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UWB全稱為Ultra Wide Band（超寬帶），主要利用飛行時間（ToF）來實現(xiàn)精準(zhǔn)測量，是一種非常具有發(fā)展前景的短距離無線通信技術(shù)。
搭載量有望超百萬輛，UWB在汽車領(lǐng)域正加速滲透
從20世紀(jì)60年代開始，UWB技術(shù)利用頻譜極寬的超寬基帶脈沖進(jìn)行通信，主要用于軍事的雷達(dá)、定位和低截獲率/低偵測率的通信系統(tǒng)中。在2002年2月，經(jīng)美國聯(lián)邦通信委員會批準(zhǔn)，UWB技術(shù)開始從軍用走向民用。此后，在市場的自發(fā)驅(qū)動下，對UWB芯片的研究在不斷向前推進(jìn)。
工業(yè)領(lǐng)域算是UWB在國內(nèi)最早的To B應(yīng)用，目前在工廠車間、工業(yè)機器人、采礦、倉儲物流等領(lǐng)域有著較好的使用基礎(chǔ)。其中，工廠、煤礦使用UWB能夠?qū)崿F(xiàn)對人員、物資進(jìn)行精準(zhǔn)定位，從而提高安全性和運營效率；而UWB 標(biāo)簽可跟蹤叉車和工具，以便實時查看工作進(jìn)展，從而有助于提高其工作流程的效率。
雖然UWB具有數(shù)據(jù)傳輸速率高、抗干擾能力強、功耗低、定位精確、穿透能力強、安全可靠等眾多優(yōu)勢，并且已經(jīng)在軍工、工業(yè)實現(xiàn)廣泛應(yīng)用，但它在普通人的日常學(xué)習(xí)、工作和生活中一直沒什么存在感。直到2019年，隨著消費電子龍頭蘋果的入局，UWB才逐漸從B端走向了大眾C端市場。
目前，在消費電子市場上，蘋果公司帶有UWB收發(fā)器的U1芯片已經(jīng)嵌入到iPhone、AppleWatch、iPad和AirTag等設(shè)備中，成為多個主打系列產(chǎn)品的標(biāo)配。而三星、華為、小米、魅族、OPPO等廠商陸續(xù)跟進(jìn)，也研發(fā)并向市場推出了一系列裝配UWB技術(shù)的產(chǎn)品，這讓UWB技術(shù)與普通人的生活聯(lián)系在不斷加強。
超寬帶技術(shù)主要應(yīng)用場景
資料來源：網(wǎng)絡(luò)
紐瑞芯科技產(chǎn)品方案總監(jiān)龐治華表示：UWB其實不算是一個新的通信技術(shù)，它的最大的特點就是超寬帶，它整個帶寬是500 MHz，比藍(lán)牙技術(shù)1 MHz以及WiFi技術(shù)的20MHz要高出數(shù)倍。此外，它還具有非常強的室內(nèi)定位能力、數(shù)傳能力以及雷達(dá)能力并且兼具通信、感知、安全等多種優(yōu)勢，已經(jīng)成為現(xiàn)在工業(yè)、消費電子等領(lǐng)域室內(nèi)高精度定位的最佳方案之一。
近年來，隨著汽車智能化的不斷演進(jìn)，UWB技術(shù)憑借定位精度高、安全性好、用戶體驗好等核心優(yōu)勢，逐漸開始在智能汽車的數(shù)字鑰匙、生物雷達(dá)、踢腳雷達(dá)、自主代客泊車（AVP）領(lǐng)域滲透。發(fā)展至今，行業(yè)內(nèi)已經(jīng)包括寶馬、奧迪、大眾、福特、本田、現(xiàn)代、凱迪拉克等外資品牌，以及國內(nèi)的小鵬、長城、比亞迪等自主品牌的多個車型上已經(jīng)開始配備UWB數(shù)字鑰匙。
數(shù)字車鑰匙目前是UWB在新能源汽車上最大的應(yīng)用場景。按距離的不同，又可以分為數(shù)字識別區(qū)、迎賓區(qū)、落鎖區(qū)、駕駛區(qū)四個不同的區(qū)域。其中，數(shù)字識別區(qū)的距離為10~20米(可調(diào))，在此距離下UWB可以實現(xiàn)精準(zhǔn)定位并進(jìn)行系統(tǒng)激活;而迎賓區(qū)距離為3~10米(可調(diào))，到達(dá)此距離后車燈打開、迎賓燈亮起;落鎖區(qū)的距離為1~3米(可調(diào))，在此距離內(nèi)汽車能夠?qū)崿F(xiàn)自動解鎖;而到了駕駛區(qū)UWB能夠?qū)崿F(xiàn)一鍵啟動。
龐志華說道，當(dāng)然，除了數(shù)字鑰匙外，目前UWB也已經(jīng)開始運用在尋找車輛、腳踢雷達(dá)、車內(nèi)活體監(jiān)測、智能支付、路網(wǎng)控制、自動充電樁、自動泊車、停車場導(dǎo)航、智慧交通、智能座艙娛樂系統(tǒng)等細(xì)分場景中。可以預(yù)見的是，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，UWB未來還將進(jìn)一步在汽車無線充電、基于6DoF 汽車XR、L4級別自動駕駛甚至無人駕駛等更豐富前沿應(yīng)用中滲透。
在蘋果、三星、大眾、比亞迪等巨頭的帶動下，近年來UWB出貨量不斷增長，市場規(guī)模也逐漸迎來爆發(fā)。據(jù)市場研究公司ABI market research的數(shù)據(jù)，2023年UWB市場規(guī)模為1.05億美元，預(yù)計到2028年將達(dá)到13.13億美元，期內(nèi)復(fù)合年增長率為65.7%。而在汽車市場上，據(jù)其預(yù)測市場規(guī)模將在2023年的3300萬美元的基礎(chǔ)上，保持54%的復(fù)合增長率，到2028年將達(dá)到2.86億美元。
競爭格局方面，在全球市場上，UWB的主要玩家包括蘋果、恩智浦、QORVO等。其中，其中Qorvo 在2020年以4億美元收購Decawave進(jìn)入UWB 芯片領(lǐng)域，目前主導(dǎo)包括工廠、煤礦、半導(dǎo)體企業(yè)等需要定位的B端UWB市場，主要產(chǎn)品為DW系列；而手機領(lǐng)域的UWB的供應(yīng)以恩智浦和QORVO兩家供應(yīng)商為主，蘋果則是自研自用；而在車規(guī)級UWB芯片領(lǐng)域目前恩智浦一家獨大，主要產(chǎn)品為Trimension?系列。其最新的Trimension? NCJ29D6是一款完全集成的單芯片脈沖無線超寬帶低能耗收發(fā)器IC，可以用在安全汽車門禁、兒童存在檢測、入侵警報、手勢識別等領(lǐng)域。此外，意法半導(dǎo)體、英飛凌、瑞薩等傳統(tǒng)汽車大廠也加大了UWB的布局，近年來也已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展；而在中國市場上，雖然UWB芯片設(shè)計領(lǐng)域起步較晚，但由于較好的市場及產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢，目前也正在加速崛起中。
當(dāng)前，雖然UWB在高安全性、低功耗、高帶寬、雙向通信等許多方面優(yōu)于藍(lán)牙和Wi-Fi，使其在許多應(yīng)用中都能獲得好評。然而，UWB因行業(yè)使用量不高導(dǎo)致它的產(chǎn)品價格較高，市場推廣仍然艱難。目前市場的一個認(rèn)知是“UWB這個技術(shù)很好，但是產(chǎn)品太貴”。
對于此，龐志華指出：UWB現(xiàn)在價格比較高最主要的原因還是產(chǎn)業(yè)鏈還沒有起來。隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的不斷演進(jìn)，以及在國際貿(mào)易摩擦的背景下中國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(jìn)而帶動UWB在中低端設(shè)備中的普及。
從UWB在汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢來看，2020年8月，EEE發(fā)布了IEE 802.15.4z 2020 UWB行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，打開了UWB在汽車、支付等高安全要求場景應(yīng)用的大門；在2021年7月，CCC聯(lián)盟發(fā)布了汽車數(shù)字秘鑰3.0版規(guī)范，明確了第三代數(shù)字鑰匙是基于UWB/BLE(藍(lán)牙)+NFC的互聯(lián)方案。3.0規(guī)范的推出，相當(dāng)于宣告了UWB技術(shù)車端運用時代的正式開啟；而隨著蔚來、長城、路虎、寶馬等主機廠量產(chǎn)車型的推動，2022年已公認(rèn)成為 UWB 鑰匙上車元年。
根據(jù)行業(yè)的預(yù)測，2023年裝載UWB的汽車終端仍不足5%。不過，隨著未來 UWB 普及率的逐步提高，到2024年預(yù)計乘用車UWB將實現(xiàn)超過百萬量級的前裝搭載量，到2025 年會占到汽車總市場的 15％，2027 年將增長到23.3％。
紐瑞芯UWB技術(shù)全球領(lǐng)先，有望迎來加速發(fā)展
紐瑞芯科技成立于2016年，致力于成為無線通信芯片領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，為智能手機、汽車電子、智能家居/穿戴設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用領(lǐng)域提供核心精準(zhǔn)定位無線通信技術(shù)產(chǎn)品及服務(wù)，以改善終端用戶的通信、定位及生活體驗。
2020-2022年，紐瑞芯相繼完成由灣區(qū)資管、中科科創(chuàng)、歌爾股份、中科招商、中科科創(chuàng)、朗瑪峰創(chuàng)投等為代表的數(shù)千萬人民幣的天使輪、近億元人民幣的Pre-A輪以及2億人民幣的A輪融資，主要用于UWB芯片及系統(tǒng)的產(chǎn)品化研發(fā)、市場拓展，公司迎來快速發(fā)展。
目前，紐瑞芯在UWB領(lǐng)域，已經(jīng)開發(fā)了業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的“UrsaMajor大熊座系列”定位通信系統(tǒng)芯片，不管是定位精度還是測量范圍，在全球范圍都處于領(lǐng)先地位。
據(jù)公司介紹，ursamajor“大熊座”系列芯片具有高性能、高集成、低功耗等特點，可廣泛應(yīng)用于智能手機、智能汽車、智能家居、穿戴設(shè)備等多種場景和產(chǎn)品應(yīng)用。2022年9月，公司第一代大熊座產(chǎn)品發(fā)布，率先實現(xiàn)了最大的1.3G接入帶寬和4G的高采樣率，首次實現(xiàn)1cm的定位精度、100米以上的測距范圍、1度的測角精度、3D定位等，標(biāo)志著紐瑞芯實現(xiàn)了在UWB從0到1的突破；2023年8月，公司發(fā)布第二代大熊座系列芯片。相比于1.0，大熊座2.0芯片測距精度從1厘米提升至0.5厘米，并且三路接收的設(shè)計使得單點測角的穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)差從1度提升至0.5度，同時實現(xiàn)全空間測角和定位。此外，紐瑞芯2.0 UWB芯片延續(xù)了對1.3GHz大帶寬的支持，信號、射頻性能上均實現(xiàn)了提升。
紐瑞芯ursamajor“大熊座”系列芯片應(yīng)用場景
資料來源：紐瑞芯
龐志華指出：紐瑞芯致力于做領(lǐng)先的高精度空間感知定位技術(shù)，為定位生活提供更佳的體驗。公司自成立以來，從最基礎(chǔ)的底層架構(gòu)開始不斷開展UWB芯片的正向研發(fā)，一步步實現(xiàn)芯片性能的提升與技術(shù)上的領(lǐng)先性。截止目前，公司的大熊座UWB系列芯片不僅在測距精度、測距范國、測角精度及測角FoV、全生態(tài)全模式支持、雷達(dá)功能、數(shù)傳功能、抗多徑能力等方面領(lǐng)先同業(yè)公司，而且在產(chǎn)品布局寬度、布局?jǐn)?shù)量上也是業(yè)界最多。
具體來看，目前紐瑞芯已經(jīng)發(fā)布了3個系列多款UWB芯片產(chǎn)品，包含面向汽車電子產(chǎn)品的700系列，面向多樣化的IoT設(shè)備的600系列，及面向智能手機和AR/MR等智能核心設(shè)備的800系列芯片，以滿足不同市場下不同客戶的多樣化需求。
其中，800系列芯片完美契合智能手機產(chǎn)品需求，具有高集成度、高可靠性、小尺寸SiP封裝、可定制等多種功能特點；600系列產(chǎn)品以豐富多樣化的產(chǎn)品定義滿足各種產(chǎn)品應(yīng)用需求，可廣泛應(yīng)用于定位標(biāo)簽、智能音箱、全屋家居設(shè)備等多樣化的IoT智能產(chǎn)品中；而700系列芯片具有高安全性、高可靠性專業(yè)車規(guī)設(shè)計、車規(guī)封裝、車規(guī)工藝、車規(guī)質(zhì)量管控，可應(yīng)用于數(shù)字車鑰匙、活體檢測、腳踢雷達(dá)、車內(nèi)智能設(shè)備音視頻傳輸和交互等眾多場景中。
紐瑞芯UWB芯片現(xiàn)有量產(chǎn)產(chǎn)品及未來規(guī)劃
資料來源：紐瑞芯
700系列產(chǎn)品主要包括NRT81750和NRT81730兩款產(chǎn)品。其中，NRT81750是紐瑞芯ursamajor UWB SoC面向汽車電子700系列的首發(fā)產(chǎn)品之一，并且是唯一一個具有三個獨立接收通道的UWB車規(guī)芯片。該芯片除了車規(guī)芯片所共有的高可靠性、穩(wěn)定性外，還具有高集成高性能射頻前端、高精度安全定位測距、雷達(dá)功能及高速數(shù)據(jù)傳輸功能、通用協(xié)議全兼容、多技術(shù)協(xié)同、超低功耗設(shè)計等眾多優(yōu)勢。得益于多通道、多天線的設(shè)計，NRT81750不僅可以實現(xiàn)更好的全空間角度測量，支持具有成本優(yōu)勢的單錨點或減錨點數(shù)字車鑰匙方案，而且在測角精度和雷達(dá)靈敏度等主性能上領(lǐng)先已量產(chǎn)和即將量產(chǎn)的國際主流競品。目前，該產(chǎn)品已實現(xiàn)量產(chǎn)，不少車廠項目正在有序推進(jìn)中。
龐志華說道。
值得強調(diào)的是，雖然行業(yè)內(nèi)做UWB芯片的廠商有很多，但是由于技術(shù)壁壘限制，目前能夠做車規(guī)UWB芯片并且已經(jīng)能夠量產(chǎn)的在全球依然寥寥無幾。
在此之前，全球只有很少幾款國際大廠的UWB芯片通過車規(guī)認(rèn)證，國產(chǎn)UWB芯片想真正進(jìn)入汽車市場仍存在一道坎，紐瑞芯率先踏出了這一步，實現(xiàn)了國產(chǎn)UWB汽車芯片的突破。”龐志華說道，“和主流歐美芯片廠商相比，在測距精度上我們的產(chǎn)品為0.5~1cm，而國際廠商指標(biāo)為3~10cm；在測角精度上，公司的產(chǎn)品為0.5~1°，遠(yuǎn)好于國際廠商的3~10°；而在測距范圍上，公司的產(chǎn)品最大范圍已經(jīng)超過300m，而國際廠商主要還是以30~50m為主。此外，在測角范圍及數(shù)傳速率上，我們產(chǎn)品的相關(guān)指標(biāo)也優(yōu)于友商？傮w而言，在UWB這個賽道，目前紐瑞芯產(chǎn)品已經(jīng)具有在全球范圍的領(lǐng)先優(yōu)勢。
龐志華說。
UWB技術(shù)雖然在應(yīng)用上沒有Wi-Fi或藍(lán)牙那么普遍，但隨著其作為數(shù)字鑰匙加速進(jìn)入汽車市場，無疑為其市場發(fā)展提供了新的動能。
作為國內(nèi)乃至全球領(lǐng)先的UWB芯片企業(yè)，紐瑞芯在汽車市場上已經(jīng)完成了0-1的驗證。隨著700系列第一代產(chǎn)品的量產(chǎn)以及第二代產(chǎn)品的加速研發(fā)與迭代，預(yù)計公司未來在新能源汽車市場的時代紅利中，將開創(chuàng)出屬于自己的一片天地。
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