蘋(píng)果蔚來(lái)助推的芯片新風(fēng)口，對(duì)話國(guó)內(nèi)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(shù)字鑰匙在蔚來(lái)旗艦轎車(chē)ET7正式交付，有這項(xiàng)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)線通信技術(shù)，正將終端應(yīng)用熱潮蔓延至車(chē)圈。

▲蔚來(lái)ET7支持UWB智能鑰匙、手機(jī)UWB/BLE鑰匙、NFC卡/手機(jī)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)線傳輸通信技術(shù)，從2002年被美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）核準(zhǔn)在民用領(lǐng)域開(kāi)放至今，已經(jīng)低調(diào)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(jī)，這個(gè)擅長(zhǎng)短距離精準(zhǔn)定位的“黑科技”，被陸續(xù)解鎖設(shè)備連接、無(wú)線支付、找丟失物品、活體檢測(cè)、取代實(shí)體鑰匙無(wú)感開(kāi)車(chē)門(mén)等功能。長(zhǎng)期蟄伏于工業(yè)級(jí)應(yīng)用的UWB技術(shù)，開(kāi)始在消費(fèi)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(duì)耕耘UWB芯片已久的國(guó)內(nèi)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(jī)遇，就要考驗(yàn)UWB芯片企業(yè)此前積蓄的實(shí)力。在愈發(fā)激烈的戰(zhàn)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(jī)芯片論文發(fā)表于被譽(yù)為“芯片奧林匹克”的國(guó)際頂會(huì)ISSCC 2022上，成為今年中國(guó)大陸及港澳地區(qū)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(shè)計(jì)的論文被ISSCC 2022收錄

今年開(kāi)年，紐瑞芯便連添戰(zhàn)果。在成為第一家在ISSCC上發(fā)表無(wú)線通信全系統(tǒng)芯片成果的中國(guó)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(guó)內(nèi)MEMS龍頭歌爾微。截至目前，紐瑞芯已累計(jì)完成三輪融資，它為不同應(yīng)用研發(fā)的多款UWB芯片將在今年投入市場(chǎng)。當(dāng)UWB芯片產(chǎn)業(yè)尚處微時(shí)，陳振騏如何帶領(lǐng)紐瑞芯團(tuán)隊(duì)積攢技術(shù)實(shí)力與工程經(jīng)驗(yàn)，在與國(guó)內(nèi)外企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)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(duì)話陳振騏，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(yīng)對(duì)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(hào)聊天欄回復(fù)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(jī)射頻芯片核心研發(fā)團(tuán)隊(duì)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(guó)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(dān)任主任工程師，參與手機(jī)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(tǒng)、通信算法等領(lǐng)域持續(xù)沉淀。2014年，芯片的戰(zhàn)略地位日益凸顯，許多中國(guó)消費(fèi)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(guó)內(nèi)集成電路已成為國(guó)內(nèi)第一大進(jìn)口商品，進(jìn)口額遠(yuǎn)超石油。關(guān)注到這些現(xiàn)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(tǒng)、數(shù)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)擁有一線產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)的全鏈條團(tuán)隊(duì)。其核心團(tuán)隊(duì)以清華背景為主，包括1位IEEE Fellow和9位在美國(guó)有過(guò)資深行業(yè)經(jīng)驗(yàn)的海歸博士。2016年，陳振騏回到祖國(guó)，在深圳注冊(cè)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)線空口技術(shù)，字面意思為“新無(wú)線”，同時(shí)蘊(yùn)含做5G相關(guān)技術(shù)之意，陳振騏希望，紐瑞芯能在無(wú)線通信芯片上抓住機(jī)會(huì)。其業(yè)務(wù)主線UWB芯片擅長(zhǎng)厘米級(jí)精準(zhǔn)定位，能夠在短距離內(nèi)高速傳輸數(shù)據(jù)，同時(shí)具備功耗低、抗干擾能力強(qiáng)等特征，能夠?qū)崿F(xiàn)各種智能設(shè)備的位置、距離、方向感知。嚴(yán)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(guó)軍方用它來(lái)做雷達(dá)偵測(cè)。2000年初，美國(guó)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(xiàn)了3m以?xún)?nèi)1Gbps速率傳輸，這在當(dāng)時(shí)非常具有前沿性。但后來(lái)關(guān)于UWB的協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)流產(chǎn)，長(zhǎng)期沒(méi)有達(dá)成統(tǒng)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(yīng)商Decawave的DW1000走向量產(chǎn)，成為當(dāng)時(shí)市場(chǎng)上唯一真正實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)的UWB芯片，不過(guò)其量產(chǎn)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(shù)相比在成熟度、成本方面缺乏優(yōu)勢(shì)，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、養(yǎng)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(fèi)級(jí)市場(chǎng)的潛能尚未打開(kāi)，國(guó)內(nèi)企業(yè)又與國(guó)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(xiàn)技術(shù)突破、填補(bǔ)人才空缺、獲得客戶(hù)認(rèn)可等多道難關(guān)。轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)在2019年9月，蘋(píng)果在其旗艦手機(jī)iPhone 11中，首次裝進(jìn)一顆神秘的U1芯片，稱(chēng)其能顯著提升空間感知能力，讓短距離內(nèi)的設(shè)備能被精準(zhǔn)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。”陳振騏回憶說(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(guó)內(nèi)第一款收發(fā)機(jī)全集成并兼容最新IEEE 802.15.4z UWB行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)芯片。繼蘋(píng)果后，三星、小米、OPPO等消費(fèi)電子品牌紛紛跟上，令UWB在手機(jī)和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)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(shù)字車(chē)鑰匙功能。國(guó)內(nèi)外主流車(chē)廠亦紛紛基于UWB技術(shù)實(shí)現(xiàn)“數(shù)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(guó)際車(chē)規(guī)芯片領(lǐng)域，它也是實(shí)現(xiàn)智能泊車(chē)、位置監(jiān)控等應(yīng)用的基礎(chǔ)技術(shù)。根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研公司ABI Research的數(shù)據(jù)，2020年全球內(nèi)置UWB的產(chǎn)品出貨量為1.43億部，2021年超2億部，到2026年預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)到13億部。

▲2020年-2026年全球內(nèi)置UWB產(chǎn)品年出貨量預(yù)測(cè)（數(shù)據(jù)來(lái)源市場(chǎng)調(diào)研公司ABI Research）

消費(fèi)級(jí)UWB應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)組織FiRa聯(lián)盟成立；2020年1月，蘋(píng)果供應(yīng)商Qorvo被曝斥資4億美收購(gòu)UWB芯片供應(yīng)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(shù)字密鑰（Digital Key）3.0版規(guī)范定稿……越來(lái)越多的標(biāo)志性事件陸續(xù)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(duì)龐大的潛在市場(chǎng)，國(guó)產(chǎn)UWB芯片企業(yè)正蓄勢(shì)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(tuán)隊(duì)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(dá)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(lán)牙芯片、Wi-Fi芯片這兩個(gè)更常見(jiàn)的短距離無(wú)線通信系統(tǒng)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(lán)牙技術(shù)基礎(chǔ)信息對(duì)比

在陳振騏看來(lái)，三者之中，藍(lán)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(dāng)。UWB芯片最小帶寬為500MHz，最高帶寬可達(dá)1.1GHz~1.3GHz，其帶寬和頻段都比藍(lán)牙和Wi-Fi高，隨之也會(huì)帶來(lái)很多技術(shù)挑戰(zhàn)。他相信，堅(jiān)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(duì)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(shù)字信號(hào)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(tǒng)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，能與代工廠建立深度技術(shù)合作，并依據(jù)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(yīng)用場(chǎng)景還不夠清晰，工業(yè)與消費(fèi)市場(chǎng)的不同應(yīng)用需求千差萬(wàn)別。因此，紐瑞芯在整個(gè)芯片設(shè)計(jì)過(guò)程中都堅(jiān)持“算法先行”，也就是從應(yīng)用端出發(fā)設(shè)計(jì)產(chǎn)品，通過(guò)算法指導(dǎo)芯片硬件設(shè)計(jì)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(yīng)示意圖

多徑效應(yīng)是無(wú)線通信的一大難題，即無(wú)線信號(hào)在不同路徑的傳播時(shí)，到達(dá)接收端的信號(hào)存在時(shí)間差，會(huì)造成相互干擾，致使原來(lái)的信號(hào)失真。在應(yīng)對(duì)多徑效應(yīng)方面，UWB因其調(diào)制方式和信號(hào)值，在室內(nèi)測(cè)距時(shí)比藍(lán)牙、Wi-Fi等技術(shù)更加穩(wěn)定，但仍面臨技術(shù)挑戰(zhàn)。在出國(guó)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(kuò)展芯片的功能和優(yōu)勢(shì)。此外，陳振騏也在無(wú)線通信領(lǐng)域探索新的市場(chǎng)和技術(shù)機(jī)會(huì)，包括完成多項(xiàng)高價(jià)值關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)儲(chǔ)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(shù)研發(fā)。過(guò)去一年里，紐瑞芯的整體團(tuán)隊(duì)規(guī)模比去年擴(kuò)充了50%以上，其中研發(fā)團(tuán)隊(duì)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(qiáng)調(diào)說(shuō)。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(diào)諧芯片為主的業(yè)務(wù)體系，提供包括天線調(diào)諧器、5G/B5G收發(fā)器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和IoT SoC在內(nèi)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(tái)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(tǒng)芯片，集成了全套底層軟硬件解決方案，可實(shí)現(xiàn)多路收發(fā)，兼容最新IEEE 802.15.4z，支持FiRa、CCC等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，已與市場(chǎng)上主流的UWB設(shè)備實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通及應(yīng)用兼容。UWB技術(shù)主要應(yīng)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(jī)。現(xiàn)階段，大熊座芯片重點(diǎn)應(yīng)用在智能手機(jī)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(shè)備互連、室內(nèi)導(dǎo)航、AR/VR、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用需求。紐瑞芯為不同應(yīng)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(yīng)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(guó)際領(lǐng)先芯片跨代競(jìng)爭(zhēng)助推行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定

當(dāng)前，UWB芯片行業(yè)的發(fā)展處于早期階段，國(guó)內(nèi)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(guó)外芯片跨代競(jìng)爭(zhēng)，即現(xiàn)在設(shè)計(jì)的產(chǎn)品對(duì)標(biāo)國(guó)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(duì)前沿，國(guó)外龍頭企業(yè)和國(guó)內(nèi)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(guó)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(guī)?；@也是國(guó)內(nèi)UWB芯片創(chuàng)企與龍頭企業(yè)存在的客觀差距。據(jù)陳振騏分享，目前，國(guó)內(nèi)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(yīng)用上，針對(duì)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(jī)、汽車(chē)及各種智能設(shè)備的標(biāo)配技術(shù)。誠(chéng)然，智能手機(jī)、IoT設(shè)備的出貨量極其可觀，汽車(chē)對(duì)UWB芯片的需求快速增長(zhǎng)，無(wú)論是身份驗(yàn)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(shì)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(chǔ)設(shè)施、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、生態(tài)建設(shè)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(yīng)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(yīng)用型專(zhuān)利，來(lái)探索UWB芯片不斷擴(kuò)展的應(yīng)用場(chǎng)景。例如2021年5月，紐瑞芯“用嵌UWB模塊的手機(jī)直接遙控UWB設(shè)備的方法與裝置”發(fā)明專(zhuān)利獲得國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的授權(quán)。這對(duì)于智能手機(jī)及關(guān)聯(lián)IoT設(shè)備UWB芯片的國(guó)產(chǎn)化有積極意義。

▲嵌有UWB模塊和AR模塊的智能手機(jī)跟UWB智能設(shè)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(biāo)準(zhǔn)，才能將UWB發(fā)展成一個(gè)在未來(lái)有爆發(fā)力、有大應(yīng)用場(chǎng)景的技術(shù)。為此，他也在積極推進(jìn)UWB芯片標(biāo)準(zhǔn)的起草工作。
04.結(jié)語(yǔ)：初火之后UWB芯片距離爆發(fā)還有多遠(yuǎn)？

隨著手機(jī)與汽車(chē)巨頭接連推出現(xiàn)象級(jí)產(chǎn)品，以及關(guān)鍵芯片國(guó)產(chǎn)替代的呼聲持續(xù)走高，國(guó)內(nèi)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(yīng)用只能說(shuō)是初具規(guī)模，距離真正的大規(guī)模爆發(fā)，仍稍欠火候。現(xiàn)有UWB芯片創(chuàng)企們，不僅要從國(guó)際芯片巨頭已然構(gòu)筑的市場(chǎng)與生態(tài)優(yōu)勢(shì)中尋找突圍之徑，還需面臨來(lái)自更多新入局者的競(jìng)爭(zhēng)。前路仍需摸著石頭過(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(jī)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)線通信芯片領(lǐng)域達(dá)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(hào)聊天欄回復(fù)關(guān)鍵詞【芯東西246】獲取。