高精度定位时代下，各大UWB芯片竞争力对比

UWB技术的出现，进一步推动了消费、IoT、工业和汽车市场对于精确定位和测距的需求。无论是智能手机、汽车配件、智能家居、智能穿戴还是定位标签等应用，UWB都以其独到的精度优势吸引着这些市场的玩家朝它看齐。那么如今的UWB芯片市场本身又汇聚了哪些玩家呢？
 
Qorvo
 
Qorvo于2020年以4亿美金收购了爱尔兰UWB公司Decawave，也由此一脚迈入UWB市场，其代表芯片即DW1000。DW1000支持从3.5GHz到6.5GHz内的6个射频频段，用户可以自行对发射器的输出功率进行编程。

DW1000 / Qorvo

 
根据规格书中给出的数据，DW1000可以实现了10cm精度的定位，定位范围可以扩展至290米，还支持110kbps、850kbps和6.8Mbps三种数据速率。在110kbps下，其通信范围可扩展至290米。DW1000还具备极低的功耗，其睡眠电流为1 uA，深度睡眠电流更是可以低至50nA。

DW3000 / Qorvo

 
DW3000为Qorvo第二代UWB芯片，支持6.5GHz和8GHz两个信道，可以提供10cm内的范围精度和±5°的角测量精度。DW3000在低功耗上再度做出了突破，其功耗不仅低于BLE蓝牙，也比DW1000低上5倍。
 
苹果
 
苹果在2019年发布的iPhone 11中首次运用了UWB技术，靠的正是U1这颗UWB芯片，苹果也成了首家在智能手机设备中引入UWB芯片的公司。这颗U1芯片的存在允许iPhone 11通过空间感知技术，准确地检测到其他配备了U1芯片的苹果设备。iPhone 11后的所有iPhone均搭载了这一芯片，并沿用至Apple Watch智能手表、HomePod mini智能音箱和今年推出的AirTag。
 
根据苹果的专利查询，苹果早在2006年就申请过UWB用于ToF和网络定位的专利，时间点甚至在初代iPhone发布之前。此后，苹果又陆续申请了数项与UWB相关的专利。iPhone中的UWB仅在6.24GHz和8.2368GHz两种不同频率下传输，且发布之初仅与其他的U1芯片通信。据网络上的拆解测试得出的结论，苹果这款U1芯片采用了Arm Cortex-M4作为核心，与Decawave的DW1000芯片相比面积略小，且采用了台积电的16FF的制程。
 
UWB大大加强了苹果设备定位的能力，通过UWB收发电路、运动传感器电路、控制电路，加上震动输出引擎，苹果的查找app有了精准定位的能力。通过收发信号，确定到达角、距离和方向，在屏幕上给出UI指示，在设备指向定位物体时还会提供震动反馈。

iPhone与UWB配件之间的附近交互流程 / Apple

 
如今苹果已经进一步开发了这颗芯片通信能力，支持与通过MFi认证的第三方UWB芯片交互，从而实现iPhone作为智能车钥匙等功能。目前Qorvo和恩智浦两家厂商均已推出了测试阶段的开发套件，供开发者来构造苹果生态下的UWB产品。
 
恩智浦
 
恩智浦针对IoT设备/标签和安全汽车访问推出了Trimension SR150/SR040和NCJ29D5，同时也有工业市场专用的Trimension OL23D0。由于集成了片上闪存和MCU，OL23D0是一款开放、客户完全可编程的UWB芯片，因而更适合专用性强的工业市场，支持到客户特定的协议栈。

Trimension OL23D0 / 恩智浦

 
上文中提到了恩智浦已经针对苹果U1芯片推出了对应的开发套件，但恩智浦似乎并不打算把UWB在手机上的应用完全捆绑在苹果生态上，因此恩智浦也推出了针对移动应用的UWB芯片Trimension SR100T。SR100T选择了6到9GHz的频段，即便在nLOS非视距的情况下，该芯片也可以做到±10cm的范围精度和±3°的角测量精度。
 
从Galaxy Note 20 Ultra这款机型开始，三星逐渐在随后的Galaxy S21系列和Fold2上使用UWB技术，所用正是恩智浦的SR100T芯片。除了三星以外，小米也在今年发布的MIX4机型上用到了SR100T芯片，从目前产品布局来看，未来UWB可能会先在这些旗舰机型上亮相。
 
3db/瑞萨
 
 

3DB6830原理图 / 3db

 
3DB6830为3db的旗舰UWB芯片，集成了极低功耗（单次测量功耗为10 uJ）的IR-UWB收发器，选用了6到8GHz的工作频段。在无阻挡的情况下，3DB6830可以做到120米以上的覆盖范围，精度做到10cm以内。该芯片还集成了一个通过验证的专用MAC层，可以抵御逻辑层和物理层的远程修改攻击，适用于安全的距离边界和数据传输应用，任何提供随机数生成和认证流程的MCU都可以驱动这颗UWB IC。
 
值得一提的是，3DB6830与以上芯片不同的地方在于选择了低速率脉冲（LRP）重复频率，而其他芯片均为高速率脉冲（HRP）重复频率。根据3db的描述，这将赋予3DB6830更低的测距功耗、更低的成本和更低的检测延迟。
 
瑞萨于2020年初获得了3db Access的UWB技术授权，借助瑞萨的MCU来打造安全UWB低功耗产品。去年11月份，瑞萨与Altran共同宣布，将利用这一技术来开发侦测社交距离的可穿戴产品。该产品结合了瑞萨具备HMI电容触控功能的Synergy S128 MCU以及获得授权的UWB技术。据其声明所述，该芯片所需功耗仅为竞品的十分之一，却可以实现误差范围在10cm内的精确测量。其功用是在其他设备进入安全距离时，通过LED和触觉反馈来发出警示，可用于出入境管理等抗疫要求严格的场景。
 
小结
 
从以上这些主要的UWB芯片来看，全球UWB技术的发展仍处于早期，还有很大的参与空间，中国公司虽然在UWB上起步较晚，却也开始了相关布局。与此同时，推动UWB普及的FiRa联盟已经有了100家以上的成员，确保一致性的认证工作也在紧锣密鼓地开展。UWB已经瞄准了Wi-Fi和蓝牙等无线连接技术，朝着并列的位置迈去。