2021年4月，隨著搭載UWB（Ultra Wideband，超寬帶無線通信）技術的追蹤器蘋果AirTag的發(fā)布，引發(fā)了市場對于UWB技術的普遍關注。近兩年來，UWB技術也開始被越來越多的應用在智能手機、智能家居、室內(nèi)定位、汽車等市場。

在不久前由AspenCore主辦的“2023國際AIoT生態(tài)發(fā)展大會”的“智能網(wǎng)聯(lián)汽車分論壇”上，Qorvo市場經(jīng)理孔德正先生介紹了Qorvo面向汽車市場的UWB產(chǎn)品布局。

什么是UWB，有何優(yōu)勢？

UWB是一種源自于軍用雷達的無載波通信技術，通過在寬達GHz的頻譜上，利用時間間隔極短(小于1ns)的非正弦波窄脈沖信號來表示0或1，以此來傳輸數(shù)據(jù)。與WiFi、藍牙、GSM等利用載波方式，在特定頻段利用波形變化傳送信號的無線通信技術相比，UWB是一種截然不用的無線通信技術，目前主要被應用于近距離無線通訊、追蹤定位等領域。

相對于傳統(tǒng)的WiFi、藍牙定位、GSM、RFID、GPS定位技術來說，UWB技術擁有很多的優(yōu)勢。比如：定位精度更高，可以達到厘米級定位；時延更低，ms級時延；安全性更高，UWB發(fā)射功率很低，接近雜波值，加上信號寬度約為1ns，這些脈沖信號散布在相當寬之頻帶，因此不易被偵測。且UWB符合IEEE 802.15.4z 規(guī)定的安全標通信和范圍；信號覆蓋范圍更廣，UWB為25到250米，高于藍牙和WiFi，且UWB做室內(nèi)、室外定位都可以，GPS無法做室內(nèi)定位；同傳輸速率更高，UWB可利用的頻段帶寬可達數(shù)GHz或更寬，傳輸速率可達數(shù)百Mbps，高于藍牙，僅比WiFi低。此外，在功耗上，相比需要復雜的RF系統(tǒng)架構的WiFi、藍牙、GSM等定位方式來說，UWB由于只需發(fā)送脈沖電波，發(fā)射功率可低至1mW，消耗的功耗更低。最后，在綜合成本上，UWB無需功率放大器、射頻/中頻轉(zhuǎn)換元件、震蕩器、石英元件，也不需要零中頻（Zero-IF）架構，因此隨著UWB的出貨量的增長，具備較大的成本降低空間。

汽車市場：UWB的第二大應用市場

得益于UWB的技術優(yōu)勢，目前已經(jīng)開始越來越多的被應用在智能手機、智能家居、室內(nèi)定位、汽車等市場。

比如，內(nèi)置UWB芯片的智能手機/智能手表會可以自動打開門鎖；通過地鐵閘機，內(nèi)置UWB技術的智能手機/智能手表可自動感知刷卡通行，這一切都將是可以通過UWB技術實現(xiàn)的無需另外操作和無感知的智能行為。UWB技術還可以應用在博物館室內(nèi)導覽/導航等方面。此外，一些汽車廠商也在嘗試使用UWB技術（比如寶馬、大眾、特斯拉等），以實現(xiàn)更安全的解鎖，甚至通過運動軌跡+步態(tài)識別+設備檢測實現(xiàn)身份鎖定。

根據(jù)研究機構Techno Systems Research的預測數(shù)據(jù)顯示，2021年全球 UWB 的出貨量預計將達到 2 億個以上，到 2027 年將超過 12 億個。從細分市場來看，智能手機市場一直是UWB 的最大應用市場，而汽車市場則是UWB的第二大應用市場，之后才是智能家居等市場。

UWB在汽車市場的具體應用主要包括：UWB數(shù)字鑰匙和UWB的雷達。

在汽車數(shù)字鑰匙方面，現(xiàn)在已經(jīng)一些新能源汽車支持NFC或基于藍牙的車鑰匙解鎖。但是NFC需要觸碰車門的動作才能解鎖，而藍牙的安全性則要相對低一些。相比之下，UWB數(shù)字鑰匙既結(jié)合了兩者的優(yōu)點，又克服了兩者的缺點，具備更高的精準度和安全性，同時又提供了很好的自由度。

利用超寬帶技術，UWB數(shù)字鑰匙能夠在極短的時間內(nèi)精確定位車輛和鑰匙的位置，進而實現(xiàn)精準開啟和關閉車門的操作。相較于傳統(tǒng)的RFID數(shù)字鑰匙，UWB數(shù)字鑰匙的防盜性能更加強大，且不會受到RF干擾的影響。此外，UWB數(shù)字鑰匙還可以通過手機App等方式實現(xiàn)遠程開鎖、共享鑰匙等功能，提高了用戶的使用便捷性和體驗。目前一些高端新能源車型，比如蔚來就有配備UWB數(shù)字鑰匙。

Qorvo市場經(jīng)理孔德正也表示：“UWB數(shù)字鑰匙方案優(yōu)勢明顯，是其它目前我們所知的射頻通訊方式無法替代的。一個是車距以及車角度的高精度，UWB可以提供真正厘米級的定位精度，點到點的車距可以提供正負9厘米左右的定位精度。除了點到點的車距定位之外，還有角度，因為知道距離加角度就可以知道你和車的相對位置關系，角度可以做到正負5度的誤差。在這樣一個比較高度精確的定位位置基礎上，就可以從物理的角度提供一個非常高規(guī)格的安全性，再加上UWB本身是超寬頻，是很難以被一些攔截的方式去破解通訊鏈路的。這兩者加在一起，可以給用戶非常高安全性的信號鏈路。”

根據(jù)ICV的數(shù)據(jù)顯示，2022年UWB數(shù)字鑰匙的滲透率僅為2.1%，市場規(guī)模也只有0.96億美元。但隨著技術的提升、相關法規(guī)的完善以及成本的下降，汽車主機廠們將會更積極的導入UWB數(shù)字鑰匙解決方案，預計到2027年UWB數(shù)字鑰匙的滲透率將超過50%，市場規(guī)模有望達到22.56億美元。

除了汽車數(shù)字鑰匙之外，UWB還可以作為汽車雷達的功能去使用。車廠可以將UWB安裝在車內(nèi)以及車外車箱后尾部，利用UWB的雷達功能提供一些應用。

“比如，現(xiàn)在歐盟要求車內(nèi)的活體檢測功能，雖然可以用紅外感知、毫米波雷達等，但它們各有優(yōu)缺點。因為車廂是經(jīng)常在駕駛過程中，會有顛簸和移動，而且會有座椅等的遮擋。在這樣的環(huán)境下，要提供一個能夠感知到活體，并且有一定的抗干擾能力的信號。這對于頻率在8000Hz的UWB來說，是非常好的一種應用場景，既可以提供類似毫米波的活體檢測，還可以監(jiān)測到人類的呼吸頻率，從而判定活體存在，以及通過后續(xù)算法的計算，甚至可以大體判斷出通過呼吸頻率算法知道這個人的年齡段?！笨椎抡e例介紹道。

汽車后備箱的自動打開功能也是UWB的一個應用。目前很多方案都是需要在后尾箱集成一個很長的電容式感應器。而UWB只需要布設一個芯片節(jié)點，它的天線也非常小，就可以達到類似的效果。從整車集成的成本角度來說，UWB的優(yōu)勢還是比較大的。

除此之外，如果很多汽車上都部署了UWB，通過點到點的車距感應，就可以在地下停車場等沒有信號或信號較差的地方，給用戶提供一個距離的引導；把車停到陌生停車場里面也就不需要拍照記錄，就可以通過手機導航系統(tǒng)找到車停在什么地方。

在孔德正看來，未來UWB在汽車上的需求會快速增長。比如，在高端汽車上，至少需要部署五顆UWB的芯片，一般會分布在汽車的四個方向上（也可以是在B柱、A柱、后備箱門上），這樣做可以很好地360度探測到整個車周邊的連接情況，另外一顆需要放在主駕駛處前方，這樣能確保用戶進入車內(nèi)和下車，都可以被檢測到。

基于這五個UWB芯片，還可以形成更多的一些應用，可以根據(jù)每家車廠的需求，會增加一些UWB芯片的部署能力。如果需要在車內(nèi)提供活體檢測功能，目前市面上的解決方案還需要在車內(nèi)部署兩顆UWB芯片，一個收，一個發(fā)，做到雷達的效果。據(jù)悉，Qorvo年底會推出一款UWB芯片，是單芯片解決方案，即在車內(nèi)部署一顆UWB芯片即可實現(xiàn)活體檢測。

如果要用UWB實現(xiàn)汽車后備箱的自動打開功能，還需要額外再部署一顆UWB芯片。所以整部車上的UWB芯片部署最少需要5顆，最多會用到7到9顆。

Qorvo占據(jù)了近70%的UWB公開市場

對于UWB技術來說，UWB芯片是其中最為關鍵的一環(huán)。而在目前全球UWB芯片市場，Qorvo則居于領先地位。

Qorvo的UWB芯片早在2013年就已經(jīng)在工業(yè)領域應用。隨后在2020年1月，Qorvo收購了位于愛爾蘭的UWB芯片供應商Decawave，使其成為了Qorvo 移動產(chǎn)品事業(yè)部的 UWB 業(yè)務部門，大大加強了Qorvo在UWB領域的實力。

在2020年11月，Qorvo又宣布收購了總部位于法國巴黎的UWB應用軟件供應商 7Hugs Labs。值得一提的是，7Hugs Labs 此前一直是Decawave的軟件合作伙伴，7Hugs Labs 團隊加入 Qorvo 之后，將幫助其創(chuàng)建面向各種生態(tài)系統(tǒng)的完整 UWB 解決方案（包括芯片、固件和軟件）。

憑借自身在射頻技術領域的深厚積累和在UWB領域的先發(fā)優(yōu)勢，以及一系列的并購，成功奠定了Qorvo在全球UWB芯片市場的領導地位。

根據(jù)官方的數(shù)據(jù)，Qorvo的UWB技術已經(jīng)被應用在了礦山、公安系統(tǒng)、倉儲、物流、智能工廠等40多個不同的垂直市場。截至2021年6月，Qorvo的UWB芯片出貨已經(jīng)超過了1500萬顆。另有第三方數(shù)據(jù)顯示，在全球公開的UWB芯片市場（蘋果自用的除外），市占率接近70%。

Qorvo面向汽車市場的UWB產(chǎn)品布局

在此次的“智能網(wǎng)聯(lián)汽車分論壇”上，Qorvo市場經(jīng)理孔德正披露了Qorvo面向汽車市場的車規(guī)級UWB產(chǎn)品布局。

目前Qorvo已經(jīng)上市的AEC-Q100 GRADE2車規(guī)級UWB芯片是DW3300Q系列，這個產(chǎn)品是提供射頻前端，需要搭載一個藍牙的SoC，去組成面向車機系統(tǒng)。它可以通過在前面搭載Qorvo的PA器件，擴充出更多的TX和RX的鏈路，這個好處就是可以靈活的部署，可以在車上僅僅使用它的點到點車距的功能，或者讓它提供點到點車距加上車角度的功能。

今年3月初，移遠通信就有正式基于Qorvo DW3300Q平臺的車規(guī)級UWB模組AU30Q，面向新一代汽車數(shù)字鑰匙等場景提供室內(nèi)外實時精準定位與可靠的無線通信功能。

另外，Qorvo將會在今年年底或者明年年初正式推出全新的車規(guī)級UWB產(chǎn)品系列QPF5100。

據(jù)介紹，QPF5100芯片集成度更高，采用了雙核的Cortex-M33內(nèi)核，集成了兩個獨立的接收單元，以及一個發(fā)射單元，這樣做的好處就是，利用其去做毫米波或者雷達功能的時候，不需要去外部集成Switch開關。

孔德正告訴芯智訊：“UWB做雷達功能的時候需要一個非常高速高頻的Switch，這樣就對客戶成本以及開發(fā)難度都很大，我們這樣集成獨立的兩個接收單元的話，就可以利用單芯片提供給你一個雷達的功能?！?/span>

“目前很多客戶如果嘗試用UWB雷達的功能，需要用兩顆DW3300Q，這個集成難度比較大，因為對于毫米波在車內(nèi)如何布局等等問題都會有挑戰(zhàn)。如果用QPF5100單芯片集成方案，客戶只需要將它應用成和后續(xù)的算法邏輯對接上去就可以實現(xiàn)這樣的功能?！笨椎抡M一步解釋道。

未來，Qorvo還將會推出集成UWB和藍牙的QPF6xxx系列，制程工藝也會升級到22nm。

對于車廠來說，QPF6xxx系列將會更有利于搭建它的射頻構架，不需要再去與獨立的一顆藍牙芯片去進行結(jié)合，單芯片可以提供完整的解決方案，這個芯片里面也會集成所需要的各種接口，其中就包括NFC的接口。

目前基于NFC、藍牙、UWB的汽車數(shù)字鑰匙基本都還是以智能手機作為主要的載體，因此我們可以看到很多新能源汽車廠商也紛紛投資或與手機廠商進行戰(zhàn)略性合作，另外也有手機廠商去投資或者做自己品牌的汽車（比如小米），或者利用自己的技術去賦能汽車廠商（比如華為）。因此，我們可以看到UWB正加速從消費類電子市場向汽車市場滲透。