集微網消息 UWB全稱為（Ultra Wideband）超寬帶技術，是一種利用納秒級非正弦波窄脈沖傳輸資料的無限載波通信技術。與傳統的藍牙、Wi-Fi技術相比，UWB技術在定位精準度、安全性、抗幹擾性等方面更具優勢。
然而與近期話題度極高的LiDAR（雷射雷達）一樣，早期UWB技術的發展受制于成本效益等因素，鮮少出現在民用市場，更多見于軍用及通信領域。直至近兩年，物聯網行業在AI的加持下實作蓬勃發展，許多移動終端對于定位準确、傳輸距離等方面的需求大幅提升，以幾家一線手機品牌為代表的廠商陸續将UWB技術引入商用領域，使其走入大衆視野。
據悉，目前UWB技術的應用已面向包括智能家居、智慧城市、智慧零售、智慧建築、智能工業等多個領域。去年4月，蘋果2021年春季新品釋出會上亮相的“Air Tag智能追蹤器”更是将UWB技術推上了風口浪尖。
作為國内微系統模組行業頭部廠商之一，歌爾微電子股份有限公司（以下簡稱“歌爾微電子”）也于近期推出了兩款UWB模組——UWB GSUB-0001、UWB GSUB-0002。
直擊痛點，精準發力
UWB GSUB-0001模組可應用于智慧工廠、标簽、智能穿戴、智慧零售、IoT等領域，産品本身內建了UWB、Filter等主要器件。支援雙向測距/TDoA/PDoA定位，資料傳送速率高達27Mbps，且具備高達40MHz SPI 接口。同時采用超小型LGA封裝方式，能夠實作超低功耗，定位精度可達10cm。
UWB GSUB-0002模組的應用領域包括智能穿戴、智能家居、IoT等；産品內建了UWB、BLE、Filter、G-sensor等主要器件。支援雙向測距/TDoA/PDoA定位，資料傳送速率高達27Mbps。兼備高內建度、低功耗、高可靠性、抗潮、抗腐蝕性俱佳等多項優勢；亦可實作厘米級精确定位。
差別于正常的UWB模組，上述兩款産品在設計上均采用了SiP（System in Package）系統級封裝。
衆所周知，是由于各式各樣的移動終端在産品小型化、輕薄化的趨勢愈發明顯，同時也緻力于實作更多元化的功能和應用，SiP技術才應運而生。而UWB+SiP的設計，能夠使産品與消費電子市場小型化的需求更加契合。
歌爾微電子對集微網表示：“之是以采用SiP 技術開發UWB模組，主要是基于三個方面的考量。一是在UWB電路有很多外圍器件，通過SiP技術可以很好地實作産品的小型化設計，縮小子產品的尺寸；二是由于UWB産品頻率較高，工作在3.1GHz至10.6GHz，射頻設計和調試的難度較大，通過SiP技術實作子產品化，可以提升産品的性能，減少終端産品開發調試周期；降低産品的開發難度，加快産品的開發上市；三是因為UWB射頻信号需要電磁屏蔽，而正常的金屬屏蔽罩屏蔽方式體積大，重量更重；采用CFS共形屏蔽，可以在滿足屏蔽效果的情況下，不增加體積和重量。”
據悉，歌爾微電子基于不同的客戶需求和産品應用，将SiP技術和UWB技術進行組合，推出了多款産品進而應對各類應用場景，可供客戶進行選擇使用。目前，該公司的超寬帶SiP模組已具備量産能力。
此外筆者還了解到，上述兩款UWB SiP模組産品均采用了超小型LGA封裝，通過這樣的封裝方式，從體積、散熱性能、組裝成本以及量産良率四個方面對産品進行改善。
基于LGA封裝，模組内部的Pad印錫直接與PCB連接配接，更大程度降低成品組裝後的高度；得益于LGA焊盤焊接面積更大，焊接強度更高，即便終端同時運作多項功能，也能夠表現出較好的散熱性能；此外LGA封裝方式還能夠減少後續的植球工藝，以此降低模組的組裝成本；最後是在EMI shielding階段，LGA封裝可降低Sputter工站溢鍍的風險，進而提升産品綜合良率。
除了前述産品和技術層面的優勢外，引起筆者關注的還有兩款超寬帶SiP模組采用“模組&EVK&算法開發套件”的開發模式，能夠有效縮短終端的産品開發周期。
将“模組&EVK&算法開發套件”組合具體展開來看，首先EVK能支援USB、序列槽兩種通信方式，通過LCD能實時顯示測量的距離和角度變化；其次，算法方面支援PDoA二維定位，能實時顯示x,y軸坐标，同時也支援TWR、TDOA測距定位算法，讓測距精度能達到10cm左右。
最後在終端拿到開發套件後，可以直接評估UWB SiP的相關性能，并且由歌爾微電子提供相應的SDK,無需重新搭建工程，無需編寫驅動，直接在現有例程進行算法開發或移植，大大縮短周期。不僅如此，在EVK上有所有IO口以及電源接口，友善硬體和軟體工程師調試。同時EVK上有射頻連接配接座，終端廠隻需要外接轉接線連接配接測試裝置就可測試射頻特性。
綜上來看，這套“組合拳”其實是從軟體和硬體兩個面向去優化産品的便攜性和易用性，進而協助加快終端的開發進度，這一點對于日新月異的消費電子市場無疑是十分重要的。更高效的完成對産品開發甚至疊代更新，顯然也更利于終端廠商在競争中占據有利地位。
兩款産品實作全場景覆寫
前文提到，UWB GSUB-0001主要面向智慧工廠、智能交通、智慧零售、智能家居、标簽等場景。與傳統消費電子相比，這些在IoT技術孕育下蓬勃發展的新興市場對于資料傳輸的要求也在發生改變。
歌爾微電子向集微網介紹到：“例如：智慧工廠要求實作越來越多的無人化生産制造，包括物流的場内運輸、機器裝置的自動移動歸位等；在智能交通領域，需要實作高等級的自動駕駛，汽車根據交通情況自動調整交通燈等；而智能零售行業中，還出現越來越多的場景要求使用者實作友善的自助服務......這些新的需求新的場景，都依賴于終端能更精準判斷目标位置和資訊。同時，這些新興市場對産品開發周期和投入應用的時間也進一步縮短。”
面對上述IoT領域日益多元且複雜的場景需求，歌爾微電子一方面是通過UWB技術實作厘米級的定位，能夠更大程度提升終端捕捉和判斷目标資訊的準确性；另一方面則是結合SiP技術，協助終端廠商縮短産品開發周期，實作快速部署應用的目标。
除了與UWB GSUB-0001一樣支援IoT領域的多項應用，UWB GSUB-0002面向的場景中還包括智能穿戴類的終端産品。
目前，可穿戴産品能大緻區分為耳戴裝置（TWS耳機等）、腕式裝置（智能手表、手環等）以及頭戴裝置（AR/VR等）三類。雖然主要面向的應用不盡相同，但眼下三類産品卻都處于場景缺乏創新、裝置小型化和長效續航無法兼顧的瓶頸當中。UWB GSUB-0002結合UWB技術能夠提升定位精度和SiP能夠實作小型化的兩大特性，賦予穿戴類裝置更多的可能性。
“利用UWB技術能判斷準确的位置資訊，在穿戴裝置上實作門禁打卡、員工考勤以及某些場景下的室内導航（商場、地下停車場、醫院等）； 另外SiP的小型化優勢可以進一步縮小穿戴産品主機闆尺寸，給電池預留更大的空間，提升續航減小尺寸帶來更好的使用者體驗。”
不僅如此，通過在模組中內建G-sensor，使得UWB GSUB-0002能更有針對性的滿足一些對功耗要求嚴苛的應用場景，例如：标簽。這類産品往往是依靠紐扣電池供電，功耗就顯得尤為重要。不同于其他傳感器，G-sensor本身就具備低功耗的特性。
據悉，UWB GSUB-0002模組依靠G-sensor感覺資料，可以判斷裝置是否有位置的變動，當位置發生變動時，G-senor會通知主要進行定位資料的重新整理。如位置無變動，則主要與UWB晶片均處于深度睡眠狀态，進而節約功耗，延長紐扣電池的工作時間。
寫在最後：
縱觀資訊科技發展曆史，幾乎所有的資訊技術都是首先在軍用或通信領域應用，成熟後逐漸向消費電子等轉移。
歌爾微電子談到，之是以選擇UWB這條賽道，是出于對技術成熟度、成本、産業鍊各個方面的考量。公司綜合分析UWB技術發展以及目前消費電子、智慧工廠等對高精度智能定位的需求，認為UWB技術對于市場需求和公司業績都将會是新的增長點。
根據研究機構Techno Systems Research釋出的市場分析報告，2021年全球UWB的出貨量預計将達到2億隻以上，這項資料在2027年将超過12億隻。由此可見，UWB市場規模在幾家科技巨頭的推動下正快速擴大，越來越多的産業鍊廠商投入相關産品研發，并積極推動技術應用落地。随着上下遊環節在各方面的儲備都日益成熟，UWB市場規模有望進入爆發期。