的问题。如室内精准定位导航、停车场找车、超市找货、机器找人等应用都必须要依赖基础设施才行，而D2D的这种互联是不能解决这种问题的。
再一个原因是，每项新技术生态建立都需要一个过程。UWB标准才确立不久。在UWB领域，FiRa联盟致力于发展UWB生态系统，苹果、三星、谷歌、Qorvo、恩智浦、思科等都是该联盟的成员。整个UWB产业链处于发展早期阶段，很多设想的应用还没有开花落地。
在工业端，UWB的实际部署和应用面临着一些挑战，主要是UWB的定位系统相对较昂贵。那是不是UWB芯片贵？其实不然，据都延星的介绍，在整机中UWB芯片所占的成本比重不高，如Qorvo一颗UWB芯片可能只有30块人民币，但一个UWB基站价格却高达2-3000块钱左右。那么，为何UWB定位系统如此贵呢？因为UWB现在主要是做项目的模式，是一个非标定制化的过程。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个卫星，这3个卫星的排布需要讲求一定的规则，在室内做UWB基站也是如此，这些基站也需要按照一定的规则来排布，非常讲究人的经验，所以人力成本很高。
在D2D端，我们也可以看到，一众手机厂商都是在高端机型上添加UWB功能，而作为一个手机卖点。其主要原因系，“现在大多数采用UWB手机的厂商，所采用的UWB芯片方案都是学习借鉴苹果，一发多收，至少放了3个UWB天线。苹果这种方式的目的是要做天线阵列，以此来实现测向的功能。但多天线的布局造成所占用的空间大，芯片成本也高，导致整体手机成本很高。”为此，都延星指出，“只有需要测向的时候才需要多个天线，但测向是一个鸡肋功能，其实只需要放一个很简单的UWB芯片和一个天线就能实现精准定位、汽车钥匙、无感支付、数据传输等主要功能，所以如果中低端手机能采用一发一收的UWB方案，或许能更好的产生产业链协同配合，让UWB能进入更多普通大众市场。”
优智联总经理秦波也表示，UWB市场目前处于早期培育阶段，正在进行场景摸索，再加之UWB芯片资源短缺，价钱较高，这些都导致了目前UWB没有得到大规模应用的原因。在消费端的应用上，UWB需要与天线配合，因此在手机上的部署会有挑战。不过他也指出，国内现在很多天线厂商开始在UWB上投入更多的资源，未来在各界的努力下，UWB在消费端跟天线配合上挑战将逐渐解决。
国内UWB厂商纷纷涌现
在UWB芯片领域，主要是国际厂商如Qorvo、恩智浦等发展较早，技术较先进。Qorvo 2020收购UWB技术先驱Decawave，后者现已成为Qorvo 移动产品中的超宽带业务部门，这样Qorvo可以将UWB集成到其射频芯片上；消费市场大多采用恩智浦的UWB产品，名为Trimension，目前其主要有5款UWB芯片产品，已在汽车、移动和物联网设备之间进行应用，实现安全精确测距，三星和小米都是采用恩智浦的UWB芯片。
早期国内在UWB领域，主要是系统方案商居多，如浩云科技、中海达、全迹科技、清研讯科等。他们早期大都采用Decawave的UWB芯片进行系统研发。据全迹科技创始人/CEO都延星介绍，UWB芯片不像WiFi、蓝牙芯片那样拿来就用，易于开发，还需要有大量工程实例的算法迭代才可以，所以就需要UWB方案商做定位算法的开发和定位系统架构的构建，比如购物中心需要安装很多UWB定位基站才能部署，但是UWB的造价很昂贵，系统方案商的工作就是降低定位基站的数量，降低成本造价。据了解，全迹科技开发的UWB-AOA单基站定位产品可以将UWB的造价显著降低。
那么在UWB芯片设计方面，主要有哪些挑战呢？优智联总经理秦波指出，UWB芯片的设计主要是由UWB技术特点本身所决定，UWB的带宽相比WiFi和蓝牙较宽一些，脉冲波形非常窄，对应频域的带宽高达500MHz至1GHz，所以，芯片内部射频及模拟模块需要支持更高的带宽；同时信号处理部分不能引入过多的非固定延迟，这是因为UWB芯片是利用电磁波的飞行时间来做测距，时间戳要解算得非常准确。这些都给芯片设计厂商造成了比较大的挑战。
在苹果发布UWB芯片之后，不少国内企业嗅到了UWB背后的商机，发力UWB芯片赛道。我们看到，越来越多的UWB芯片厂商因为融资信息而获得了业界的广泛关注。
2022年1月12日，UWB芯片设计公司瀚巍微电子(MKSemi) 宣布完成Pre-A+轮融资，本轮融总额8000多万人民币，此前获得过OPPO和联发科的投资。瀚巍的低功耗UWB技术，可增加电子产品的电池寿命，使在尺寸要求极其严苛的无线传感器端产品上增加UWB定位功能成为可能。
2022年1月13月，UWB芯片研发商优智联获得了小米的战略投资，此前还获得了联发科在大陆的投资主体旭新的投资。优智联设计的UWB芯片可以实现低功耗，低成本，且兼容多频段的UWB芯片解决方案，很好的解决了客户的几大痛点，并能够在极大程度上支持纽扣电池的长时间工作，能真正支持消费类市场对于小型化，低功耗、安全性的刚性需求。
2020年底，UWB芯片厂商纽瑞芯科技完成了近亿元Pre-A轮融资。其自主研发的大熊座UWB系列芯片，是国内UWB领域较早的高技术含量的正向研发芯片。纽瑞芯科技CEO陈振骐在HICOOL创业大赛上预测，UWB将成为智能手机的标配技术，在未来5年内，UWB芯片的市场需求将达到每年10亿片。
融资信息之外，也有不少UWB芯片厂商公布了一些喜人的研究进展。2021年12月23日，长沙驰芯半导体推出国内首款商用的UWB芯片CX300，并声称填补了国产UWB芯片的空白。据悉，其CX300芯片定位精度达到了±5cm。
国内还有很多做UWB芯片的厂商，如精位科技能同时提供自有UWB芯片模组、定位软硬件产品以及系统级解决方案。长城汽车的好猫”车型搭载了精位科技“寻ME移动互联定位系统”。
结语
这场由苹果掀起的厘米级物联网精准定位时代正在缓缓到来。相比TWS和指纹识别这种单点应用技术来说，UWB的市场应用远远比他们广泛，往大了说，可以称其为基础设施的芯片。随着头部手机厂商如苹果、三星及国内安卓手机等对UWB技术的认可及持续加码投入，UWB的发展普及有望进入快车道。
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