Qorvo

Qorvo：

  在汽车电子领域，如果问最近有什么技术炙手可热，超宽带（UWB） 绝对榜上有名。

  去年以来，国内UWB芯片厂商抢发“通过AEC-Q100 Grade 2认证”的消息。成了一股新潮。而今年，Qorvo、三星、加特兰等巨头又相继发布汽车UWB芯片新品，在芯片圈更是掀起了一股热潮。

  那么，UWB技术对汽车而言究竟有何魔力？它在汽车上具体如何应用？又有哪些厂商正在积极布局？接下来，汽车开发圈将为您一一盘点。

  顾名思义，超宽带UWB（Ultra Wideband）最大特点就是工作带宽，相比于熟知的Wi-Fi、蓝牙等窄带技术，支持高精度的测距。

  对于UWB的定义，DARPA（美国国防部高级研究计划署）和FCC（美国联邦通信委员会）提出了不同的定义，但只是参数上有细微的差异。目前主流都是按照FCC定义为准，我国工信部的《超宽带（UWB）设备无线电管理暂行规定》中也与FCC相同：

  虽然UWB诞生很早，但早期基本都是军用雷达侦测和隐蔽通信，实际在现代中民用只有20多年。

  2002 年，美国FCC正式开放了3~10 GHz频段，允许发射功率和频谱密度低于规定水平的设备免费使用。这一政策成为了UWB的一大优势，因为相比而言，毫米波频段（如 76-81GHz）需要批准。2019年，苹果公司首次将UWB芯片应用于手机测距功能，这才为UWB开启了一个全新的应用赛道。随后，在2020年，IEEE 802.15组织将UWB技术正式纳入安全测距标准化范畴。紧接着，2021年，宝马成为首批将UWB数字钥匙应用于汽车的制造商。2020 年，IEEE 802.15 组织将 UWB 技术用于安全测距标准化，2021 年宝马也成为了首批 UWB 数字钥匙车企。2023年，中国工信部无线电管理委员会正式对外发布了 UWB 的使用征求意见稿，将UWB进行了规范化。

  与布局更广泛的同类技术如GPS、蓝牙、WiFi等相比，UWB技术凭实力闪亮全场。如应用场景上，UWB室内室外都可以，GPS只能用于室外。精准度来讲，UWB可以到厘米级，远远小于别的技术，GPS是5到20米，WiFi是5到15米。覆盖范围上，UWB可以覆盖25到250米，蓝牙15到100米，WiFi是50到150米。数据传输力上，虽然并非UWB当下主打优势性能，依然能做到27 Mbps的传输速率，满足少量数据的短时传输需求。UWB安全性极高，足以碾压别的技术。在当下最热的寻物功能方面，UWB可实现10秒寻1000个物件，表现很亮眼。

  此外，由于时间和频率之间有反比关系，UWB信号的维持的时间非常短；由于高带宽特性，UWB系统适用于高速通信；UWB信号具备极高的时间分辨率，使其成为定位系统的一个良好候选方案；UWB允许占用较低的载波频率，这使得信号能够更轻松地穿过障碍物；UWB信号可以在基带中传输，因此收发器中不再需要中频（IF）乘法器，这一特性能带来成本更低、结构更简单的硬件；UWB信号的高时间分辨率和短波长增强了其抗多路径干扰和衰落的能力；UWB信号的形状类似于噪声，因此窃听可能性较低。

  需要注意的是，多个组织为超宽带（UWB）技术制定了标准。由于这些组织的职责和目标各不相同，它们的标准也服务于不同的目的，并位于开放系统互连（OSI）模型的不同层级。这导致了UWB标准的复杂性，因为并非所有UWB系统都支持相同的标准，会造成不同UWB设备之间的兼容性问题，导致测距功能无法通用。

  目前，IEEE 802.15.4ab是一种正在开发的最新标准，预计IEEE 802.15.4ab正式标准将在今年底、明年初正式发布。

  新标准IEEE 802.15.4ab在诸多方面做了提升：第一是物理层速率优化，802.15.4z标准主流速率为 6.8Mbps，802.15.4ab定义了1.95Mbps 等三档速率，其中1.95Mbps 更适合测距，可提升链路增益；第二是测距包结构升级提升链路性能，当前15.802.15.4z标准的测距包结构，包括SYNC/SFD测距片段和STS安全片段，包长140微秒左右，新一代802.15.4ab标准，采用了MMS包结构，将每个片段的时间缩小到了60微秒；第三是发射包长，新的标准将发射包长缩短到原来的一半，得到3.5dB的发射功率增益；第四是接收灵敏度，新标准定义将RSF测距片段重复发送，在接收段做相干合并，两次相干合并能够得到3dB的收益，四次合并能够得到6dB的收益，最大16次合并能够得到12dB收益。

  第二是FiRa联盟（发音“fee-rah”，代表“精细测距”）。FiRa是一个行业联盟，旨在为UWB服务提供完整的技术解决方案。它在IEEE定义的协议层之上开发了配置文件——通用服务管理层（CSML）规范。这是一个关键规范，可以在一定程度上完成FiRa设备之间的互操作性，并为部署服务应用程序提供框架和组件

  第三，汽车连接联盟（CCC，Car Connectivity Consortium）。CCC是一个跨行业组织，旨在推动智能手机与汽车连接的全球技术发展。CCC成员包括汽车制造商、汽车供应商、手机制造商、半导体供应商与应用开发者。CCC的数字钥匙3.0标准实现了UWB连接，用于免提、位置感知无钥匙进入和汽车的位置感知功能。该标准确保了设备相对于车辆定位的最高安全性，以此来实现了用户访问和驾驶车辆的授权。

  今年初，CCC联盟成立了IEEE 802.15.4ab标准设计落地的技术工作组，目标在明年2月完成落地研究。

  第四，超宽带联盟（UWB Alliance）。它是一个全球性非营利组织，致力于共同将 UWB 技术打造为开放的行业标准。旨在推动 UWB 技术的大规模部署，保护全球数百万已安装设备免受其他无线电技术的干扰。UWB 联盟的创始成员包括Decawave、现代、起亚、Zebra、Alteros、Novelda和Ubisense。该联盟将通过端到端、不依赖供应商的互操作性计划来推动 UWB 技术发展，为多个行业的物联网和工业 4.0 应用提供精准的定位、导航、追踪、安全、成像、传感和通信。

  当然，除了上述四个标准，UWB行业也存在许多其他标准，比如，OMLOX联盟、中国的精准定位联盟。目前，大部分汽车UWB芯片都选择获得各种联盟的认证，以兼容不同的设备。

  UWB能轻松实现三种功能：第一，安全接入，由于UWB提供的数据基于位置信息，这一些信息黑客很难攻击，所以具有天然的安全优势；第二，定位，UWB具有厘米级定位精度，这种定位需要至少两个设备，即一个做基站，一个做标签，实现双向测距；第三，雷达，能够最终靠发射信号，检测被测物体的位置信息或生理特性，不过测量精度比双向测距低。UWB在汽车上的应用便按照三种功能实现应用：

  安全接入方面，UWB数字钥匙是今年汽车大势所趋。传统来说，NFC需要触碰车门的动作才能解锁，蓝牙的安全性则要相对低一些，UWB数字钥匙既结合了两者的优点，又克服了两者的缺点，实现更精准、更安全，能实现厘米级（±9cm左右）定位，甚至感知你与车辆的角度关系。你可以用手机App开锁、共享钥匙，还能有效防盗。

  数字钥匙经历了三代标准。最早的315MHz和433.92MHz汽车钥匙很容易被破解，而随着各种安全无线技术的引进，以及结合手机的创新，汽车数字钥匙经历了三个创新时代：

  第一代：NFC 阶段：通过手机解锁车辆，但需要把手机贴到车上，并非无感体验；

  第二代：蓝牙阶段：初步实现无感解锁、落锁，但蓝牙有两大缺陷：一是测距精度差，复杂工况下无法稳定定位；二是依靠信号强度测距，存在中继攻击风险；

  第三代：UWB阶段：因其大带宽、高精度特性，解决了复杂场景下的解锁可靠性问题，且基于飞行时间测量，避免了中继攻击。目前，UWB 数字钥匙正从高端车向中低端车型普及，渗透率有望在2035年达到 50%。

  定位方面，点到点的车距感应，比如停车场寻车导航是典型应用。如果很多车辆都搭载了UWB技术，在地下停车场等信号不好的地方，UWB能帮助用户精准定位车辆，无需拍照记录停车位。

  雷达方面，最典型应用是舱内儿童检测（CPD），也就是车内活体检测。随着CPD法规落地，60GHz毫米波雷达与UWB竞争该市场，毫米波雷达鲁棒性强，而UWB 无需额外硬件，加特兰的双方案为厂商提供了灵活选择权。此外，中国尚未正式批准60GHz频段，UWB 可规避CPD法规问题。

  另外一个雷达应用是“后备箱自动开启”功能，目前很多方案都在后尾箱集成一个个很长的电容式感应器，而UWB芯片只需一颗就能实现，比传统方案更简单、成本更低。

  虽然UWB应用很多，不过目前发展的最主要的应用还是“数字车钥匙”和“舱内儿童检测（CPD）”。

  根据Qorvo此前的分享，未来汽车上会部署至少5颗UWB芯片，甚至7~9颗以上，以实现更丰富、更智能的应用。

  加特兰创始人兼CEO陈嘉澍预测，汽车芯片从过去一辆燃油车时代单车不到500美金，到未来一辆电动车时代超过1500美金，这其中蕴含的机会和需求都是巨大的。而在其中，UWB的机会很多。

  ICV多个方面数据显示，2022年UWB数字钥匙在汽车市场的渗透率仅为2.1%，市场规模为0.96亿美元，但其未来发展的潜在能力巨大。随技术不断成熟、相关法规日益完善以及生产所带来的成本的持续降低，预计汽车制造商将更积极地采用UWB数字钥匙解决方案。到2027年，UWB数字钥匙的渗透率有望突破50%，市场规模预计将达到22.56亿美元。

  Qorvo作为UWB芯片领域的有突出贡献的公司，在2020年通过收购UWB芯片公司Decawave跨进该技术领域。面向汽车市场推出了车规级DW3300Q系列UWB芯片，能轻松实现厘米级的定位精度，适用于资产追踪、人员定位、车辆监控等场景。

  而在今年1月，Qorvo又推出车规级UWB SoC芯片QPF5100Q，这款突破性SoC满足汽车行业对高精度、可靠UWB技术的需求，适用于诸如无钥匙车辆安全门禁、数字钥匙，以及儿童存在检测和运动感测等UWB雷达应用。传统UWB解决方案常常要外接射频前端、安全芯片与处理器，增加了开发周期和成本。QPF5100Q采用“All-in-One”设计，解决了这一难题。

  此外，该芯片支持通道5（6489.6 MHz）、6（6988.8 MHz）、8（7488 MHz）、9（7987.2 MHz） 四大频段，不仅符合中国最新的UWB频谱规范，也能适应欧美市场的标准，实现了真正的“一芯全球化部署”。

  2023年10月，恩智浦推出Trimension NCJ29D6，它属于完全集成的汽车单芯片超宽带（UWB）系列，结合了下一代安全精确的实时定位功能和短程雷达功能，可通过单个系统解决多个用例，包括安全汽车门禁、儿童存在检验测试、入侵警报、手势识别等。主要汽车OEM将会部署该系列器件，预计将在2025年车型中投入使用。

  NCJ29D6系列在设计时已经考虑到，对汽车的物理和网络安全攻击的种类将跟着时间的推移而增加，因此预计未来将需要集成安全功能。这两款器件的设计均超出ISO21434网络安全要求。此外，CCC MAC和FiRa MAC提供标准兼容的UWB测距协议，可直接对接至客户应用软件，以此来实现并简化AUTOSAR架构。

  值得注意的是，恩智浦在去年11月还发布了首个UWB无线BMS解决方案。与传统的窄带无线技术相比，无线BMS方案能够在电池组内更有效地抵抗反射和频率选择性衰减，确保数据传输更稳定、更可靠。而且，这一UWB无线BMS解决方案是恩智浦FlexCom芯片组的一部分，支持有线和无线BMS配置，采用通用的软件架构和安全库，为设计开发提供了极大的便利性和灵活性。

  英飞凌正持续加大对UWB的投入。自2020年收购Cypress后，英飞凌便一直在积极扩展其连接芯片业务。2021年底，英飞凌正式加入FiRa联盟，致力于推动UWB技术在汽车、支付、安全识别和嵌入式安全等领域的应用融合，从而进一步壮大UWB生态系统。

  2023年10月17日，英飞凌收购总部在苏黎世的初创企业3db Access AG（3db）。作为安全低功耗超宽带（UWB）技术领域的先锋，该公司如今已成为主要汽车品牌首选的IP供应商。英飞凌将 UWB 增加到其现有的连接产品阵容中，包括 Wi-Fi、蓝牙/低功耗蓝牙和以及NFC 解决方案。在被英飞凌收购之前，瑞萨在2020年就已经与3db展开合作，借助其UWB芯片来增强其MCU及RF连接能力。

  值得注意的是，3dB Access提供的解决方案支持高速脉冲（HRP）和低速脉冲（LRP）两种模式，这两种模式均符合IEEE 802.15.4z标准。

  ST一直也在加大对于UWB的投入。2020年意法半导体（ST）收购UWB厂商BeSpoo，获得了其UWB实时定位系统 (RTLS) 技术。此外，ST热情参加标准化联盟以及超宽带和精确实时定位系统计划，包括FiRa、UWB联盟和omlox。目前ST官网两款UWB（B-UWB-MEK1、B-UWB-MOD1）产品为工规产品，不过也曾提及UWB在汽车上的应用。

  在UA100的基础上，Exynos Auto UA200 进行了全面升级，搭载三核Cortex-M33处理器，通道数量增加至6个，存储容量（SRAM和eFlash）翻倍，eFlash提升至2MB，SRAM容量达到416KB。此外，UA200芯片新增了 雷达协同功能，使其能够监测驾驶员的呼吸频率并支持CPD。通过UWB雷达直接检测生命体征，UA200不仅避免了隐私风险，而且功耗低于毫米波雷达。

  6月6日，毫米波雷达领先企业加特兰入局UWB，发布全球首款符合IEEE 802.15.4ab新标准的车规UWB SoC芯片——Dubhe（天枢）。作为全世界首颗落地 802.15.4ab 标准的产品，该SoC通过软硬件优化，实现了高性能Link Boost链路增益模式，解决了覆盖不足、抗干扰差、穿透力弱等数字钥匙典型问题。同时，其创新性设计2T4R通道，比1T2R 天线增益更高、隔离度更好，支持数字钥匙与雷达场景的天线复用（全向 / 定向），更适合复杂场景抗干扰需求。

  据加特兰向汽车开发圈介绍，现有的802.15.4z标准自2020年冻结后，凭借安全高精度测距能力，被CCC、ICCE、ICCOA三大数字钥匙标准采纳。为解决痛点，新一代802.15.4ab 标准已完成核心特性冻结，预计2025年底至2026年初发布。此外，CCC联盟已成立802.15.4ab标准落地工作组，目标2026年2月完成落地研究。随着 Dubhe 发布，新标准落地将加速，预计端到端的 802.15.4ab 数字钥匙体验将于2026或2027年实现。

  Dubhe采用TSMC 22nm工艺，较28nm功耗降低20%，较40nm降低 65%；其次是创新性的低功耗架构设计，包括全数字化的发射机，自适应快速同步机制，优化解调和译码性能，快速AGC锁定，高性能DFE数字前端等等。最终实测多个方面数据显示，6dB发射功率下，Dubhe电流59mA（某竞品 87mA，节省 32%）；最大增益接收时电流70mA（竞品 160mA，节省 56%）。

  Dubhe系列新产品目前包含两颗产品，CAL1106 2T4R面向高性能雷达需求，CAL1104 1T3R面向基本雷达需求和测距场景，两颗芯片引脚兼容，客户能灵活选择。

  2023年11月，纽瑞芯推出了面向汽车电子的UWB芯片NRT81750（具有三个独立接收通道），该芯片已通过AEC-Q100车规认证，支持IEEE802.15.4-2020、IEEE802.15.4z、CCC和FiRa联盟规范。频段支持CH5~CH12 ，8个UWB BAND (6.0 GHz to 9.25GHz)，最高带宽支持到1.3GHz。该芯片相较于单通道和双通道，能轻松实现更好的全空间角度测量，支持具有成本优势的单锚点或减锚点数字车钥匙方案。

  2023年下半年推出首款支持IEEE 802.15.4z/4ab标准的国产UWB芯片CX500，能解决现有毫米波雷达以及现有的UWB方案存在的问题，并在基于CX500实现数字车钥匙功能的同时，实现UWB活体检测雷达0成本解决方案。

  截至2024年底，公司累计出货数百万颗，2025年在售UWB芯片订单超千万颗，公司已与消费电子、汽车、工业三大领域的多家头部企业签订合作协议，在多个标杆项目中实现量产应用。

  瀚巍是CCC、ICCE、ICCOA、MFi、Fira等产业联盟成员。2024年9月，瀚巍创芯的UWB平台级SoC芯片MK8000于近日顺利完成AEC-Q100车规可靠性认证并获得符合性证书。MK8000是一款高度差异化的平台级UWB Soc芯片，支持ToF测距，AoA/PDoA/TDoA等多种定位工作方式，能轻松实现单芯片单基站2D/3D定位。MK8000支持多种测距协议，FiRa/CCC3.0/ICCE以及用户自定义协议。MK8000 SDK提供丰富的API接口和相应例程，方便用户进行定制开发。支持全双工雷达工作模式，集成的4个天线端口。

  值得注意的是，同日，知否瑞达发布了基于紫光展锐UIW7710的泊车雷达方案，这一方案在各项指标上已能替代泊车方案的超声波雷达。

  欧思微自主研发了定位、通信、雷达感知三合一车规级UWB SoC芯片，实现了行业领先水平的±1cm（1个标准偏差）测距精度、±1°（1个标准偏差）AOA角度偏差及高达100Mbps数据传输速率，功耗水平为业界头部产品的50%以内。公司率先为汽车客户提供完整的数字钥匙及雷达（包括活体检测和脚踢雷达）国产芯片方案上车演示, 并通过了车厂大量复杂场景corner case测试。同时，欧思微还在割草机器人领域和基于Google安卓寻物标签领域率先打开海外UWB高端市场。

  2024年5月，杭州优智联ZN2024FMA顺利完成AEC-Q100 Grade 2 -40~105℃车规认证，该车规SoC已量产，应用于汽车智能车钥匙方案，是国内率先量产的车规UWB SoC，也是目前市场上率先量产的自带CAN-FD接口的UWB SoC芯片。

  宇都通讯即将量产对标NXP的车载UWB芯片YD9605，具有集成度高、低成本等优势。宇都通讯正构建以车载UWB定位为核心的IoT芯片产品线，服务智慧家庭、智能手机与智能制造等物联网生态。当前，公司已取得3项UWB授权专利，并新增4项专利申请，持续推进国产UWB技术自主可控。

  从对UWB技术的深入剖析，到其在汽车领域的广泛应用，再到各大芯片厂商的积极布局，我们清晰地看到汽车UWB芯片市场正迎来爆发式增长。高精度定位、卓越的安全性以及多功能集成能力，使得UWB成为数字钥匙、舱内活体检测等关键汽车应用的首选技术。

  随着有关标准的逐渐完备和成本的持续优化，UWB技术在汽车领域的渗透率将持续提升，市场规模也将迅速扩大。能预见，未来几年，各大芯片厂商将继续加大研发投入，推出更多创新产品，一同推动UWB技术在汽车智能化进程中发挥更重要的作用。

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