蘋(píng)果蔚來(lái)助推的芯片新風(fēng)口，對話(huà)國內全自研UWB芯片創(chuàng )始人

作者 |  程茜
編輯 |  Panken
UWB芯片火得突然，又燒得還不夠旺。3月28日，全球首款UWB數字鑰匙在蔚來(lái)旗艦轎車(chē)ET7正式交付，有這項技術(shù)加持，車(chē)主無(wú)需掏出鑰匙，就能解鎖車(chē)門(mén)。這個(gè)被蘋(píng)果帶飛的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，正將終端應用熱潮蔓延至車(chē)圈。

▲蔚來(lái)ET7支持UWB智能鑰匙、手機UWB/BLE鑰匙、NFC卡/手機NFC解鎖車(chē)門(mén)（圖源：蔚來(lái)）

UWB，全名超寬帶通信（Ultra Wide Band），一種短距離無(wú)線(xiàn)傳輸通信技術(shù)，從2002年被美國聯(lián)邦通信委員會(huì )（FCC）核準在民用領(lǐng)域開(kāi)放至今，已經(jīng)低調發(fā)育了約20年。直到2019年9月，蘋(píng)果首次將UWB芯片引入其旗艦手機，這個(gè)擅長(cháng)短距離精準定位的“黑科技”，被陸續解鎖設備連接、無(wú)線(xiàn)支付、找丟失物品、活體檢測、取代實(shí)體鑰匙無(wú)感開(kāi)車(chē)門(mén)等功能。長(cháng)期蟄伏于工業(yè)級應用的UWB技術(shù)，開(kāi)始在消費類(lèi)市場(chǎng)初顯鋒芒。科技巨頭力捧之下，UWB產(chǎn)業(yè)受到了前所未有的矚目，大量資本開(kāi)始涌入這條賽道，這對耕耘UWB芯片已久的國內企業(yè)而言，可謂是突如其來(lái)的“驚喜”。但能否接住這些洶涌而至的機遇，就要考驗UWB芯片企業(yè)此前積蓄的實(shí)力。在愈發(fā)激烈的戰事中，先進(jìn)技術(shù)是通信芯片老將陳振騏引以為傲的籌碼。今年2月，一篇UWB超寬帶定位通信收發(fā)機芯片論文發(fā)表于被譽(yù)為“芯片奧林匹克”的國際頂會(huì )ISSCC 2022上，成為今年中國大陸及港澳地區唯一入選的工業(yè)界論文，其來(lái)源正是由陳振騏創(chuàng )辦的紐瑞芯公司。

▲紐瑞芯有關(guān)UWB超寬帶定位通信芯片設計的論文被ISSCC 2022收錄

今年開(kāi)年，紐瑞芯便連添戰果。在成為第一家在ISSCC上發(fā)表無(wú)線(xiàn)通信全系統芯片成果的中國大陸企業(yè)之前，它剛宣布完成2億元A輪融資，投資方包括國內MEMS龍頭歌爾微。截至目前，紐瑞芯已累計完成三輪融資，它為不同應用研發(fā)的多款UWB芯片將在今年投入市場(chǎng)。當UWB芯片產(chǎn)業(yè)尚處微時(shí)，陳振騏如何帶領(lǐng)紐瑞芯團隊積攢技術(shù)實(shí)力與工程經(jīng)驗，在與國內外企業(yè)的競爭中建立自身壁壘？他又如何看待UWB芯片產(chǎn)業(yè)的未來(lái)****？近日，芯東西與紐瑞芯創(chuàng )始人兼CEO陳振騏博士進(jìn)行了深入交流。通過(guò)對話(huà)陳振騏，我們不僅回顧了UWB芯片“前世今生”的關(guān)鍵進(jìn)階歷程，而且解讀了紐瑞芯應對UWB芯片落地難題的技術(shù)思路和商業(yè)策略。

▲紐瑞芯創(chuàng )始人兼CEO陳振騏

本文福利：紐瑞芯在ISSCC 2022上發(fā)表的UWB芯片論文，可在公眾號聊天欄回復關(guān)鍵詞【芯東西246】獲取。
01.清華畢業(yè)，高通歷練創(chuàng )業(yè)于UWB黎明前

創(chuàng )辦紐瑞芯前，陳振騏曾在高通手機射頻芯片核心研發(fā)團隊工作了10年。陳振騏的本科和碩士均就讀于清華大學(xué)通信專(zhuān)業(yè)，隨后前往美國奧本大學(xué)進(jìn)修微電子學(xué)博士，畢業(yè)后進(jìn)入高通擔任主任工程師，參與手機射頻芯片的核心研發(fā)工作。這些經(jīng)歷，使得他在通信協(xié)議、通信系統、通信算法等領(lǐng)域持續沉淀。2014年，芯片的戰略地位日益凸顯，許多中國消費電子產(chǎn)品已走到世界前列，但核心芯片技術(shù)仍然非常匱乏，國內集成電路已成為國內第一大進(jìn)口商品，進(jìn)口額遠超石油。關(guān)注到這些現象后，創(chuàng )業(yè)的想法開(kāi)始在陳振騏腦海中成形。陳振騏和幾位同學(xué)、朋友一拍即合，將從系統、數字、模擬、射頻到市場(chǎng)銷(xiāo)售的人才匯集，共同組建了一個(gè)擁有一線(xiàn)產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗的全鏈條團隊。其核心團隊以清華背景為主，包括1位IEEE Fellow和9位在美國有過(guò)資深行業(yè)經(jīng)驗的海歸博士。2016年，陳振騏回到祖國，在深圳注冊成立了芯片企業(yè)紐瑞芯，主攻UWB芯片。紐瑞芯的英文名是NewRadio Technologies。其中，NewRadio指的是5G無(wú)線(xiàn)空口技術(shù)，字面意思為“新無(wú)線(xiàn)”，同時(shí)蘊含做5G相關(guān)技術(shù)之意，陳振騏希望，紐瑞芯能在無(wú)線(xiàn)通信芯片上抓住機會(huì )。其業(yè)務(wù)主線(xiàn)UWB芯片擅長(cháng)厘米級精準定位，能夠在短距離內高速傳輸數據，同時(shí)具備功耗低、抗干擾能力強等特征，能夠實(shí)現各種智能設備的位置、距離、方向感知。嚴格來(lái)講，這不算一個(gè)新技術(shù)。UWB“前世”可追溯至1960年代，美國軍方用它來(lái)做雷達偵測。2000年初，美國UWB技術(shù)產(chǎn)品和服務(wù)提供商Time Domain的短脈沖制式UWB芯片實(shí)現了3m以?xún)?Gbps速率傳輸，這在當時(shí)非常具有前沿性。但后來(lái)關(guān)于UWB的協(xié)議、標準流產(chǎn)，長(cháng)期沒(méi)有達成統一。早期十年，有一些小公司在進(jìn)行UWB芯片研發(fā)，但成果鮮見(jiàn)。2010年左右，愛(ài)爾蘭UWB芯片供應商Decawave的DW1000走向量產(chǎn)，成為當時(shí)市場(chǎng)上唯一真正實(shí)現規模量產(chǎn)的UWB芯片，不過(guò)其量產(chǎn)規模并不是很大。

▲DW1000芯片

由于與USB、Wi-Fi等其他短距離傳輸技術(shù)相比在成熟度、成本方面缺乏優(yōu)勢，UWB一直沒(méi)能獲得較高的市場(chǎng)接受度。UWB前期更多被用在煤礦、隧道、化工廠(chǎng)、養老院等工業(yè)場(chǎng)景，用于高精度定位，以確保佩戴者的安全。在陳振騏創(chuàng )業(yè)初期，UWB仍是一個(gè)名不見(jiàn)經(jīng)傳的技術(shù)賽道。消費級市場(chǎng)的潛能尚未打開(kāi)，國內企業(yè)又與國際龍頭在關(guān)鍵技術(shù)上存在差距，UWB芯片賽道上的創(chuàng )業(yè)公司們直面實(shí)現技術(shù)突破、填補人才空缺、獲得客戶(hù)認可等多道難關(guān)。轉折點(diǎn)出現在2019年9月，蘋(píng)果在其旗艦手機iPhone 11中，首次裝進(jìn)一顆神秘的U1芯片，稱(chēng)其能顯著(zhù)提升空間感知能力，讓短距離內的設備能被精準定位。該功能的幕后技術(shù)便是UWB。

▲2019年9月，蘋(píng)果發(fā)布搭載UWB芯片的iPhone 11

“UWB行業(yè)之前是暗流涌動(dòng)，iPhone 11才將這把火正式引燃?！标愓耱U回憶說(shuō)。彼時(shí)，紐瑞芯已經(jīng)走到了成立的第四年。2019年底，其全自研的UWB大熊座（UMAJ）SoC芯片成功流片，成為國內第一款收發(fā)機全集成并兼容最新IEEE 802.15.4z UWB行業(yè)標準的系統芯片。繼蘋(píng)果后，三星、小米、OPPO等消費電子品牌紛紛跟上，令UWB在手機和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設備領(lǐng)域小火一把。隨即在2021年4月，蘋(píng)果甩出了醞釀三年之久的“防丟神器”AirTag追蹤器，將UWB的熱度推至新高峰；同年5月，谷歌宣布安卓12也加入了基于UWB的數字車(chē)鑰匙功能。國內外主流車(chē)廠(chǎng)亦紛紛基于UWB技術(shù)實(shí)現“數字鑰匙”。UWB能從物理底層上防止攻擊，具有極高的安全性，已進(jìn)入國際車(chē)規芯片領(lǐng)域，它也是實(shí)現智能泊車(chē)、位置監控等應用的基礎技術(shù)。根據市場(chǎng)調研公司ABI Research的數據，2020年全球內置UWB的產(chǎn)品出貨量為1.43億部，2021年超2億部，到2026年預計將增長(cháng)到13億部。

▲2020年-2026年全球內置UWB產(chǎn)品年出貨量預測（數據來(lái)源市場(chǎng)調研公司ABI Research）

消費級UWB應用的大幕就此拉開(kāi)，UWB芯片終于不再是一條默默無(wú)聞的小眾芯片賽道。這個(gè)行業(yè)的發(fā)展進(jìn)程隨之加快：2019年8月，UWB標準組織FiRa聯(lián)盟成立；2020年1月，蘋(píng)果供應商Qorvo被曝斥資4億美收購UWB芯片供應商Decawave；2020年7月，全球技術(shù)組織車(chē)聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟宣布其CCC數字密鑰（Digital Key）3.0版規范定稿……越來(lái)越多的標志性事件陸續發(fā)生。

▲部分FiRa聯(lián)盟成員截圖（圖片來(lái)源為FiRa官網(wǎng)）

面對龐大的潛在市場(chǎng)，國產(chǎn)UWB芯片企業(yè)正蓄勢待發(fā)，紐瑞芯也開(kāi)始嶄露頭角。
02.芯片算法兩手抓多款UWB芯片今年上市

創(chuàng )業(yè)初期，陳振騏和他的團隊就確立了“全自研”的發(fā)展道路?！澳愕年P(guān)鍵性技術(shù)能達到什么樣的高度，也就決定了你能做什么樣的東西?！标愓耱U說(shuō)。相比UWB芯片，藍牙芯片、Wi-Fi芯片這兩個(gè)更常見(jiàn)的短距離無(wú)線(xiàn)通信系統芯片，技術(shù)發(fā)展更加成熟，UWB則仍然處于發(fā)展的早期階段。

▲UWB、Wi-Fi、藍牙技術(shù)基礎信息對比

在陳振騏看來(lái)，三者之中，藍牙芯片的技術(shù)難度較低，UWB和Wi-Fi6、Wi-Fi7的技術(shù)難度相當。UWB芯片最小帶寬為500MHz，最高帶寬可達1.1GHz~1.3GHz，其帶寬和頻段都比藍牙和Wi-Fi高，隨之也會(huì )帶來(lái)很多技術(shù)挑戰。他相信，堅持全面、正向的自主研發(fā)，才能更貼近市場(chǎng)，快速找到產(chǎn)品的市場(chǎng)價(jià)值。對此，紐瑞芯從產(chǎn)品定義、最新需求出發(fā)，將芯片與算法兩手抓，一方面從前端封裝、射頻放大器（PA）、模擬基帶到數字信號處理的各個(gè)集成電路（IC）模塊都進(jìn)行IP化，另一方面從全系統角度研發(fā)多類(lèi)算法，與硬件優(yōu)化相輔相成。“我們做的所有芯片都是全自研IP。”陳振騏說(shuō)，因受IP限制小，紐瑞芯在代工選擇上更為靈活，能與代工廠(chǎng)建立深度技術(shù)合作，并依據新的技術(shù)方向快速優(yōu)化產(chǎn)品，由此提升其市場(chǎng)接受度。由于UWB芯片市場(chǎng)尚不成熟，應用場(chǎng)景還不夠清晰，工業(yè)與消費市場(chǎng)的不同應用需求千差萬(wàn)別。因此，紐瑞芯在整個(gè)芯片設計過(guò)程中都堅持“算法先行”，也就是從應用端出發(fā)設計產(chǎn)品，通過(guò)算法指導芯片硬件設計和優(yōu)化的方向。為了提升UWB芯片的性能，紐瑞芯采取了創(chuàng )新抗多徑算法、海量用戶(hù)快速定位算法，其自研算法還可以支持多頻段動(dòng)態(tài)切換。

▲多徑效應示意圖

多徑效應是無(wú)線(xiàn)通信的一大難題，即無(wú)線(xiàn)信號在不同路徑的傳播時(shí)，到達接收端的信號存在時(shí)間差，會(huì )造成相互干擾，致使原來(lái)的信號失真。在應對多徑效應方面，UWB因其調制方式和信號值，在室內測距時(shí)比藍牙、Wi-Fi等技術(shù)更加穩定，但仍面臨技術(shù)挑戰。在出國前，陳振騏就已進(jìn)行相關(guān)技術(shù)研究，基于在多徑信道模型上的技術(shù)積累和算法優(yōu)化，擴展芯片的功能和優(yōu)勢。此外，陳振騏也在無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域探索新的市場(chǎng)和技術(shù)機會(huì )，包括完成多項高價(jià)值關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)儲備，以及在5G、6G、衛星通信和毫米波通信等方向上布局新技術(shù)研發(fā)。過(guò)去一年里，紐瑞芯的整體團隊規模比去年擴充了50%以上，其中研發(fā)團隊占比超60%。“紐瑞芯是一家科技公司在做UWB芯片產(chǎn)品，而不是一家做UWB芯片的公司?！标愓耱U強調說(shuō)。目前，紐瑞芯已形成以UWB定位通信系統芯片和智能天線(xiàn)調諧芯片為主的業(yè)務(wù)體系，提供包括天線(xiàn)調諧器、5G/B5G收發(fā)器、數據轉換器和IoT SoC在內的全套高性能IC產(chǎn)品，并打造了通訊芯片所需高端關(guān)鍵射頻及模擬混合IP的全自研技術(shù)平臺NRTP（NewRadio Technical Platform）。

▲大熊座芯片概念圖

其核心產(chǎn)品大熊座系列UWB定位通信系統芯片，集成了全套底層軟硬件解決方案，可實(shí)現多路收發(fā)，兼容最新IEEE 802.15.4z，支持FiRa、CCC等國際標準，已與市場(chǎng)上主流的UWB設備實(shí)現互聯(lián)互通及應用兼容。UWB技術(shù)主要應用于四大產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等垂直行業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)、智能汽車(chē)、智能手機。現階段，大熊座芯片重點(diǎn)應用在智能手機和智能汽車(chē)兩大領(lǐng)域，同時(shí)覆蓋尋物定位、移動(dòng)支付、設備互連、室內導航、AR/VR、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等應用需求。紐瑞芯為不同應用場(chǎng)景研發(fā)的NRT81600系列及NRT81800系列多款芯片已于2021年完成試量產(chǎn)，將在今年投入市場(chǎng)。

▲大熊座芯片應用布局

“今年，是紐瑞芯UWB芯片量產(chǎn)出貨、商業(yè)落地的關(guān)鍵時(shí)期?！标愓耱U說(shuō)。
03.與國際領(lǐng)先芯片跨代競爭助推行業(yè)標準制定

當前，UWB芯片行業(yè)的發(fā)展處于早期階段，國內芯片發(fā)展相較海外略有滯后，在陳振騏看來(lái)，這種“滯后”的差距其實(shí)并不大。紐瑞芯采取的產(chǎn)品策略是與國外芯片跨代競爭，即現在設計的產(chǎn)品對標國際領(lǐng)先UWB芯片公司的下一代產(chǎn)品。由于UWB芯片產(chǎn)業(yè)相對前沿，國外龍頭企業(yè)和國內UWB芯片企業(yè)基本都是從企業(yè)比較熟悉且有把握的市場(chǎng)切入。不過(guò)，國際龍頭企業(yè)在市場(chǎng)渠道等方面的前期積累已經(jīng)形成規?；?，這也是國內UWB芯片創(chuàng )企與龍頭企業(yè)存在的客觀(guān)差距。據陳振騏分享，目前，國內企業(yè)很多是在已有的場(chǎng)景或芯片產(chǎn)品上做局部工作，然后在一些特定場(chǎng)景、應用上，針對特定的客戶(hù)展開(kāi)嘗試。他相信UWB未來(lái)會(huì )成為5G智能手機、汽車(chē)及各種智能設備的標配技術(shù)。誠然，智能手機、IoT設備的出貨量極其可觀(guān)，汽車(chē)對UWB芯片的需求快速增長(cháng)，無(wú)論是身份驗證、無(wú)感開(kāi)鎖，還是尋物定位、資產(chǎn)追蹤，都給了UWB發(fā)揮優(yōu)勢的龐大市場(chǎng)空間。不過(guò)就目前而言，UWB芯片的落地還未全面鋪開(kāi)，相關(guān)基礎設施、行業(yè)標準、生態(tài)建設都亟待進(jìn)一步完善。因此，除了技術(shù)創(chuàng )新外，陳振騏也帶領(lǐng)紐瑞芯推進(jìn)UWB在應用、協(xié)議上的進(jìn)步。他談道，紐瑞芯雖然不做終端產(chǎn)品，但會(huì )通過(guò)一些應用型專(zhuān)利，來(lái)探索UWB芯片不斷擴展的應用場(chǎng)景。例如2021年5月，紐瑞芯“用嵌UWB模塊的手機直接遙控UWB設備的方法與裝置”發(fā)明專(zhuān)利獲得國家知識產(chǎn)權局的授權。這對于智能手機及關(guān)聯(lián)IoT設備UWB芯片的國產(chǎn)化有積極意義。

▲嵌有UWB模塊和AR模塊的智能手機跟UWB智能設備位置關(guān)系圖

陳振騏相信，只有在協(xié)議上形成一致的標準，才能將UWB發(fā)展成一個(gè)在未來(lái)有爆發(fā)力、有大應用場(chǎng)景的技術(shù)。為此，他也在積極推進(jìn)UWB芯片標準的起草工作。
04.結語(yǔ)：初火之后UWB芯片距離爆發(fā)還有多遠？

隨著(zhù)手機與汽車(chē)巨頭接連推出現象級產(chǎn)品，以及關(guān)鍵芯片國產(chǎn)替代的呼聲持續走高，國內UWB芯片產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了一波“小高潮”。但迄今為止，這一賽道的應用只能說(shuō)是初具規模，距離真正的大規模爆發(fā)，仍稍欠火候。現有UWB芯片創(chuàng )企們，不僅要從國際芯片巨頭已然構筑的市場(chǎng)與生態(tài)優(yōu)勢中尋找突圍之徑，還需面臨來(lái)自更多新入局者的競爭。前路仍需摸著(zhù)石頭過(guò)河。背靠全自研關(guān)鍵技術(shù)，陳振騏希望紐瑞芯在未來(lái)抓住UWB的市場(chǎng)機遇，快速優(yōu)化產(chǎn)品研發(fā)，提高自家芯片的性?xún)r(jià)比，在無(wú)線(xiàn)通信芯片領(lǐng)域達到世界一流水平。本文福利：紐瑞芯在ISSCC 2022上發(fā)表的UWB芯片論文，可在公眾號聊天欄回復關(guān)鍵詞【芯東西246】獲取。