在無線連接技術(shù)中，藍牙和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 3.1~10.6 GHz 共 7.5 GHz 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現(xiàn)無線傳輸,。由于UWB脈沖時間寬度極短,，因此可以實現(xiàn)頻譜上的超寬帶：使用的帶寬在 500MHz 以上。

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

　　簡而言之,，這項技術(shù)通過超大帶寬和低發(fā)射功率，實現(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進入了主流消費電子領(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iPhone 11系列手機開始,，蘋果已先后在Apple Watch S6,、HomePod mini智能音箱、iPhone12 系列手機和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 手機的空間感知（Spatial Awareness）能力,，結(jié)合UWB技術(shù),，可以實現(xiàn)更多可能。

　　三星主要是在手機上導(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,，并沒有實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的芯片產(chǎn)品，雖然分離電路板可以實現(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?！?/p>

　　但是單一的芯片商護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,，更別說運用在消費領(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,、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?！?/p>

　　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,，實現(xiàn)通信定位系統(tǒng)功能；時分通道實現(xiàn)通信和定位功能,；動態(tài)信道頻率3~9GHzu超低功耗設(shè)計,，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獨家入庫單位，也是中國核電獨家中標(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)計在2022年將會超過千萬級的量，達到1200萬片左右,。

　　總結(jié)

　　超寬帶是一項潛力巨大的技術(shù),，目前仍處于起步階段。它并非旨在取代 Wi-Fi,、藍牙或 NFC,，而是智能地補充它們。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提供賣點。這種情況在未來應(yīng)該會改變,，UWB 也將進入普通大眾市場,。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)。