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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60年代開始,UWB技術(shù)利用頻譜極寬的超寬基帶脈沖進行通信,主要用于軍事的雷達、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,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。
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、物資進行精準定位,從而提高安全性和運營效率;而UWB 標簽可跟蹤叉車和工具,以便實時查看工作進展,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)品的標配。而三星、華為、小米、魅族、OPPO等廠商陸續(xù)跟進,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,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、踢腳雷達、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)精準定位并進行系統(tǒng)激活;而迎賓區(qū)距離為3~10米(可調(diào)),到達此距離后車燈打開、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、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,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)標準,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(藍牙)+NFC的互聯(lián)方案。3.0規(guī)范的推出,相當于宣告了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)定性標準差從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、布局數(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、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)認證,國產(chǎn)UWB芯片想真正進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!饼嬛救A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,而國際廠商指標為3~10cm;在測角精度上,公司的產(chǎn)品為0.5~1°,遠好于國際廠商的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)指標也優(yōu)于友商。總體而言,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或藍牙那么普遍,但隨著其作為數(shù)字鑰匙加速進入汽車市場,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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