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未来6年出货暴增500%!UWB市场加速爆发,机会在哪?

芯智讯浪客剑 芯智讯 2021-11-17


今年4月21日,苹果正式发布了搭载UWB(Ultra Wideband,超宽带无线通信)技术的追踪器AirTag,引发了全球对于UWB技术的关注。实际上UWB技术并不是一项新的技术,其在苹果AirTag发布之前就已经被应用到了雷达、近距离通信、室内定位等行业应用领域,只不过量级都比较小。而苹果AirTag的推出,则彻底引爆了UWB技术在消费类市场的应用。在7月20日的“第九届年度中国电子ICT媒体论坛暨2021产业和技术展望研讨会”上,全球UWB市场的主要供应商之一,Qovro详细介绍了其在UWB领域的布局。


什么是UWB?它的优势在哪?


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是一种截然不同的无线通信技术。同时,UWB设备之间,通过 ToF(时间到达)、TDOA(到达时间差)算法可以实现精确定位。目前UWB技术主要也是被应用于近距离无线通讯和追踪定位等领域。特别是在苹果AirTag发布之后,UWB在追踪定位市场的应用彻底爆发。


 

相对于传统的WiFi、蓝牙定位、GSM、RFID、GPS定位来说,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,比GPS响应时间快50倍;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。



据Qorvo中国区移动事业部销售总监江雄介绍,UWB之所以能够从众多定位技术当中脱颖而出,最为关键的因素在于其定位精度更高。相比WiFi和蓝牙来说,其定位准确率仅70%,误差通常大于5米,窄带Time of Flight技术定位准确率也只有70%,且误差通常大于2米。而UWB技术的定位准确率高达100%,误差仅0.1米。而且,UWB可以在10s内寻找1000个物件,这些都是其他定位技术所无法比拟的。



市场前景广阔,2027年全球出货将超12亿个


根据研究机构Techno Systems Research发布的《2021 年超宽带市场分析》显示,目前UWB市场四个最的主要应用市场分别是:实时定位系统(RTLS B2B),例如工业和零售室内定位系统应用;智能手机、可穿戴设备和费者标签;汽车和智能家居。其他的应用则包括智能门、闸机和付款等。


根据预测,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,6年时间增长了5倍。从具体的应用领域来看,智能手机将在 2027 年成为 UWB 的最大应用市场,其次则是汽车、智能家居设备、可穿戴设备、消费者标签和 RTLS B2B。


以智能手机市场为例,苹果已率先从iPhone 11系列开始,将UWB技术引入到了iPhone手机当中。此外,三星也已经将UWB技术引入到了其 Galaxy Note 20 Ultra,Galaxy Z Fold 2,S21 Ultra 和 S21 Plus等诸多旗舰手机当中。另外,有迹象表明, OPPO,vivo、小米等智能手机厂商也将计划在后续的旗舰机型当中引入UWB技术。

在智能家居市场,苹果已经在其 HomePod mini当中加入了UWB技术,苹果还将在新的Apple TV加入UWB 技术。此外,小米、OPPO也都有计划推出集成了UWB技术的智能家居产品。2020年10月12日,小米发布了关于UWB技术想象力的概念视频。在概念视频中,区别于现在智能家居先连接再寻找打开的操控方式,小米通过UWB技术可以赋予手机与智能设备空间感知能力,手机指向设备即可连接操控。


在定位器市场,苹果已率先推出了AirTag,三星也推出了Galaxy SmartTag+。后续可能其他智能手机厂商也会跟进。


此外,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。



当然,UWB除了可以提供位置服务之外,还可以提供数据传输服务。目前主要是利用UWB的高传输速率,还有低延迟的特性,来做数据的传输。适用于一定距离范围内的移动设备的数据传输,比如AR/VR应用,手机对手机,手机对耳机等等。


根据Techno Systems Research 预测,到 2027 年,将有一半的智能手机会带有UWB。在智能家居设备市场中拥有 UWB 产品的份额也将达到 17%。在汽车市场,UWB技术的渗透率将达到23.3%。


从具体市场规模来看,根据天风证券的预测,全球UWB定位市场规模将由2018年30-41亿美元增长到2022年的123-164亿美元,并将保持40%以上复合增长率。



揭秘Qorvo在UWB领域的布局


对于UWB技术来说,UWB芯片是最为关键的一环。目前国内主要的UWB芯片研发厂商主要包括浩云科技、精位科技、纽瑞芯、易百德、瀚巍微电子、优智联等。不过,目前国内的这些UWB芯片厂商体量和技术实力相对于国外大厂仍有较大差距。


作为UWB芯片市场的领先供应商,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,Qorvo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。


当时Decawave也是唯一支持IEEE 802.15.4的UWB定位芯片厂商。其提供低成本的芯片出售,零售价格在几美元。型号为DW1000的芯片,符合IEEE 802.15.4-2011 UWB标准协议(在理想条件下,最大可测量范围为300m)。



随后在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)。


目前在UWB技术领域,苹果无疑是技术实力最强,出货最多的厂商,但苹果的UWB芯片并不对外供应。而在公开的UWB芯片市场,Qorvo无疑是实力最强、布局最为全面的技术厂商之一。


Qorvo中国区移动事业部销售总监江雄表示,“我们提供的UWB芯片具有非常好的性能、且低功耗,下一代还将推出集成度更高的产品。我们还提供了比较全面的技术支持,也会提供很多软件支持给客户,还有生态系统,现在非常完善。我们可以为客户提供一整套的完整的UWB解决方案。”


△Qorvo中国区移动事业部销售总监江雄


据了解,到目前为止,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,Qorvo的UWB芯片出货已经超过了1500万颗。


“因为以前工业上的量不是很大,所以也导致了Qorvo的UWB芯片出货似乎量也并不是特别大。比如说工厂假设有5000个人,需要定位人员的位置,大概5000个人戴5000个标签,再布二分之一比例的基站,大概2000多个,一共也就不到8000颗芯片,量不会太大。只有手机上应用的量起来,UWB芯片的出货量才会正真大起来。”Qorvo超宽带事业部高级销售经理Jessica进一步解释到。


△Qorvo超宽带事业部高级销售经理Jessica


对于大家关心的UWB技术的成本问题,Jessica表示,“我们是混合信号的芯片,所以比目前在市场上的其他UWB芯片价格会稍微高一点。但我们认为未来的广泛应用,如果是蓝牙的体量的话,就可以降低到与蓝牙一样的价格。”


需要指出的是,虽然UWB技术可以在提供定位服务的同时提供高速率的数据传输,但是目前Qorvo提供的UWB芯片主要面向的还是定位服务方面,传输速率上最高为27Mbps。


Jessica透露,后续Qorvo会继续往高速率去做,未来会提供54Mbps、108Mbps的产品。不过,Jessica强调,虽然UWB传输速率可以做到比蓝牙更高,并且也比较适合于像AR/VR一类有实时位置变动的应用,可以根据体感变动位置实时传输相应的音乐、照片或坐标,可以有比蓝牙更好的体验,但是如果利用UWB来做长时间的高速率传输,功耗会非常高,目前建议还是WiFi比较好。


对于UWB市场的发展,江雄表示,“随着苹果、三星、博世大厂的加入,UWB生态正在加速完善,现在正是UWB市场爆发的时候,我们已经有非常多的客户在关注,也有很多的客户在使用我们的UWB技术。除了前面提到的小米、OPPO等手机厂商,美的等家电厂商也都在关注UWB技术。UWB技术在手机上的应用将带动整个市场的发展。”

作者:芯智讯-浪客剑
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