蘋果蔚來助推的芯片新風口，對話國內全自研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數字鑰匙在蔚來旗艦轎車ET7正式交付，有這項技術加持，車主無需掏出鑰匙，就能解鎖車門。這個被蘋果帶飛的無線通信技術，正將終端應用熱潮蔓延至車圈。

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

UWB，全名超寬帶通信（Ultra Wide Band），一種短距離無線傳輸通信技術，從2002年被美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）核準在民用領域開放至今，已經低調發(fā)育了約20年。直到2019年9月，蘋果首次將UWB芯片引入其旗艦手機，這個擅長短距離精準定位的“黑科技”，被陸續(xù)解鎖設備連接、無線支付、找丟失物品、活體檢測、取代實體鑰匙無感開車門等功能。長期蟄伏于工業(yè)級應用的UWB技術，開始在消費類市場初顯鋒芒。科技巨頭力捧之下，UWB產業(yè)受到了前所未有的矚目，大量資本開始涌入這條賽道，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)此前積蓄的實力。在愈發(fā)激烈的戰(zhàn)事中，先進技術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)表于被譽為“芯片奧林匹克”的國際頂會ISSCC 2022上，成為今年中國大陸及港澳地區(qū)唯一入選的工業(yè)界論文，其來源正是由陳振騏創(chuàng)辦的紐瑞芯公司。

▲紐瑞芯有關UWB超寬帶定位通信芯片設計的論文被ISSCC 2022收錄

今年開年，紐瑞芯便連添戰(zhàn)果。在成為第一家在ISSCC上發(fā)表無線通信全系統(tǒng)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。當UWB芯片產業(yè)尚處微時，陳振騏如何帶領紐瑞芯團隊積攢技術實力與工程經驗，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芯片產業(yè)的未來****？近日，芯東西與紐瑞芯創(chuàng)始人兼CEO陳振騏博士進行了深入交流。通過對話陳振騏，我們不僅回顧了UWB芯片“前世今生”的關鍵進階歷程，而且解讀了紐瑞芯應對UWB芯片落地難題的技術思路和商業(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通信專業(yè)，隨后前往美國奧本大學進修微電子學博士，畢業(yè)后進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。這些經歷，使得他在通信協(xié)議、通信系統(tǒng)、通信算法等領域持續(xù)沉淀。2014年，芯片的戰(zhàn)略地位日益凸顯，許多中國消費電子產品已走到世界前列，但核心芯片技術仍然非常匱乏，國內集成電路已成為國內第一大進口商品，進口額遠超石油。關注到這些現象后，創(chuàng)業(yè)的想法開始在陳振騏腦海中成形。陳振騏和幾位同學、朋友一拍即合，將從系統(tǒng)、數字、模擬、射頻到市場銷售的人才匯集，共同組建了一個擁有一線產業(yè)經驗的全鏈條團隊。其核心團隊以清華背景為主，包括1位IEEE Fellow和9位在美國有過資深行業(yè)經驗的海歸博士。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無線空口技術，字面意思為“新無線”，同時蘊含做5G相關技術之意，陳振騏希望，紐瑞芯能在無線通信芯片上抓住機會。其業(yè)務主線UWB芯片擅長厘米級精準定位，能夠在短距離內高速傳輸數據，同時具備功耗低、抗干擾能力強等特征，能夠實現各種智能設備的位置、距離、方向感知。嚴格來講，這不算一個新技術。UWB“前世”可追溯至1960年代，美國軍方用它來做雷達偵測。2000年初，美國UWB技術產品和服務提供商Time Domain的短脈沖制式UWB芯片實現了3m以內1Gbps速率傳輸，這在當時非常具有前沿性。但后來關于UWB的協(xié)議、標準流產，長期沒有達成統(tǒng)一。早期十年，有一些小公司在進行UWB芯片研發(fā)，但成果鮮見。2010年左右，愛爾蘭UWB芯片供應商Decawave的DW1000走向量產，成為當時市場上唯一真正實現規(guī)模量產的UWB芯片，不過其量產規(guī)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相比在成熟度、成本方面缺乏優(yōu)勢，UWB一直沒能獲得較高的市場接受度。UWB前期更多被用在煤礦、隧道、化工廠、養(yǎng)老院等工業(yè)場景，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仍是一個名不見經傳的技術賽道。消費級市場的潛能尚未打開，國內企業(yè)又與國際龍頭在關鍵技術上存在差距，UWB芯片賽道上的創(chuàng)業(yè)公司們直面實現技術突破、填補人才空缺、獲得客戶認可等多道難關。轉折點出現在2019年9月，蘋果在其旗艦手機iPhone 11中，首次裝進一顆神秘的U1芯片，稱其能顯著提升空間感知能力，讓短距離內的設備能被精準定位。該功能的幕后技術便是UWB。

▲2019年9月，蘋果發(fā)布搭載UWB芯片的iPhone 11

“UWB行業(yè)之前是暗流涌動，iPhone 11才將這把火正式引燃?！标愓耱U回憶說。彼時，紐瑞芯已經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(tǒng)芯片。繼蘋果后，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（IoT）設備領域小火一把。隨即在2021年4月，蘋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的數字車鑰匙功能。國內外主流車廠亦紛紛基于UWB技術實現“數字鑰匙”。UWB能從物理底層上防止攻擊，具有極高的安全性，已進入國際車規(guī)芯片領域，它也是實現智能泊車、位置監(jiān)控等應用的基礎技術。根據市場調研公司ABI Research的數據，2020年全球內置UWB的產品出貨量為1.43億部，2021年超2億部，到2026年預計將增長到13億部。

▲2020年-2026年全球內置UWB產品年出貨量預測（數據來源市場調研公司ABI Research）

消費級UWB應用的大幕就此拉開，UWB芯片終于不再是一條默默無聞的小眾芯片賽道。這個行業(yè)的發(fā)展進程隨之加快：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，全球技術組織車聯(lián)網聯(lián)盟宣布其CCC數字密鑰（Digital Key）3.0版規(guī)范定稿……越來越多的標志性事件陸續(xù)發(fā)生。

▲部分FiRa聯(lián)盟成員截圖（圖片來源為FiRa官網）

面對龐大的潛在市場，國產UWB芯片企業(yè)正蓄勢待發(fā)，紐瑞芯也開始嶄露頭角。
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。“你的關鍵性技術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。相比UWB芯片，藍牙芯片、Wi-Fi芯片這兩個更常見的短距離無線通信系統(tǒng)芯片，技術發(fā)展更加成熟，UWB則仍然處于發(fā)展的早期階段。

▲UWB、Wi-Fi、藍牙技術基礎信息對比

在陳振騏看來，三者之中，藍牙芯片的技術難度較低，UWB和Wi-Fi6、Wi-Fi7的技術難度相當。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，隨之也會帶來很多技術挑戰(zhàn)。他相信，堅持全面、正向的自主研發(fā)，才能更貼近市場，快速找到產品的市場價值。對此，紐瑞芯從產品定義、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集成電路（IC）模塊都進行IP化，另一方面從全系統(tǒng)角度研發(fā)多類算法，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，因受IP限制小，紐瑞芯在代工選擇上更為靈活，能與代工廠建立深度技術合作，并依據新的技術方向快速優(yōu)化產品，由此提升其市場接受度。由于UWB芯片市場尚不成熟，應用場景還不夠清晰，工業(yè)與消費市場的不同應用需求千差萬別。因此，紐瑞芯在整個芯片設計過程中都堅持“算法先行”，也就是從應用端出發(fā)設計產品，通過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、海量用戶快速定位算法，其自研算法還可以支持多頻段動態(tài)切換。

▲多徑效應示意圖

多徑效應是無線通信的一大難題，即無線信號在不同路徑的傳播時，到達接收端的信號存在時間差，會造成相互干擾，致使原來的信號失真。在應對多徑效應方面，UWB因其調制方式和信號值，在室內測距時比藍牙、Wi-Fi等技術更加穩(wěn)定，但仍面臨技術挑戰(zhàn)。在出國前，陳振騏就已進行相關技術研究，基于在多徑信道模型上的技術積累和算法優(yōu)化，擴展芯片的功能和優(yōu)勢。此外，陳振騏也在無線通信領域探索新的市場和技術機會，包括完成多項高價值關鍵核心技術研發(fā)儲備，以及在5G、6G、衛(wèi)星通信和毫米波通信等方向上布局新技術研發(fā)。過去一年里，紐瑞芯的整體團隊規(guī)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芯片產品，而不是一家做UWB芯片的公司?！标愓耱U強調說。目前，紐瑞芯已形成以UWB定位通信系統(tǒng)芯片和智能天線調諧芯片為主的業(yè)務體系，提供包括天線調諧器、5G/B5G收發(fā)器、數據轉換器和IoT SoC在內的全套高性能IC產品，并打造了通訊芯片所需高端關鍵射頻及模擬混合IP的全自研技術平臺NRTP（NewRadio Technical Platform）。

▲大熊座芯片概念圖

其核心產品大熊座系列UWB定位通信系統(tǒng)芯片，集成了全套底層軟硬件解決方案，可實現多路收發(fā)，兼容最新IEEE 802.15.4z，支持FiRa、CCC等國際標準，已與市場上主流的UWB設備實現互聯(lián)互通及應用兼容。UWB技術主要應用于四大產業(yè)領域：工業(yè)互聯(lián)網等垂直行業(yè)、物聯(lián)網、智能汽車、智能手機。現階段，大熊座芯片重點應用在智能手機和智能汽車兩大領域，同時覆蓋尋物定位、移動支付、設備互連、室內導航、AR/VR、工業(yè)互聯(lián)網等應用需求。紐瑞芯為不同應用場景研發(fā)的NRT81600系列及NRT81800系列多款芯片已于2021年完成試量產，將在今年投入市場。

▲大熊座芯片應用布局

“今年，是紐瑞芯UWB芯片量產出貨、商業(yè)落地的關鍵時期?！标愓耱U說。
03.與國際領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，這種“滯后”的差距其實并不大。紐瑞芯采取的產品策略是與國外芯片跨代競爭，即現在設計的產品對標國際領先UWB芯片公司的下一代產品。由于UWB芯片產業(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切入。不過，國際龍頭企業(yè)在市場渠道等方面的前期積累已經形成規(guī)?；@也是國內UWB芯片創(chuàng)企與龍頭企業(yè)存在的客觀差距。據陳振騏分享，目前，國內企業(yè)很多是在已有的場景或芯片產品上做局部工作，然后在一些特定場景、應用上，針對特定的客戶展開嘗試。他相信UWB未來會成為5G智能手機、汽車及各種智能設備的標配技術。誠然，智能手機、IoT設備的出貨量極其可觀，汽車對UWB芯片的需求快速增長，無論是身份驗證、無感開鎖，還是尋物定位、資產追蹤，都給了UWB發(fā)揮優(yōu)勢的龐大市場空間。不過就目前而言，UWB芯片的落地還未全面鋪開，相關基礎設施、行業(yè)標準、生態(tài)建設都亟待進一步完善。因此，除了技術創(chuàng)新外，陳振騏也帶領紐瑞芯推進UWB在應用、協(xié)議上的進步。他談道，紐瑞芯雖然不做終端產品，但會通過一些應用型專利，來探索UWB芯片不斷擴展的應用場景。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)明專利獲得國家知識產權局的授權。這對于智能手機及關聯(lián)IoT設備UWB芯片的國產化有積極意義。

▲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)展成一個在未來有爆發(fā)力、有大應用場景的技術。為此，他也在積極推進UWB芯片標準的起草工作。
04.結語：初火之后UWB芯片距離爆發(fā)還有多遠？

隨著手機與汽車巨頭接連推出現象級產品，以及關鍵芯片國產替代的呼聲持續(xù)走高，國內UWB芯片產業(yè)經歷了一波“小高潮”。但迄今為止，這一賽道的應用只能說是初具規(guī)模，距離真正的大規(guī)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與生態(tài)優(yōu)勢中尋找突圍之徑，還需面臨來自更多新入局者的競爭。前路仍需摸著石頭過河。背靠全自研關鍵技術，陳振騏希望紐瑞芯在未來抓住UWB的市場機遇，快速優(yōu)化產品研發(fā)，提高自家芯片的性價比，在無線通信芯片領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鍵詞【芯東西246】獲取。