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來源：半導體行業觀察 近年來，很多企業都在拱火UWB市場： 2019 年，蘋果iPhone11搭載UWB芯片，火極一時的AirDrop隔空投送帶來的“空間感知”功能，率先帶動UWB在消費電子領域的商用。 2022年3月，一則海思招聘UWB技術工程師的信息也引起業內關注，被認為是華為海思入局UWB技術領域的信號。 寶馬、蔚來宣布在車上搭載UWB芯片，隨后大眾、福特、小鵬、比亞迪等一干車型相繼跟上。 此外，小米的“一指連”，華為的“靈犀指向遙控”相繼入局智能家居領域，市場是否愿意為這個成本高但非剛需的功能買單，不確定性仍然很強。 業界一系列動態，似乎宣告著UWB應用可以無處不在。UWB技術在汽車、智能穿戴，以及工業市場都有很大的機會。 但從市場后續的一系列反映來看，不溫不火，或許才是對UWB行業最貼切的描述。 UWB市場體量和WiFi、藍牙、RFID根本不是一個數量級；和Lora、Zigbee這些小眾的無線通訊技術的市場規模也有不小的差距。原因在于UWB缺少成功的、具備一定量的落地應用場景支撐。 沉寂已久的UWB仍需要等待一個機會，來實現新的救贖。 UWB芯片，迎來新轉折 近日，短暫平靜的UWB市場傳來了重磅消息——在2024年的MWC上，高通一口氣發布了眾多新產品。其中，UWB芯片也迎來了新的進展。 據了解，高通發布了一款型號為FastConnect 7900的芯片，采用6nm制程工藝，是一顆融合了“Wi-Fi7+藍牙+UWB”多種局域網通信技術的套片。 值得注意的是，這款芯片可以與高通最新發布的5G芯片“驍龍X80”組成新一代的高端移動芯片組，一起使用于手機、PC、車載、IoT等客戶。 這或將成為助推UWB產業發展的關鍵一環。 因為“驍龍X80”+“FastConnect 7900”芯片組合的推出，就意味著高通的UWB進入到手機的時間就很近了。據介紹，搭載該平臺的商用終端預計將于2024年下半年發布，到時國產安卓手機廠商就會同步搭載UWB功能，一旦有安卓手機廠商大規模用UWB芯片，其他的手機廠商也會很快跟進。 屆時，UWB也許將迎來市場需求的新局面。 借此機會，我們一起來看一下UWB的技術特點與優勢，以及當前的應用進展和企業布局情況，更深入的了解UWB技術的發展現狀、挑戰與未來趨勢。 UWB，從軍用走向商用 UWB，全稱為Ultra Wide Band，是一種超寬帶無線載波通信技術。 UWB不同于傳統的通信技術，它通過發送和接收具有納秒或微秒級以下的極窄脈沖來實現無線傳輸的。由于脈沖時間寬度極短，因此可以實現頻譜上的超寬帶，從3.1GHz - 10.6GHz，總共7.5GHz的可用頻譜帶寬，使用的射頻帶寬在500MHz以上。 
超寬帶UWB與其他無線數據傳輸技術工作頻率分布圖 （圖源：eliko.tech） 這種脈沖信號的寬帶特性使得UWB芯片能夠在相對較低的功率下傳輸更多的數據，相比全球導航衛星系統（GNSS）、WiFi和藍牙等常見的定位技術，UWB技術具有定位精度高、抗干擾能力強、安全性好、傳輸速度快、功耗低等優點，尤其適用于室內等密集多徑場所的高速無線接入。 實際上，UWB并不是一項新技術，它大概在1960年時就被提出，主要用于軍事上的雷達系統，屬于輔助系統，用量不算太大。 直到2002年2月，UWB獲得美國聯邦通信委員會(FCC)的批準，開始在民用和商用通信領域得到應用。2007年3月，國際標準化組織(ISO)正式通過了WiMedia聯盟提交的MB-OFDM標準，這標志著UWB技術的第一個國際標準誕生，開始向大規模商用過渡。 2013年開始，UWB逐漸應用于公安系統、倉儲、物流、醫院、工廠、煤礦、工地、展館、商場、隧道、機房、機場、體育等諸多不同的垂直領域。 UWB進一步被大眾所了解，則是在2019年蘋果在iPhone 11系列上配備了這一技術，也使得UWB開始逐步被越來越多的設備應用。 在此期間，一些公司開始推出UWB芯片，用于實現高速短距離無線通信以及高精度定位定向。 UWB開始時被定位為一種與Wi-Fi類似的數據傳輸技術，但由于各種原因，包括功率限制，在商業用途上一直沒有取得成功。 當該技術重新定位，主要朝著基于脈沖無線電、基于IEEE 802.15.4a標準的安全測距和定位技術發展之后，為UWB賦予了安全、可靠、厘米級精確距離和位置測量的能力。 簡單理解，UWB本質不是為數據通訊服務的，優勢在于測距及定位。 UWB的主要吸引力在于其極高的位置和方向精度，可以精確定位物體的位置，誤差僅有幾厘米，大大高于藍牙、GPS和其他跟蹤方法。 得益于顯著的優勢，UWB在上述B端市場快速落地，并且逐漸商用。 隨著技術的成熟，UWB技術開始開拓B端之外的應用場景，發揮在消費市場的巨大應用潛力。各種終端設備開始集成UWB通信功能，如筆記本電腦、移動電話和智能汽車等消費電子產品。 UWB，尋找落腳點 那么，UWB究竟能為用戶帶來什么好處？ 上面對UWB技術優勢的介紹可能不太直觀，我們以應用場景為例，可以更清楚的了解到UWB在實際應用中的功能和價值，例如： 蘋果利用UWB技術的超高精度定位能力，提高了手機的定位精度，能夠感知周圍手機的準確位置，蘋果將其命名為空間感知能力。通過Airdrop（隔空投送）功能，快速建立無線連接，來為用戶傳輸數據做好準備。 此外，UWB還被蘋果應用在了AirTag上，由于其支持厘米級的定位精度，還能夠實現立體三維位置跟蹤，并且不僅速度快、而且功耗也更低，因此AirTag能夠讓所有設備都具備防丟功能，而且用戶尋找的過程也更為便捷。除了AirTag外，在Apple Watch、HomePod等產品獲得UWB的加持后，同樣也能夠通過精準定位來實現精準定位。 蘋果是為數不多大規模在旗下設備中應用UWB的廠商。 三星也在旗下產品中積極引入UWB的應用，自Galaxy Note 20 Ultra、Galaxy Z Fold2開始就加入了這一技術，例如在“對準來分享”功能中，UWB同樣也能通過快速定位來建立無線連接，以實現數據傳輸。同時，三星也推出了SmartTag+智能追蹤器。除了終端產品外，三星還通過了支持UWB的Exynos Connect U100芯片，直接面向智能家居、智能工廠和智能汽車領域。 在智能家居領域，小米推出了具備UWB技術的“一指連”功能，以及由此衍生的“一指操控”和“一指投送”功能。借助UWB的精準定位和快速連接特性，“一指連”功能的空間定位已實現厘米級和±3°的角度測量精度，指向即可實現定向操控，還能輕松完成投屏等操作。而在米家生態鏈這一體系下，UWB的應用也為用戶帶來了更多的便利性。 去年，華為發布了首款隔空觸控電視，創新地搭載了全球首發的華為靈犀指向遙控交互方式，在大屏電視上實現了滑動、拖拽、圈選等手機才有的操控體驗。這種絕對指向遙控技術通過UWB技術，達到了“所指即所得”的隔空觸控效果。華為表示，這種全新電視交互方式的推出，將讓電視行業步入“巨幕手機”的新時代。 從消費電子到智能汽車，UWB的“第二落點”？ 消費市場正在成為UWB技術的敲門磚，讓消費者見識到了UWB的奇妙之處。而仍在消費市場尋找出路的UWB，如今在汽車市場反而有了率先爆發的跡象。 2019年，車聯網聯盟將UWB列為下一代車輛安全訪問技術，促進了移動設備的大規模可用性。隨后，多家汽車品牌都開始引入 UWB汽車數字鑰匙。 雖然目前已經存在各種形式的無鑰匙進入技術，但UWB的采用將使車輛能夠在幾厘米內實時測量遙控鑰匙的確切位置，與其他無線標準相比，UWB極大地提高了車輛的安全性。未來，你可以用支持UWB的設備（比如智能手機）或使用其數字鑰匙平臺的可穿戴設備解鎖車輛，不必隨身攜帶單獨的遙控鑰匙。同時，也可以支持高精度尋車。
圖源：物聯網智庫 有業內人士表示，“UWB目前應用最廣泛、前景最好的場景便是汽車數字鑰匙�！� 隨著蔚來、長城、路虎、寶馬等主機廠量產車型的推動，2022年更是被稱為“UWB數字鑰匙量產元年”。 2023年，業界更是出現了多個標志性事件。無論是蘋果的“一擲乾坤”、蜂窩模組龍頭移遠的入局，亦或馳芯半導體和紐瑞芯的新品發布，都透露出UWB或許將在汽車數字鑰匙這一應用大展拳腳。 然而，UWB 在汽車上不僅僅只有智能車鑰匙這一個應用場景。 UWB雷達還可以幫助感知周圍環境，因為UWB的精度非常高，艙內監測無疑是首先受益于政策法規強制要求的細分市場之一，應用它對人體生物的呼吸來感知車內有沒有生物，比如，歐洲新車評價規程Euro NCAP是全球首個將兒童保護納入評價體系的地區法規，防止大人不小心把門關了，車內的小孩還沒出來，可能造成安全隱患。用UWB技術就可以檢測到關門之后車內有沒有活體存在，給車主報警提示或者直接不讓車主關上車門等。此外，UWB的雷達功能還能夠實現腳踢打開后備箱。 上述應用會促使UWB在汽車市場的應用推廣，而相應的，汽車用戶需要用手機中的UWB芯片和汽車的UWB芯片進行交互，進而手機UWB芯片的大規模應用會反向推動其他消費類電子使用UWB技術。 最近幾年，在蘋果、小米、三星等大廠以及汽車廠商的共同努力下，UWB已經從主要面向行業應用的小眾技術，逐漸走到臺前，轉變為消費市場積極擁抱的大眾科技了，同時也成為了資本市場重點關注的領域之一。 目前，UWB技術主要應用在智能手機、汽車、智能家居、可穿戴設備、消費電子標簽等領域。其中，中高端手機龐大的出貨量，可以持續引領C端智能手表、智能可穿戴、智能家居等各類UWB設備的出貨增長。 值得注意的是，智能手機里面加UWB芯片有兩種思路：一種就如現在蘋果所做的，專門加一顆“U1”芯片，這顆芯片的功能也不只是定位與測距，還有其他的功能，這會更加豐富智能手機的功能；第二種就是在手機主控芯片里面加入UWB功能，就好比現在4G、5G、WiFi、藍牙都直接集成進一顆芯片一樣。 對于第一種方案，新興的芯片廠商還有機會，而第二種方案則大概率會直接被高通、MTK、華為等移動芯片企業直接吃掉。 根據Techno Systems Research的最新報告，2027年全球UWB的出貨量將超過12億個，年復合增長率超過30%。在“手機生態+汽車生態”的雙核驅動下，未來UWB將具有廣闊的藍海市場。從應用領域來看，到2027年，智能手機依舊是最大的應用市場，其次是智能汽車、智能家居、可穿戴設備、電子標簽。
圖源：Techno Systems Research UWB芯片行業現狀與挑戰 在全球市場上，UWB芯片的主要玩家包括蘋果、恩智浦、Qorvo等。其中，Qorvo 在2020年以4億美元收購Decawave進入UWB 芯片領域，目前主導包括工廠、煤礦、半導體企業等需要定位的B端UWB市場，主要產品為DW系列；而手機領域的UWB的供應以恩智浦和Qorvo兩家供應商為主，蘋果則是自研自用；而在車規級UWB芯片領域恩智浦一家獨大，主要產品為Trimension系列。 此外，意法半導體、英飛凌、瑞薩等傳統汽車大廠也加大了UWB的布局，近年來也已經取得了一定的進展。
而在中國市場上，雖然UWB芯片設計領域起步較晚，但由于較好的市場及產業鏈優勢，目前也正在加速崛起中。 UWB芯片國內主要市場參與者包括浩云科技、環旭電子、聯睿電子、唐恩科技、精位科技、紐瑞芯、柯銳思德、易百德、瀚巍微電子、優智聯、馳芯半導體、捷揚微、清研訊科等，多家國產廠商在UWB芯片領域取得新的進展。 總體來說，無論是國內還是國際，UWB技術都在不斷發展和完善，但在國內核心技術和產業鏈上游方面仍存在一些差距。隨著技術的進一步成熟和市場需求的增長，預計未來UWB技術將得到更廣泛的應用和推廣。 成本難題 UWB技術在市場上也能看到一些采用，但為何UWB并沒有如想象中那般火爆呢？ 歸根結底，目前大部分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。 另一方面，UWB的實用成本目前依然較高，在中高端產品的向下兼容方面還需要進一步發力。 對此，有業內人士指出，UWB現在價格比較高最主要的原因還是產業鏈還沒有起來。隨著半導體工藝技術的不斷演進，以及國產UWB廠商的不斷崛起，UWB的出貨量將不斷增大，而出貨量的快速增長將在很大程度上帶動成本的降低，進而帶動UWB在中低端設備中的普及。 UWB標準化進程慢 再一個原因是，每項新技術生態建立都需要一個過程。 UWB的行業標準目前總體上還處在相對“散裝”的階段。該技術的應用畢竟橫跨了消費級、工業級、車規級等不同場景等級，而每個場景的等級標準也亟待進一步理清。 因此，建立相對統一的標準是繞不過去的攔路虎。 UWB有兩個國際標準化組織：一個是UWB聯盟，另一個是Fira聯盟。 UWB聯盟面對的目標市場是B端的RTLS市場，也就是區域/室內定位市場：通過對室內人、車、物位置實時感知，實現管理自動化目的。RTLS市場是以TDOA/TOF三角定位作為的定位算法技術路線，每家公司產品在UWB鏈路層通訊協議以及RTLS定位算法都不相同，也就沒有廠家間產品相互兼容的可能性。 FiRa聯盟的成員包括蘋果、索尼、三星、高通、小米、OPPO等知名廠商，并致力于跨垂直業務領域開發基于IEEE 802.15.4標準的UWB應用場景，目標是制定UWB室內定位行業的互操作性標準，旨在打破不同標準和制式的限制，推動全球統一標準的形成。 但整體來看，UWB雷聲大雨點小，加上這幾年終端廠家日子不如以前。對于融合UWB技術，相比WiFi、BLE、5G而言熱情度不高。大廠多采取觀望態度，多數在培育和尋求市場，不做重大的戰略投入策略。 UWB，趨勢解讀 基于UWB行業發展現狀、應用進展和技術挑戰，物聯傳媒觀察到UWB發展的幾大趨勢，筆者對此做了精簡總結： 1. 國產UWB芯片玩家正在崛起：國產UWB芯片玩家大約在2019年后陸續開始布局，目前，幾家進度快的國產芯片玩家已經實現了芯片量產，預計一兩年之內會有更多的產品實現量產。國產芯片玩家的崛起勢必會給市場注入更多的活力，很多應用場景或者產品需要在某些層面有定制化的功能，并且對成本要求極低，這都將會是國產UWB芯片玩家的機會。 2. 安卓手機將快速普及UWB芯片：iPhone早就普及了UWB芯片，此前，關于安卓手機使用UWB芯片的新聞時有耳聞，但進展緩慢。但此次隨著高通推出集成UWB功能的5G套片，直接一顆多合一的芯片賣給手機廠商，這對手機廠商而言是最佳的方案，也將會直接帶動UWB在安卓手機廠商的普及。 3. 低成本是行業剛需：無論是B端還是C端企業，都一致反饋目前的UWB產品太貴，需要降價，這其實是一種需求傳導，需求方的一個普遍認知是：UWB這個技術很好，但是產品太貴。而基于這樣的需求現狀，上游產業無論是芯片廠商，還是產品與方案商，最有效的應對策略就是“把價格打下去”，至少現階段來說，這不是一種惡意的價格戰，而是滿足行業需求的舉動。 4. 行業分工開始明確：幾年前，UWB行業現狀是，芯片企業數量很少，然后有眾多方案商，各家方案商的產品與業務領域都高度重合。而當前，逐漸看到了產業分工的趨勢，有部分企業逐漸聚焦于做模組或者標準硬件產品，有部分企業逐漸只做定位軟件，部分企業逐漸聚焦于垂直行業的整體方案等。這是產業在發展壯大的一個良好信號。 5. UWB廠商有的放矢，深耕垂直行業：幾年前，幾乎所有的方案商啥行業項目都會去做，但如今，國內大多數UWB方案商在有意識做減法，聚焦精力深耕幾個垂直行業，理解這個行業或用戶的業務邏輯與需求，打造一體化的信息化方案。 6. UWB多模融合產品逐漸增多：無論是B端產品，還是C端產品，如果要定位都會涉及到室內外融合，或者與其他技術的融合。比如B端產品，UWB往往需要跟藍牙、GNSS甚至LoRa、WiFi等傳輸技術融合起來的產品，基于這樣的需求，未來在芯片上游端，也會逐漸出現多模或者合封的產品。 總之，UWB超寬帶是一項潛力巨大的技術。 有業內人士表示，未來UWB會成為一種跟藍牙、WiFi相似普及程度和規模的無線技術，也正是如此，行業廠商不斷深耕UWB領域，并且在多個應用場景上去做從芯片底層技術上的支撐。 但UWB目前仍處于起步階段，正面臨來自藍牙、GPS和Wi-Fi等技術的激烈競爭。雖然UWB在安全性、高帶寬、雙向通信等許多方面存在優勢，使其在許多應用中都能獲得好評，然而，UWB因行業使用量不高導致它的產品價格較高，市場推廣仍然艱難。 同時，UWB技術的門檻也很高，從研發到落地，不僅要符合監管要求、一致性要求，而且還要順利通過FiRa PHY認證測試以及ToF和AoA測量，可以說，UWB技術的特點和部署確實會給測試帶來巨大的挑戰。 雖然目前UWB的發展面臨諸多挑戰，但隨著消費電子市場的推動，尤其是高通UWB集成芯片的推出，及其加速進入汽車市場，無疑為UWB市場發展提供了新的動能。 我們有理由相信，UWB技術在未來幾年將實現更大的突破。但它并非旨在取代 Wi-Fi、藍牙或NFC，而是智能地補充它們。 寫在最后 UWB還不是香餑餑，更不是救命稻草，需要產業鏈上下游企業的積極摸索和共同參與，圍繞功耗、成本以及標準化等方面解決問題，開啟UWB芯片產品的“芯”篇章。 |
