在无线毗邻手艺中,蓝牙和Wi-Fi已被人人熟知。而近年来,UWB毗邻则逐渐兴起。苹果推出的iPhone11 全系搭载了支持 UWB 手艺的 U1 芯片;北京召开的冬奥会,也接纳了UWB手艺举行厘米级定位。
什么是UWB芯片?
UWB,就是 Ultra Wideband,超宽带手艺。它源于 20 世纪 60 年月兴起的脉冲通讯手艺。在 2002 年以前,UWB 被普遍用于军事方面的用途。美国国防部首次使用了UWB这一术语,意指发生、传输、吸收一段延续时间异常短(纳秒或以下)的发作式射频能量脉冲。
在2002 年时,FCC(美国联邦通讯委员会)为 UWB 分配了 3．1～10．6 GHz 共 7．5 GHz 频带,还对其辐射功率做出了比 FCC Part15．209 更为严酷的限制,将其限制 - 41．3dBm 频带内,才将 UWB 手艺解禁,准许进入民用领域。
UWB 差异于传统的通讯手艺,它通过发送和吸收具有纳秒或微秒级以下的极窄脉冲来实现无线传输。由于UWB脉冲时间宽度极短,因此可以实现频谱上的超宽带:使用的带宽在 500MHz 以上。
与蓝牙相比,UWB手艺延迟更短、传输数据更大,它不仅使用 3．1 和 10．6 GHz 之间的更高频率,由于UWB使用更宽的 500 MHz 信道,可以在短时间内发送大数据包,而蓝牙通常限制在 20 MHz。UWB 的延迟通常只有一毫秒,而蓝牙 LE(低功耗)的延迟显著更长。UWB 还提供更长的局限,理论上可以到达 250 米。
简而言之,这项手艺通过超大带宽和低发射功率,实现低功耗水平上的快速数据传输。由于 UWB 脉冲的时间宽度极短,因此也可以接纳高精度准时来举行距离测算。
并不是那么新的UWB手艺在蒙尘几十年后,随着的逐渐兴起,UWB手艺也最先展露它的辉煌。
改变游戏规则
精准定位的特征让UWB进入了主流消费电子领域。
可穿着装备已经成为UWB的目的市场之一,如在智能手表中加入UWB功效,能够将定位局限做到±3度、定位距离缩小到5-10厘米的精度,这将比蓝牙“米”级精度有了大幅的提升。
现在已经使用UWB超宽带手艺的消费电子品牌除了苹果、小米外,三星也异常看好 UWB 手艺,以为其将成为下一代可以改变游戏规则的无线通讯手艺之一。
Airdrop是苹果UWB手艺应用的代表性应用。从iPhone 11系列手机最先,苹果已先后在Apple Watch S6、HomePod mini智能音箱、iPhone12 系列手机和Aritag无线追踪器这些产物内,都应用了自研的UWB方案。苹果示意,U1 芯片将显著提升苹果 iPhone 手机的空间感知(Spatial Awareness)能力,连系UWB手艺,可以实现更多可能。
三星主要是在手机上导入了UWB方案,详细型号包罗Galaxy Note 20 Ultra、 Galaxy Z Fold 2、 S21+和S21 Ultra,同时三星也推出了接纳UWB手艺的SmartTag+智能追踪器。据iFixit拆解显示,三星在Galaxy Note 20 Ultra上接纳的是 NXP恩智浦的一款稀奇研发的Secure UWB芯片。
凭证市场调研机构market&market展望,全球室内定位市场规模将由2017年71．1亿美元增进到2022年的409．9亿美元,并将保持42%的复合增进率。因此,UWB定位行业正处于快速生长时期。
据ABI Research剖析,到2026年,支持UWB的装备出货量将从2020年的1．43亿台增进到跨越13亿台。
UWB芯片生长瓶颈
早期,UWB定位方案的焦点元器件接纳的是星散电路板方式,并没有实现尺度化的芯片产物,虽然星散电路板可以实现不错的定位性能,然则其产物的功耗、尺寸以及成本居高不下,尤其是星散电路的玩法,客户只能购置整体的方案,其他的手艺企业难以介入。
而UWB定位芯片泛起之后,使得UWB最具手艺壁垒与焦点的环节得以尺度化,因此,直接刺激了大量的企业涌入到UWB定位领域中举行手艺的二次开发,以及市场应用的拓展。
现在,HID Global,恩智浦,三星,博世,索尼,LitePoint和TTA等组建了FiRa同盟,该同盟组织目的在于制订UWB室内定位行业的互操作性,同时将打破差异尺度和制式的藩篱,形玉成球统一尺度。现在海内加入此同盟的厂商包罗小米公司、信维通讯、浩云科技、沃旭科技、精位科技、清研讯科、联睿电子等。
对于现在UWB产业生长存在的问题,业内人士示意:“一个是芯片方案过于单一。芯片供应商在一个产业中属于需要高度尺度化的一个环节,芯片方案过多,会造成方案的差异化严重,产物良莠不齐,而且会加剧行业竞争。而且,研发一款芯片产物的成本昂贵,出货量若是达不到万万级别,很难盈利,以是芯片这个环节注定玩家不会过多。”
然则单一的芯片商护士的市场没有竞争方案泛起,行业也会陷入另个生长逆境。
“UWB 方案价钱偏高,也是一大问题。”业内人士示意。
由于UWB手艺能够正确至厘米级,在早期定位其定位就属于高端市场,类似军工、奥运会的品级,因此其价钱异常昂贵。高居不下的成本让许多企业望而却步,更别说运用在消费领域了。因此,价钱也是困扰UWB生长的另一大问题。
海内玩家增多
有业内人士剖析:“现在定位手艺种类繁多,基于细分场景应用的需求,UWB依附穿透力强、功耗低、平安性高,稀奇是高精度等特征,以及上下游产业链的完善,UWB定位在领域的发作将逐步到来。”
在FCC宣布UWB相关划定后,中国在尺度制订及频谱计划方面也做了调研准备事情。2008年,工信部正式颁布超宽带手艺相关的频率划定。中国的UWB尺度接纳了OFDM双载波手艺,包罗两个载波的OFDM超宽带信号举行数据传输,中国的UWB尺度使用的频段主要集中在6-9GHz。
已经可以确定,UWB是最终一代的位置服务手艺平台,将填补GPS、北斗的缺陷,成为向整个社会提供室内、室外高精度三维位置信息的基础设施。
海内厂商诸如浩云科技、环旭电子、长电科技、欧菲光等也在UWB手艺或产物层面早有结构,且环旭电子和长电科技皆是苹果的UWB相关产物供应商。纽瑞芯科技、瀚巍微电子先后在去年年底和今年1月完成新一轮融资,小米等下游厂商也在对UWB芯片研发企业举行投资并构建UWB生态。
驰芯半导体推出海内首款商用的UWB芯片CX300,这款芯片是海内首款具备商用能力的UWB芯片,填补了国产UWB芯片的空缺。
纽瑞芯的UWB定位通讯系统芯片接纳全集成SoC,实现通讯定位系统功效;时分通道实现通讯和定位功效;动态信道频率3～9GHzu超低功耗设计,是一种微型化全集成芯片方案。纽瑞芯优化算法片上集成硬件加速器实现厘米级精度定位,创新抗多径算法和海量用户快速定位算法,支持多频段动态切换。纽瑞芯现在可提供的产物包罗:天线调谐芯片、UWB定位通讯系统芯片、物联网芯片和小基站收发机芯片。
精位科技JR3401是一款UWB室内定位射频前端芯片,完成3G-6GHz宽带脉冲调制信号的放大、滤波、检波、脉冲基带信号放大驱动、基带脉冲对照器、高速基带脉冲ADC、数字脉冲信号输出和LDC等功效。芯片集成SPI接口,通过该接口实现芯片的事情模式设置及性能指标优化。接纳180nm RF CMOS 工艺实现高度集成的UWB吸收芯片。
清研讯科TSG5162,相符802．15．4Z/Bluetooth5．1尺度的双频室内定位芯片,具有TWR/TDOA/PDOA/AOA多种测距测角能力,适用于手机生态链为代表的小我私人智慧终端与类应用,可以知足All-in-one需求、多天线需求、算法集成需求、小尺寸需求应用场景。
海内的浩云科技也是通过并购润安科技乐成切入UWB领域。据领会,润安科技是深圳市多功效智能杆配套产物中的UWB独家入库单元,也是中国核电独家中标的UWB高精准位置治理系统供应商。当前,浩云科技可提供定位算法服务器、室外定位基站、电子身份定位卡牌等产物。
在ToB市场,UWB手艺产业链较为简朴,可以分为芯片息争决方案两个环节,有些公司甚至从事芯片息争决方案的完整结构。当前To B类的应用场景中,出货量无法像ToC类应用一样举行大规模的发作。在ToC市场,UWB手艺产业链正形成芯片、模组、整机等多个环节,此外,UWB手艺也为FPC、功效结构件等产业打开新的市场。
在2018年,海内UWB企业级应用市场出货量为百万级,随着新的芯片玩家进入,未来几年,在企业级应用市场,UWB将会保持着超高的生长速率,预计在2022年将会跨越万万级的量,到达1200万片左右。
总结超宽带是一项潜力伟大的手艺,现在仍处于起步阶段。它并非旨在取代 Wi-Fi、蓝牙或 NFC,而是智能地弥补它们。支持 UWB 的装备数目仍然异常易于治理。然则,三星等制造商也使用此功效为更昂贵的高端智能手机提供卖点。这种情形在未来应该会改变,UWB 也将进入通俗民众市场。汽车制造商也在着手在他们的车辆中安装无线电尺度。
UWB领域的千亿市场,即将发作。
原文问题 : 火爆的UWB芯片