【导读】2021年4月，随着搭载UWB（Ultra Wideband，超宽带无线通信）技术的追踪器苹果AirTag的发布，引发了市场对于UWB技术的普遍关注。近两年来，UWB技术也开始被越来越多的应用在智能手机、智能家居、室内定位、汽车等市场。
在不久前由AspenCore主办的“2023国际AIoT生态发展大会”的“智能网联汽车分论坛”上，Qorvo市场经理孔德正先生介绍了Qorvo面向汽车市场的UWB产品布局。
什么是UWB，有何优势？
UWB是一种源自于军用雷达的无载波通信技术，通过在宽达GHz的频谱上，利用时间间隔极短(小于1ns)的非正弦波窄脉冲信号来表示0或1，以此来传输数据。与WiFi、蓝牙、GSM等利用载波方式，在特定频段利用波形变化传送信号的无线通信技术相比，UWB是一种截然不用的无线通信技术，目前主要被应用于近距离无线通讯、追踪定位等领域。
相对于传统的WiFi、蓝牙定位、GSM、RFID、GPS定位技术来说，UWB技术拥有很多的优势。比如：定位精度更高，可以达到厘米级定位；时延更低，ms级时延；安全性更高，UWB发射功率很低，接近杂波值，加上信号宽度约为1ns，这些脉冲信号散布在相当宽之频带，因此不易被侦测。且UWB符合IEEE 802.15.4z 规定的安全标通信和范围；信号覆盖范围更广，UWB为25到250米，高于蓝牙和WiFi，且UWB做室内、室外定位都可以，GPS无法做室内定位；同传输速率更高，UWB可利用的频段带宽可达数GHz或更宽，传输速率可达数百Mbps，高于蓝牙，仅比WiFi低。此外，在功耗上，相比需要复杂的RF系统架构的WiFi、蓝牙、GSM等定位方式来说，UWB由于只需发送脉冲电波，发射功率可低至1mW，消耗的功耗更低。最后，在综合成本上，UWB无需功率放大器、射频/中频转换元件、震荡器、石英元件，也不需要零中频（Zero-IF）架构，因此随着UWB的出货量的增长，具备较大的成本降低空间。
汽车市场：UWB的第二大应用市场
得益于UWB的技术优势，目前已经开始越来越多的被应用在智能手机、智能家居、室内定位、汽车等市场。
比如，内置UWB芯片的智能手机/智能手表会可以自动打开门锁；通过地铁闸机，内置UWB技术的智能手机/智能手表可自动感知刷卡通行，这一切都将是可以通过UWB技术实现的无需另外操作和无感知的智能行为。UWB技术还可以应用在博物馆室内导览/导航等方面。此外，一些汽车厂商也在尝试使用UWB技术（比如宝马、大众、特斯拉等），以实现更安全的解锁，甚至通过运动轨迹 步态识别 设备检测实现身份锁定。
根据研究机构Techno Systems Research的预测数据显示，2021年全球 UWB 的出货量预计将达到 2 亿个以上，到 2027 年将超过 12 亿个。从细分市场来看，智能手机市场一直是UWB 的最大应用市场，而汽车市场则是UWB的第二大应用市场，之后才是智能家居等市场。
UWB在汽车市场的具体应用主要包括：UWB数字钥匙和UWB的雷达。
在汽车数字钥匙方面，现在已经一些新能源汽车支持NFC或基于蓝牙的车钥匙解锁。但是NFC需要触碰车门的动作才能解锁，而蓝牙的安全性则要相对低一些。相比之下，UWB数字钥匙既结合了两者的优点，又克服了两者的缺点，具备更高的精准度和安全性，同时又提供了很好的自由度。
利用超宽带技术，UWB数字钥匙能够在极短的时间内精确定位车辆和钥匙的位置，进而实现精准开启和关闭车门的操作。相较于传统的RFID数字钥匙，UWB数字钥匙的防盗性能更加强大，且不会受到RF干扰的影响。此外，UWB数字钥匙还可以通过手机App等方式实现远程开锁、共享钥匙等功能，提高了用户的使用便捷性和体验。目前一些高端新能源车型，比如蔚来就有配备UWB数字钥匙。
Qorvo市场经理孔德正也表示：“UWB数字钥匙方案优势明显，是其它目前我们所知的射频通讯方式无法替代的。一个是车距以及车角度的高精度，UWB可以提供真正厘米级的定位精度，点到点的车距可以提供正负9厘米左右的定位精度。除了点到点的车距定位之外，还有角度，因为知道距离加角度就可以知道你和车的相对位置关系，角度可以做到正负5度的误差。在这样一个比较高度精确的定位位置基础上，就可以从物理的角度提供一个非常高规格的安全性，再加上UWB本身是超宽频，是很难以被一些拦截的方式去破解通讯链路的。这两者加在一起，可以给用户非常高安全性的信号链路。”
根据ICV的数据显示，2022年UWB数字钥匙的渗透率仅为2.1%，市场规模也只有0.96亿美元。但随着技术的提升、相关法规的完善以及成本的下降，汽车主机厂们将会更积极的导入UWB数字钥匙解决方案，预计到2027年UWB数字钥匙的渗透率将超过50%，市场规模有望达到22.56亿美元。
除了汽车数字钥匙之外，UWB还可以作为汽车雷达的功能去使用。车厂可以将UWB安装在车内以及车外车箱后尾部，利用UWB的雷达功能提供一些应用。
“比如，现在欧盟要求车内的活体检测功能，虽然可以用红外感知、毫米波雷达等，但它们各有优缺点。因为车厢是经常在驾驶过程中，会有颠簸和移动，而且会有座椅等的遮挡。在这样的环境下，要提供一个能够感知到活体，并且有一定的抗干扰能力的信号。这对于频率在8000Hz的UWB来说，是非常好的一种应用场景，既可以提供类似毫米波的活体检测，还可以监测到人类的呼吸频率，从而判定活体存在，以及通过后续算法的计算，甚至可以大体判断出通过呼吸频率算法知道这个人的年龄段。”孔德正举例介绍道。
汽车后备箱的自动打开功能也是UWB的一个应用。目前很多方案都是需要在后尾箱集成一个很长的电容式感应器。而UWB只需要布设一个芯片节点，它的天线也非常小，就可以达到类似的效果。从整车集成的成本角度来说，UWB的优势还是比较大的。
除此之外，如果很多汽车上都部署了UWB，通过点到点的车距感应，就可以在地下停车场等没有信号或信号较差的地方，给用户提供一个距离的引导；把车停到陌生停车场里面也就不需要拍照记录，就可以通过手机导航系统找到车停在什么地方。
在孔德正看来，未来UWB在汽车上的需求会快速增长。比如，在高端汽车上，至少需要部署五颗UWB的芯片，一般会分布在汽车的四个方向上（也可以是在B柱、A柱、后备箱门上），这样做可以很好地360度探测到整个车周边的连接情况，另外一颗需要放在主驾驶处前方，这样能确保用户进入车内和下车，都可以被检测到。
基于这五个UWB芯片，还可以形成更多的一些应用，可以根据每家车厂的需求，会增加一些UWB芯片的部署能力。如果需要在车内提供活体检测功能，目前市面上的解决方案还需要在车内部署两颗UWB芯片，一个收，一个发，做到雷达的效果。据悉，Qorvo年底会推出一款UWB芯片，是单芯片解决方案，即在车内部署一颗UWB芯片即可实现活体检测。
如果要用UWB实现汽车后备箱的自动打开功能，还需要额外再部署一颗UWB芯片。所以整部车上的UWB芯片部署最少需要5颗，最多会用到7到9颗。
Qorvo占据了近70%的UWB公开市场
对于UWB技术来说，UWB芯片是其中最为关键的一环。而在目前全球UWB芯片市场，Qorvo则居于领先地位。
Qorvo的UWB芯片早在2013年就已经在工业领域应用。随后在2020年1月，Qorvoiii收购了位于爱尔兰的UWB芯片供应商Decawave，使其成为了Qorvo 移动产品事业部的 UWB 业务部门，大大加强了Qorvo在UWB领域的实力。
在2020年11月，Qorvo又宣布收购了总部位于法国巴黎的UWB应用软件供应商 7Hugs Labs。值得一提的是，7Hugs Labs 此前一直是Decawave的软件合作伙伴，7Hugs Labs 团队加入 Qorvo 之后，将帮助其创建面向各种生态系统的完整 UWB 解决方案（包括芯片、固件和软件）。
凭借自身在射频技术领域的深厚积累和在UWB领域的先发优势，以及一系列的并购，成功奠定了Qorvo在全球UWB芯片市场的领导地位。
根据官方的数据，Qorvo的UWB技术已经被应用在了矿山、公安系统、仓储、物流、智能工厂等40多个不同的垂直市场。截至2021年6月，Qorvo的UWB芯片出货已经超过了1500万颗。另有第三方数据显示，在全球公开的UWB芯片市场（苹果自用的除外），市占率接近70%。
Qorvo面向汽车市场的UWB产品布局
在此次的“智能网联汽车分论坛”上，Qorvo市场经理孔德正披露了Qorvo面向汽车市场的车规级UWB产品布局。
目前Qorvo已经上市的AEC-Q100 GRADE2车规级UWB芯片是DW3300Q系列，这个产品是提供射频前端，需要搭载一个蓝牙的SoC，去组成面向车机系统。它可以通过在前面搭载Qorvo的PA器件，扩充出更多的TX和RX的链路，这个好处就是可以灵活的部署，可以在车上仅仅使用它的点到点车距的功能，或者让它提供点到点车距加上车角度的功能。
今年3月初，移远通信就有正式基于Qorvo DW3300Q平台的车规级UWB模组AU30Q，面向新一代汽车数字钥匙等场景提供室内外实时精准定位与可靠的无线通信功能。
另外，Qorvo将会在今年年底或者明年年初正式推出全新的车规级UWB产品系列QPF5100。
据介绍，QPF5100芯片集成度更高，采用了双核的Cortex-M33内核，集成了两个独立的接收单元，以及一个发射单元，这样做的好处就是，利用其去做毫米波或者雷达功能的时候，不需要去外部集成Switch开关。
孔德正告诉芯智讯：“UWB做雷达功能的时候需要一个非常高速高频的Switch，这样就对客户成本以及开发难度都很大，我们这样集成独立的两个接收单元的话，就可以利用单芯片提供给你一个雷达的功能。”
“目前很多客户如果尝试用UWB雷达的功能，需要用两颗DW3300Q，这个集成难度比较大，因为对于毫米波在车内如何布局等等问题都会有挑战。如果用QPF5100单芯片集成方案，客户只需要将它应用成和后续的算法逻辑对接上去就可以实现这样的功能。”孔德正进一步解释道。
未来，Qorvo还将会推出集成UWB和蓝牙的QPF6xxx系列，制程工艺也会升级到22nm。
对于车厂来说，QPF6xxx系列将会更有利于搭建它的射频构架，不需要再去与独立的一颗蓝牙芯片去进行结合，单芯片可以提供完整的解决方案，这个芯片里面也会集成所需要的各种接口，其中就包括NFC的接口。
目前基于NFC、蓝牙、UWB的汽车数字钥匙基本都还是以智能手机作为主要的载体，因此我们可以看到很多新能源汽车厂商也纷纷投资或与手机厂商进行战略性合作，另外也有手机厂商去投资或者做自己品牌的汽车（比如小米），或者利用自己的技术去赋能汽车厂商（比如华为）。因此，我们可以看到UWB正加速从消费类电子市场向汽车市场渗透。
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