在無線連接技術(shù)中，藍(lán)牙和Wi-Fi已被大家熟知。而近年來，UWB連接則逐漸興起。蘋果推出的iPhone11全系搭載了支持UWB技術(shù)的U1芯片；北京召開的冬奧會，也采用了UWB技術(shù)進(jìn)行厘米級定位。

什么是UWB芯片？

UWB，就是Ultra Wideband，超寬帶技術(shù)。它源于20世紀(jì)60年代興起的脈沖通信技術(shù)。在2002年以前，UWB被廣泛用于軍事方面的用途。美國國防部首次使用了UWB這一術(shù)語，意指產(chǎn)生、傳輸、接收一段持續(xù)時間非常短（納秒或以下）的爆發(fā)式射頻能量脈沖。

在2002年時，F(xiàn)CC（美國聯(lián)邦通信委員會）為UWB分配了3.1~10.6GHz共7.5GHz頻帶，還對其輻射功率做出了比FCC Part15.209更為嚴(yán)格的限制，將其限定-41.3dBm頻帶內(nèi)，才將UWB技術(shù)解禁，準(zhǔn)許進(jìn)入民用領(lǐng)域。

UWB不同于傳統(tǒng)的通信技術(shù)，它通過發(fā)送和接收具有納秒或微秒級以下的極窄脈沖來實(shí)現(xiàn)無線傳輸。由于UWB脈沖時間寬度極短，因此可以實(shí)現(xiàn)頻譜上的超寬帶：使用的帶寬在500MHz以上。

與藍(lán)牙相比，UWB技術(shù)延遲更短、傳輸數(shù)據(jù)更大，它不僅使用3.1和10.6GHz之間的更高頻率，因?yàn)閁WB使用更寬的500MHz信道，可以在短時間內(nèi)發(fā)送大數(shù)據(jù)包，而藍(lán)牙通常限制在20MHz。UWB的延遲通常只有一毫秒，而藍(lán)牙LE（低功耗）的延遲明顯更長。UWB還提供更長的范圍，理論上可以達(dá)到250米。

簡而言之，這項(xiàng)技術(shù)通過超大帶寬和低發(fā)射功率，實(shí)現(xiàn)低功耗水平上的快速數(shù)據(jù)傳輸。由于UWB脈沖的時間寬度極短，因此也可以采用高精度定時來進(jìn)行距離測算。

并不是那么新的UWB技術(shù)在蒙塵幾十年后，隨著物聯(lián)網(wǎng)的逐漸興起，UWB技術(shù)也開始展露它的光輝。

改變游戲規(guī)則

精準(zhǔn)定位的特性讓UWB進(jìn)入了主流消費(fèi)電子領(lǐng)域。

可穿戴設(shè)備已經(jīng)成為UWB的目標(biāo)市場之一，如在智能手表中加入UWB功能，能夠?qū)⒍ㄎ环秶龅健?度、定位距離縮小到5-10厘米的精度，這將比藍(lán)牙“米”級精度有了大幅的提升。

目前已經(jīng)使用UWB超寬帶技術(shù)的消費(fèi)電子品牌除了蘋果、小米外，三星也非常看好UWB技術(shù)，認(rèn)為其將成為下一代可以改變游戲規(guī)則的無線通信技術(shù)之一。

Airdrop是蘋果UWB技術(shù)應(yīng)用的代表性應(yīng)用。從iPhone11系列手機(jī)開始，蘋果已先后在Apple Watch S6、HomePod mini智能音箱、iPhone12系列手機(jī)和Aritag無線追蹤器這些產(chǎn)品內(nèi)，都應(yīng)用了自研的UWB方案。蘋果表示，U1芯片將顯著提升蘋果iPhone手機(jī)的空間感知（Spatial Awareness）能力，結(jié)合UWB技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)更多可能。

三星主要是在手機(jī)上導(dǎo)入了UWB方案，具體型號包括Galaxy Note 20 Ultra、 Galaxy Z Fold 2、 S21+和S21 Ultra，同時三星也推出了采用UWB技術(shù)的SmartTag+智能追蹤器。據(jù)iFixit拆解顯示，三星在Galaxy Note 20 Ultra上采用的是NXP恩智浦的一款特別研發(fā)的Secure UWB芯片。

根據(jù)市場調(diào)研機(jī)構(gòu)market&market預(yù)測，全球室內(nèi)定位市場規(guī)模將由2017年71.1億美元增長到2022年的409.9億美元，并將保持42%的復(fù)合增長率。因此，UWB定位行業(yè)正處于快速發(fā)展時期。

據(jù)ABI Research分析，到2026年，支持UWB的設(shè)備出貨量將從2020年的1.43億臺增長到超過13億臺。

UWB芯片發(fā)展瓶頸

早期，UWB定位方案的核心元器件采用的是分離電路板方式，并沒有實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的芯片產(chǎn)品，雖然分離電路板可以實(shí)現(xiàn)不錯的定位性能，但是其產(chǎn)品的功耗、尺寸以及成本居高不下，尤其是分離電路的玩法，客戶只能購買整體的方案，其他的技術(shù)企業(yè)難以參與。

而UWB定位芯片出現(xiàn)之后，使得UWB最具技術(shù)壁壘與核心的環(huán)節(jié)得以標(biāo)準(zhǔn)化，因此，直接刺激了大量的企業(yè)涌入到UWB定位領(lǐng)域中進(jìn)行技術(shù)的二次開發(fā)，以及市場應(yīng)用的拓展。

目前，HID Global，恩智浦，三星，博世，索尼，LitePoint和TTA等組建了FiRa聯(lián)盟，該聯(lián)盟組織目的在于制定UWB室內(nèi)定位行業(yè)的互操作性，同時將打破不同標(biāo)準(zhǔn)和制式的藩籬，形成全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。目前國內(nèi)加入此聯(lián)盟的廠商包括小米公司、信維通信、浩云科技、沃旭科技、精位科技、清研訊科、聯(lián)睿電子等。

對于目前UWB產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的問題，業(yè)內(nèi)人士表示：“一個是芯片方案過于單一。芯片供應(yīng)商在一個產(chǎn)業(yè)中屬于需要高度標(biāo)準(zhǔn)化的一個環(huán)節(jié)，芯片方案過多，會造成方案的差異化嚴(yán)重，產(chǎn)品良莠不齊，并且會加劇行業(yè)競爭。并且，研發(fā)一款芯片產(chǎn)品的成本昂貴，出貨量如果達(dá)不到千萬級別，很難盈利，所以芯片這個環(huán)節(jié)注定玩家不會過多。”

但是單一的芯片商護(hù)士的市場沒有競爭方案出現(xiàn)，行業(yè)也會陷入另個發(fā)展困境。

“UWB方案價格偏高，也是一大問題。”業(yè)內(nèi)人士表示。

由于UWB技術(shù)能夠精確至厘米級，在早期定位其定位就屬于高端市場，類似軍工、奧運(yùn)會的等級，因此其價格非常昂貴。高居不下的成本讓很多企業(yè)望而卻步，更別說運(yùn)用在消費(fèi)領(lǐng)域了。因此，價格也是困擾UWB發(fā)展的另一大問題。

國內(nèi)玩家增多

有業(yè)內(nèi)人士分析：“目前定位技術(shù)種類繁多，基于細(xì)分場景應(yīng)用的需求，UWB憑借穿透力強(qiáng)、功耗低、安全性高，特別是高精度等特性，以及上下游產(chǎn)業(yè)鏈的完善，UWB定位在智能家居領(lǐng)域的爆發(fā)將逐步到來。”

在FCC公布UWB相關(guān)規(guī)定后，中國在標(biāo)準(zhǔn)制定及頻譜規(guī)劃方面也做了調(diào)研準(zhǔn)備工作。2008年，工信部正式頒布超寬帶技術(shù)相關(guān)的頻率規(guī)定。中國的UWB標(biāo)準(zhǔn)采用了OFDM雙載波技術(shù)，包含兩個載波的OFDM超寬帶信號進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，中國的UWB標(biāo)準(zhǔn)使用的頻段主要集中在6-9GHz。

已經(jīng)可以確定，UWB是終極一代的位置服務(wù)技術(shù)平臺，將彌補(bǔ)GPS、北斗的缺陷，成為向整個社會提供室內(nèi)、室外高精度三維位置信息的基礎(chǔ)設(shè)施。

國內(nèi)廠商諸如浩云科技、環(huán)旭電子、長電科技、歐菲光等也在UWB技術(shù)或產(chǎn)品層面早有布局，且環(huán)旭電子和長電科技皆是蘋果的UWB相關(guān)產(chǎn)品供應(yīng)商。紐瑞芯科技、瀚巍微電子先后在去年年底和今年1月完成新一輪融資，小米等下游廠商也在對UWB芯片研發(fā)企業(yè)進(jìn)行投資并構(gòu)建UWB生態(tài)。

馳芯半導(dǎo)體推出國內(nèi)首款商用的UWB芯片CX300，這款芯片是國內(nèi)首款具備商用能力的UWB芯片，填補(bǔ)了國產(chǎn)UWB芯片的空白。

紐瑞芯的UWB定位通信系統(tǒng)芯片采用全集成SoC，實(shí)現(xiàn)通信定位系統(tǒng)功能；時分通道實(shí)現(xiàn)通信和定位功能；動態(tài)信道頻率3~9GHzu超低功耗設(shè)計(jì)，是一種微型化全集成芯片方案。紐瑞芯優(yōu)化算法片上集成硬件加速器實(shí)現(xiàn)厘米級精度定位，創(chuàng)新抗多徑算法和海量用戶快速定位算法，支持多頻段動態(tài)切換。紐瑞芯目前可提供的產(chǎn)品包括：天線調(diào)諧芯片、UWB定位通信系統(tǒng)芯片、物聯(lián)網(wǎng)芯片和5G小基站收發(fā)機(jī)芯片。

精位科技JR3401是一款UWB室內(nèi)定位射頻前端芯片，完成3G-6GHz寬帶脈沖調(diào)制信號的放大、濾波、檢波、脈沖基帶信號放大驅(qū)動、基帶脈沖比較器、高速基帶脈沖ADC、數(shù)字脈沖信號輸出和LDC等功能。芯片集成SPI接口，通過該接口實(shí)現(xiàn)芯片的工作模式配置及性能指標(biāo)優(yōu)化。采用180nm RF CMOS工藝實(shí)現(xiàn)高度集成的UWB接收芯片。

清研訊科TSG5162，符合802.15.4Z/Bluetooth5.1標(biāo)準(zhǔn)的雙頻室內(nèi)定位芯片，具有TWR/TDOA/PDOA/AOA多種測距測角能力，適用于手機(jī)生態(tài)鏈為代表的個人智慧終端與IoT類應(yīng)用，可以滿足All-in-one需求、多天線需求、算法集成需求、小尺寸需求應(yīng)用場景。

國內(nèi)的浩云科技也是通過并購潤安科技成功切入UWB領(lǐng)域。據(jù)了解，潤安科技是深圳市多功能智能桿配套產(chǎn)品中的UWB獨(dú)家入庫單位，也是中國核電獨(dú)家中標(biāo)的UWB高精準(zhǔn)位置管理系統(tǒng)供應(yīng)商。當(dāng)前，浩云科技可提供定位算法服務(wù)器、室外定位基站、電子身份定位卡牌等產(chǎn)品。

在ToB市場，UWB技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈較為簡單，可以分為芯片和解決方案兩個環(huán)節(jié)，有些公司甚至從事芯片和解決方案的完整布局。當(dāng)前To B類的應(yīng)用場景中，出貨量無法像ToC類應(yīng)用一樣進(jìn)行大規(guī)模的爆發(fā)。在ToC市場，UWB技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈正形成芯片、模組、整機(jī)等多個環(huán)節(jié)，此外，UWB技術(shù)也為FPC、功能結(jié)構(gòu)件等產(chǎn)業(yè)打開新的市場。

在2018年，國內(nèi)UWB企業(yè)級應(yīng)用市場出貨量為百萬級，隨著新的芯片玩家進(jìn)入，未來幾年，在企業(yè)級應(yīng)用市場，UWB將會保持著超高的發(fā)展速度，預(yù)計(jì)在2022年將會超過千萬級的量，達(dá)到1200萬片左右。

總結(jié)

超寬帶是一項(xiàng)潛力巨大的技術(shù)，目前仍處于起步階段。它并非旨在取代Wi-Fi、藍(lán)牙或NFC，而是智能地補(bǔ)充它們。支持UWB的設(shè)備數(shù)量仍然非常易于管理。但是，三星等制造商也使用此功能為更昂貴的高端智能手機(jī)提供賣點(diǎn)。這種情況在未來應(yīng)該會改變，UWB也將進(jìn)入普通大眾市場。汽車制造商也在著手在他們的車輛中安裝無線電標(biāo)準(zhǔn)。

UWB領(lǐng)域的千億市場，即將爆發(fā)。