超寬帶技術的出現進一步推動了消費、物聯網、工業和汽車市場對精確定位和測距的需求。無論是智能手機、汽車零部件、智能家居、智能穿戴還是定位標簽,UWB都以其獨特的精度優勢吸引著這些市場的玩家。那么今天UWB芯片市場聚集了哪些玩家呢?
Qorvo
2020年,Qorvo以4億美元收購了愛爾蘭UWB公司Decawave,并由此以其代表芯片DW1000進入UWB市場。DW1000支持3.5GHz到6.5GHz六個射頻頻段,用戶可以自行編程發射機的輸出功率。
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DW1000/Qorvo
根據說明書中給出的數據,DW1000可以實現10厘米精度的定位,定位范圍可以擴展到290米,還支持110kbps、850kbps和6.8Mbps三種數據速率,在110kbps時,其通信范圍可以擴展到290米。DW1000的功耗也極低,其睡眠電流為1uA,深度睡眠電流可低至50nA。
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DW3000/Qorvo
DW3000是Qorvo的第二代UWB芯片,支持6.5GHz和8GHz通道,可提供10cm以內的距離精度和5的角度測量精度。DW3000在低功耗方面又有突破。它的功耗不僅比BLE藍牙低,而且比DW1000低5倍。
蘋果
蘋果在2019年發布的iPhone11中首次使用UWB技術,依托U1 UWB芯片,蘋果成為第一家將UWB芯片引入智能手機設備的公司。這款U1芯片的存在,讓iPhone11可以通過空間感應技術,精準探測到其他搭載U1芯片的蘋果設備。iPhone11之后的所有iPhone都搭載了這款芯片,用于今年推出的AppleWatch智能手表、HomePodmini智能音箱和AirTag。
據蘋果公司的專利查詢,說,早在2006年,甚至在最初的iPhone發布之前,蘋果就申請了t of UWB和網絡定位的專利。此后,蘋果陸續申請了多項與UWB相關的專利。iPhone中的UWB只以6.24GHz和8.2368GHz兩種頻率傳輸,發布之初只與其他U1芯片通信。從網上拆解測試的結論來看,蘋果的U1芯片采用的是ArmCortex-M4為核心,比Decawave的DW1000芯片略小,采用的是TSMC的16FF工藝。
UWB大大增強了蘋果設備的定位能力。通過UWB收發電路、運動傳感器電路、控制電路和振動輸出引擎,蘋果的搜索app具備了精準定位的能力。通過發送和接收信號,確定到達角度、距離和方向,在屏幕上給出UI指令,當設備指向定位對象時也提供振動反饋。
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iPhone和UWB配件/蘋果之間的鄰近交互過程
現在,蘋果進一步開發了這款芯片的通信能力,支持與MFi認證的第三方UWB芯片交互,實現iPhone作為智能汽車鑰匙的功能。目前,Qorvo和恩智浦廠商都已經推出了測試階段的開發套件,供開發者在蘋果生態系統中構建UWB產品。
恩智浦半導體公司
恩智浦推出了用于物聯網設備/標簽和汽車安全通道的Trimension SR150/SR040和NCJ29D5,以及用于工業市場的Trimension OL23D0。由于片上閃存和MCU的集成,OL23D0是一款開放的UWB芯片,可由客戶完全編程,因此更適合專用性強的工業市場,支持客戶特定的協議棧。
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三卷ol23d 0/恩智浦
上文中提到了恩智浦已經針對蘋果U1芯片推出了對應的開發套件,但恩智浦似乎并不打算把UWB在手機上的應用完全捆綁在蘋果生態上,因此恩智浦也推出了針對移動應用的UWB芯片Trimension SR100T。SR100T選擇了6到9GHz的頻段,即便在nLOS非視距的情況下,該芯片也可以做到±10cm的范圍精度和±3°的角測量精度。
從GalaxyNote20 Ultra這款機型開始,三星逐漸在隨后的GalaxyS21系列和Fold2上使用UWB技術,所用正是恩智浦的SR100T芯片。除了三星以外,小米也在今年發布的MIX4機型上用到了SR100T芯片,從目前產品布局來看,未來UWB可能會先在這些旗艦機型上亮相。
3db/瑞薩
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3DB6830原理圖/ 3db
3DB6830為3db的旗艦UWB芯片,集成了極低功耗(單次測量功耗為10 uJ)的IR-UWB收發器,選用了6到8GHz的工作頻段。在無阻擋的情況下,3DB6830可以做到120米以上的覆蓋范圍,精度做到10cm以內。該芯片還集成了一個通過驗證的專用MAC層,可以抵御邏輯層和物理層的遠程修改攻擊,適用于安全的距離邊界和數據傳輸應用,任何提供隨機數生成和認證流程的MCU都可以驅動這顆UWB IC。
值得一提的是,3DB6830與以上芯片不同的地方在于選擇了低速率脈沖(LRP)重復頻率,而其他芯片均為高速率脈沖(HRP)重復頻率。根據3db的描述,這將賦予3DB6830更低的測距功耗、更低的成本和更低的檢測延遲。
瑞薩于2020年初獲得了3db Access的UWB技術授權,借助瑞薩的MCU來打造安全UWB低功耗產品。去年11月份,瑞薩與Altran共同宣布,將利用這一技術來開發偵測社交距離的可穿戴產品。該產品結合了瑞薩具備HMI電容觸控功能的SynergyS128 MCU以及獲得授權的UWB技術。據其聲明所述,該芯片所需功耗僅為競品的十分之一,卻可以實現誤差范圍在10cm內的精確測量。其功用是在其他設備進入安全距離時,通過LED和觸覺反饋來發出警示,可用于出入境管理等抗疫要求嚴格的場景。
小結
從以上這些主要的UWB芯片來看,全球UWB技術的發展仍處于早期,還有很大的參與空間,中國公司雖然在UWB上起步較晚,卻也開始了相關布局。與此同時,推動UWB普及的FiRa聯盟已經有了100家以上的成員,確保一致性的認證工作也在緊鑼密鼓地開展。UWB已經瞄準了Wi-Fi和藍牙等無線連接技術,朝著并列的位置邁去。