(1)UWB 简介
UWB 是一种使用 500MHz 以上频率带宽的无线通信技术,采用纳秒级非正弦波窄脉冲进行数据传输。UWB 具备系统复杂度低,对信道衰落不敏感、穿透能力强等特点,近年来在高精度定位、雷达等应用方向备受关注。
(2)UWB 的芯片特点及行业壁垒
UWB 收发器系统由射频及基带两部分组成,业内通常采用两颗芯片分别实现射频及基带功能。随着 UWB 技术在智能手机、汽车数字钥匙等领域的应用,集成了射频、基带、MCU 等功能以及 BLE(蓝牙)等子系统的 SoC 方案在成本、性能及系统应用便捷性方面更具竞争能力,成为 UWB 芯片设计企业的主要研发方向。
UWB SoC 芯片中的射频、基带、MCU 等功能模块及 BLE 等子系统所需的设计技术各不相同,对芯片设计企业技术积累的深度及广度要求较高。业内通常采用模拟方式实现射频电路功能,如采用更先进的数字方式实现射频功能,可提升芯片产品的 PPA(性能、功耗、面积),并缩短未来产品升级研发周期。
UWB 及 BLE 等系统之间存在干扰,对 SoC 性能及稳定性有较大影响,对芯片设计企业的抗干扰及可靠性设计能力有较高要求。因此,UWB SoC 芯片设计对设计企业的技术积累、技术路径选择、可靠性设计能力、低功耗技术、SoC设计能力均有着较高要求,存在较高的行业壁垒。
(3)UWB 行业现状及发展趋势
①UWB 精准定位及雷达应用场景丰富,未来市场规模可期
UWB 具备的超大带宽、对信道衰落不敏感、穿透能力强等技术特点,使其在数据传输、精确定位及雷达应用方面表现优异。目前较为明确的应用场景包括端对端文件传输、防碰撞、亚米级室内定位、指向性遥控、汽车数字钥匙、自动门禁、伤员探寻等。
根据 Techno Systems Research 的相关数据,2022 年全球搭载 UWB 芯片的产品出货量预计为 3.2 亿台,预计 2030 年将达 18 亿台,未来 UWB 市场具备较大增长潜力。
②UWB 技术标准规范化,工业级及消费级应用生态已初具规模
UWB 技术最早应用于军事领域,自 2002 年美国联邦通信委员会发布 02-48号报告及法规起,UWB 才开启了民用化进程。2018 年 12 月,UWB 联盟(UWBAlliance)成立,该联盟专注于欧美国家的 UWB 技术保护及规则升级;2019 年8 月,FiRa 联盟(FiRaTM Consortium)成立,将致力于建立基于 IEEE 802.15.4z标准的 UWB 生态及产品认证体系。
UWB 技术在工业级的成熟应用开始较早。2014 年前后工业 4.0 概念提出,信息化及自动化技术成为制造业变革趋势。以汽车制造业为例,UWB 定位技术已应用于汽车自动化产线的产品及设备管理,为自动化产线的优化提供数据支持。
2019 年 9 月,Apple 发布了搭载 UWB 芯片的 iPhone11 Pro 手机,UWB 技术的消费级市场进入了高速发展阶段,三星、小米、OPPO 相继发布了采用了UWB 技术的相关产品或应用方案。2021 年 7 月,车联网联盟(CarConnectivityConsortium®,CCC)将 UWB 技术纳入了数字密钥 3.0 规范中;2022 年,宝马、蔚来等车企分别发布了搭载 UWB 数字钥匙的车型,UWB 技术在汽车领域的应用正式落地。
③中国大陆 UWB 产品和市场现状
2023 年 1 月,工信部无线电管理局发布了《超宽带(UWB)设备无线电管理规定(征求意见稿)》,对中国大陆未来UWB技术的使用频段进行了重新划分,有利于未来 UWB 技术在企业级、消费级等不同应用场景下的频段规划及有序发展。
中国大陆在 UWB 技术的应用方案领域已有诸多尝试,在工业物联网、智能家居、汽车等领域均已实现商业化应用,但主要采用海外厂商的芯片方案。
(4)UWB 产业链
UWB 芯片设计处于 UWB 产业链上游,目前全球范围内实现 UWB 芯片大规模销售的企业较少,主要为恩智浦及 Qorvo。中国大陆在 UWB 芯片设计领域起步较晚,目前已有少数企业发布 UWB 芯片产品,但尚未实现大规模的商业应用。
UWB 产业链中游主要由 UWB 模组厂商、面向企业级用户的 UWB 方案商及面向消费市场的整机厂商构成。UWB 模组厂商、方案商采购 UWB 芯片,组装成芯片模组、信标、基站等对外销售,并提供 UWB 应用方案,其中较为知名的有 Kinexon、Sewio、浩云科技(300448.SZ)、移远通信(603236.SH)、信维通信(300136.SZ)等。部分 UWB 模组厂商、方案商具备 UWB 芯片研发能力,但不对外单独销售 UWB 芯片,采用自研 UWB 芯片参与 UWB 产业链中游环节,其中较为知名的有 Ubisense、Zebra 等。面向消费市场的整机厂商主要包括苹果、三星、索尼、小米智家、宝马、蔚来等,其中仅苹果、三星等极少数企业具备自研 UWB 芯片的能力。
UWB 产业链下游主要为个人消费者及各类可应用 UWB 技术的工业领域,主要包括制造类企业、采矿企业等。