转载“芯东西”|苹果蔚来助推的芯片新风口,对话国内全自研UWB芯片创始人

发布时间:2022-04-12

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高通射频芯片老将创业,开年融资两个亿,论文成芯片顶会“黑马”。

UWB芯片火得突然,又烧得还不够旺。
3月28日,全球首款UWB数字钥匙在蔚来旗舰轿车ET7正式交付,有这项技术加持,车主无需掏出钥匙,就能解锁车门。这个被苹果带飞的无线通信技术,正将终端应用热潮蔓延至车圈。


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蔚来ET7支持UWB智能钥匙、手机UWB/BLE钥匙、NFC卡/手机NFC解锁车门(图源:蔚来)

UWB,全名超宽带通信(Ultra Wide Band),一种短距离无线传输通信技术,从2002年被美国联邦通信委员会(FCC)核准在民用领域开放至今,已经低调发育了约20年。

直到2019年9月,苹果首次将UWB芯片引入其旗舰手机,这个擅长短距离精准定位的“黑科技”,被陆续解锁设备连接、无线支付、找丢失物品、活体检测、取代实体钥匙无感开车门等功能。长期蛰伏于工业级应用的UWB技术,开始在消费类市场初显锋芒。

科技巨头力捧之下,UWB产业受到了前所未有的瞩目,大量资本开始涌入这条赛道,这对耕耘UWB芯片已久的国内企业而言,可谓是突如其来的“惊喜”。但能否接住这些汹涌而至的机遇,就要考验UWB芯片企业此前积蓄的实力。
在愈发激烈的战事中,先进技术是通信芯片老将陈振骐引以为傲的筹码。今年2月,一篇UWB超宽带定位通信收发机芯片论文发表于被誉为“芯片奥林匹克”的国际顶会ISSCC 2022上,成为今年中国大陆及港澳地区唯一入选的工业界论文,其来源正是由陈振骐创办的纽瑞芯公司。


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▲纽瑞芯有关UWB超宽带定位通信芯片设计的论文被ISSCC 2022收录

今年开年,纽瑞芯便连添战果。在成为第一家在ISSCC上发表无线通信全系统芯片成果的中国大陆企业之前,它刚宣布完成2亿元A轮融资,投资方包括国内MEMS龙头歌尔微。截至目前,纽瑞芯已累计完成三轮融资,它为不同应用研发的多款UWB芯片将在今年投入市场

当UWB芯片产业尚处微时,陈振骐如何带领纽瑞芯团队积攒技术实力与工程经验,在与国内外企业的竞争中建立自身壁垒?他又如何看待UWB芯片产业的未来走势?近日,芯东西与纽瑞芯创始人兼CEO陈振骐博士进行了深入交流。
通过对话陈振骐,我们不仅回顾了UWB芯片“前世今生”的关键进阶历程,而且解读了纽瑞芯应对UWB芯片落地难题的技术思路和商业策略。

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▲纽瑞芯创始人兼CEO陈振骐

01.
清华毕业,高通历练
创业于UWB黎明前

创办纽瑞芯前,陈振骐曾在高通手机射频芯片核心研发团队工作了10年。

陈振骐的本科和硕士均就读于清华大学通信专业,随后前往美国奥本大学进修微电子学博士,毕业后进入高通担任主任工程师,参与手机射频芯片的核心研发工作。这些经历,使得他在通信协议、通信系统、通信算法等领域持续沉淀。
2014年,芯片的战略地位日益凸显,许多中国消费电子产品已走到世界前列,但核心芯片技术仍然非常匮乏,国内集成电路已成为国内第一大进口商品,进口额远超石油。关注到这些现象后,创业的想法开始在陈振骐脑海中成形。

陈振骐和几位同学、朋友一拍即合,将从系统、数字、模拟、射频到市场销售的人才汇集,共同组建了一个拥有一线产业经验的全链条团队。其核心团队以清华背景为主,包括1位IEEE Fellow和9位在美国有过资深行业经验的海归博士。
2016年,陈振骐回到祖国,在深圳注册成立了芯片企业纽瑞芯,主攻UWB芯片。

纽瑞芯的英文名是NewRadio Technologies。其中,NewRadio指的是5G无线空口技术,字面意思为“新无线”,同时蕴含做5G相关技术之意,陈振骐希望,纽瑞芯能在无线通信芯片上抓住机会。

其业务主线UWB芯片擅长厘米级精准定位,能够在短距离内高速传输数据,同时具备功耗低、抗干扰能力强等特征,能够实现各种智能设备的位置、距离、方向感知。

严格来讲,这不算一个新技术。UWB“前世”可追溯至1960年代,美国军方用它来做雷达侦测。

2000年初,美国UWB技术产品和服务提供商Time Domain的短脉冲制式UWB芯片实现了3m以内1Gbps速率传输,这在当时非常具有前沿性。但后来关于UWB的协议、标准流产,长期没有达成统一。早期十年,有一些小公司在进行UWB芯片研发,但成果鲜见。

2010年左右,爱尔兰UWB芯片供应商Decawave的DW1000走向量产,成为当时市场上唯一真正实现规模量产的UWB芯片,不过其量产规模并不是很大。

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▲DW1000芯片
由于与USB、Wi-Fi等其他短距离传输技术相比在成熟度、成本方面缺乏优势,UWB一直没能获得较高的市场接受度。UWB前期更多被用在煤矿、隧道、化工厂、养老院等工业场景,用于高精度定位,以确保佩戴者的安全。

在陈振骐创业初期,UWB仍是一个名不见经传的技术赛道。消费级市场的潜能尚未打开,国内企业又与国际龙头在关键技术上存在差距,UWB芯片赛道上的创业公司们直面实现技术突破、填补人才空缺、获得客户认可等多道难关。
转折点出现在2019年9月,苹果在其旗舰手机iPhone 11中,首次装进一颗神秘的U1芯片,称其能显著提升空间感知能力,让短距离内的设备能被精准定位。该功能的幕后技术便是UWB。

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▲2019年9月,苹果发布搭载UWB芯片的iPhone 11

“UWB行业之前是暗流涌动,iPhone 11才将这把火正式引燃。”陈振骐回忆说。

彼时,纽瑞芯已经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,成为国内第一款收发机全集成并兼容最新IEEE 802.15.4z UWB行业标准的系统芯片。

继苹果后,三星、小米、OPPO等消费电子品牌纷纷跟上,令UWB在手机和物联网(IoT)设备领域小火一把。随即在2021年4月,苹果甩出了酝酿三年之久的“防丢神器”AirTag追踪器,将UWB的热度推至新高峰;同年5月,谷歌宣布安卓12也加入了基于UWB的数字车钥匙功能。

国内外主流车厂亦纷纷基于UWB技术实现“数字钥匙”。UWB能从物理底层上防止攻击,具有极高的安全性,已进入国际车规芯片领域,它也是实现智能泊车、位置监控等应用的基础技术。

根据市场调研公司ABI Research的数据,2020年全球内置UWB的产品出货量为1.43亿部,2021年超2亿部,到2026年预计将增长到13亿部。

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▲2020年-2026年全球内置UWB产品年出货量预测(数据来源市场调研公司ABI Research)

消费级UWB应用的大幕就此拉开,UWB芯片终于不再是一条默默无闻的小众芯片赛道。

这个行业的发展进程随之加快:2019年8月,UWB标准组织FiRa联盟成立;2020年1月,苹果供应商Qorvo被曝斥资4亿美收购UWB芯片供应商Decawave;2020年7月,全球技术组织车联网联盟宣布其CCC数字密钥(Digital Key)3.0版规范定稿……越来越多的标志性事件陆续发生。


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▲部分FiRa联盟成员截图(图片来源为FiRa官网)
面对庞大的潜在市场,国产UWB芯片企业正蓄势待发,纽瑞芯也开始崭露头角。

02.
芯片算法两手抓
多款UWB芯片今年上市


创业初期,陈振骐和他的团队就确立了“全自研”的发展道路。“你的关键性技术能达到什么样的高度,也就决定了你能做什么样的东西。”陈振骐说。

相比UWB芯片,蓝牙芯片、Wi-Fi芯片这两个更常见的短距离无线通信系统芯片,技术发展更加成熟,UWB则仍然处于发展的早期阶段。

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▲UWB、Wi-Fi、蓝牙技术基础信息对比

在陈振骐看来,三者之中,蓝牙芯片的技术难度较低,UWB和Wi-Fi6、Wi-Fi7的技术难度相当。UWB芯片最小带宽为500MHz,最高带宽可达1.1GHz~1.3GHz,其带宽和频段都比蓝牙和Wi-Fi高,随之也会带来很多技术挑战。
他相信,坚持全面、正向的自主研发,才能更贴近市场,快速找到产品的市场价值。

对此,纽瑞芯从产品定义、最新需求出发,将芯片与算法两手抓,一方面从前端封装、射频放大器(PA)、模拟基带到数字信号处理的各个集成电路(IC)模块都进行IP化,另一方面从全系统角度研发多类算法,与硬件优化相辅相成。
我们做的所有芯片都是全自研IP。”陈振骐说,因受IP限制小,纽瑞芯在代工选择上更为灵活,能与代工厂建立深度技术合作,并依据新的技术方向快速优化产品,由此提升其市场接受度。

由于UWB芯片市场尚不成熟,应用场景还不够清晰,工业与消费市场的不同应用需求千差万别。因此,纽瑞芯在整个芯片设计过程中都坚持“算法先行”,也就是从应用端出发设计产品,通过算法指导芯片硬件设计和优化的方向。
为了提升UWB芯片的性能,纽瑞芯采取了创新抗多径算法、海量用户快速定位算法,其自研算法还可以支持多频段动态切换。
图片▲多径效应示意图
多径效应是无线通信的一大难题,即无线信号在不同路径的传播时,到达接收端的信号存在时间差,会造成相互干扰,致使原来的信号失真。
在应对多径效应方面,UWB因其调制方式和信号值,在室内测距时比蓝牙、Wi-Fi等技术更加稳定,但仍面临技术挑战。在出国前,陈振骐就已进行相关技术研究,基于在多径信道模型上的技术积累和算法优化,扩展芯片的功能和优势。
此外,陈振骐也在无线通信领域探索新的市场和技术机会,包括完成多项高价值关键核心技术研发储备,以及在5G、6G、卫星通信和毫米波通信等方向上布局新技术研发。
过去一年里,纽瑞芯的整体团队规模比去年扩充了50%以上,其中研发团队占比超60%。
“纽瑞芯是一家科技公司在做UWB芯片产品,而不是一家做UWB芯片的公司。”陈振骐强调说。
目前,纽瑞芯已形成以UWB定位通信系统芯片智能天线调谐芯片为主的业务体系,提供包括天线调谐器、5G/B5G收发器、数据转换器和IoT SoC在内的全套高性能IC产品,并打造了通讯芯片所需高端关键射频及模拟混合IP的全自研技术平台NRTP(NewRadio Technical Platform)。
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▲大熊座芯片概念图

其核心产品大熊座系列UWB定位通信系统芯片,集成了全套底层软硬件解决方案,可实现多路收发,兼容最新IEEE 802.15.4z,支持FiRa、CCC等国际标准,已与市场上主流的UWB设备实现互联互通及应用兼容。

UWB技术主要应用于四大产业领域:工业互联网等垂直行业、物联网、智能汽车、智能手机。

现阶段,大熊座芯片重点应用在智能手机和智能汽车两大领域,同时覆盖寻物定位、移动支付、设备互连、室内导航、AR/VR、工业互联网等应用需求。纽瑞芯为不同应用场景研发的NRT81600系列及NRT81800系列多款芯片已于2021年完成试量产,将在今年投入市场


图片▲大熊座芯片应用布局
“今年,是纽瑞芯UWB芯片量产出货、商业落地的关键时期。”陈振骐说。

03.
与国际领先芯片跨代竞争
助推行业标准制定

当前,UWB芯片行业的发展处于早期阶段,国内芯片发展相较海外略有滞后,在陈振骐看来,这种“滞后”的差距其实并不大。

纽瑞芯采取的产品策略是与国外芯片跨代竞争,即现在设计的产品对标国际领先UWB芯片公司的下一代产品。

由于UWB芯片产业相对前沿,国外龙头企业和国内UWB芯片企业基本都是从企业比较熟悉且有把握的市场切入。不过,国际龙头企业在市场渠道等方面的前期积累已经形成规模化,这也是国内UWB芯片创企与龙头企业存在的客观差距。
据陈振骐分享,目前,国内企业很多是在已有的场景或芯片产品上做局部工作,然后在一些特定场景、应用上,针对特定的客户展开尝试。

他相信UWB未来会成为5G智能手机、汽车及各种智能设备的标配技术

诚然,智能手机、IoT设备的出货量极其可观,汽车对UWB芯片的需求快速增长,无论是身份验证、无感开锁,还是寻物定位、资产追踪,都给了UWB发挥优势的庞大市场空间。不过就目前而言,UWB芯片的落地还未全面铺开,相关基础设施、行业标准、生态建设都亟待进一步完善。

因此,除了技术创新外,陈振骐也带领纽瑞芯推进UWB在应用、协议上的进步。

他谈道,纽瑞芯虽然不做终端产品,但会通过一些应用型专利,来探索UWB芯片不断扩展的应用场景。例如2021年5月,纽瑞芯“用嵌UWB模块的手机直接遥控UWB设备的方法与装置”发明专利获得国家知识产权局的授权。这对于智能手机及关联IoT设备UWB芯片的国产化有积极意义。
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▲嵌有UWB模块和AR模块的智能手机跟UWB智能设备位置关系图陈振骐相信,只有在协议上形成一致的标准,才能将UWB发展成一个在未来有爆发力、有大应用场景的技术。为此,他也在积极推进UWB芯片标准的起草工作。

04.
结语:初火之后
UWB芯片距离爆发还有多远?

随着手机与汽车巨头接连推出现象级产品,以及关键芯片国产替代的呼声持续走高,国内UWB芯片产业经历了一波“小高潮”。但迄今为止,这一赛道的应用只能说是初具规模,距离真正的大规模爆发,仍稍欠火候。

现有UWB芯片创企们,不仅要从国际芯片巨头已然构筑的市场与生态优势中寻找突围之径,还需面临来自更多新入局者的竞争。

前路仍需摸着石头过河。背靠全自研关键技术,陈振骐希望纽瑞芯在未来抓住UWB的市场机遇,快速优化产品研发,提高自家芯片的性价比,在无线通信芯片领域达到世界一流水平。
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