蘋果Airtag能否帶火UWB？_風聞

來源：內容來自半導體行業觀察（ID：icbank）原創，作者：李飛，謝謝！

近日，蘋果發佈了其用於定位的Airtag。Airtag的發佈一點都不讓人意外，事實上在蘋果之前發佈的iOS系統更新中，早已經預示了Airtag的出現，而如今的正式發佈則讓我們看到了其具體的硬件形態。

根據蘋果公佈的消息，Airtag上的芯片至少會包括：（1）藍牙，（2）加速度計，（3）UWB（自研U1芯片），（4）NFC，（5）揚聲器以及用於控制的MCU。Airtag預期電池使用時間可達一年以上，我們認為這是整體系統優化的結果。根據Airtag目前公佈的信息，我們認為Airtag的工作方式如下：

在常規情況下，Airtag和用户的其他蘋果設備（如iPhone）處於同一個地理位置（例如都在用户的家中）。在這種情況下，Airtag主要使用藍牙和iPhone進行交互。Airtag會定期用藍牙和iPhone進行通信，用以獲取當前的GPS地理位置。Airtag上的加速度計則可以根據Airtag有沒有移動來進一步降低Airtag和iPhone之間的藍牙交互頻率，例如當Airtag一直沒有被移動則降低藍牙通信頻次來省電。當用户需要做精確定位時，使用UWB。UWB可以實現亞米級別的定位精度，從而幫助用户找到Airtag的精確位置。當Airtag和用户iPhone距離較遠時（即藍牙無法連接時），iPhone將顯示Airtag上次成功連接時的地理位置在地圖上，用户可以根據該位置去尋找Airtag。此外，在Airtag被人移走的情況下，Airtag還可以使用藍牙與附近的其他iPhone連接，從而用户可以使用Find My網絡來通過其他iPhone來定位Airtag的地理位置。最後，其他人發現遺失的Airtag時，可以通過NFC去掃描Airtag並將信息提供給蘋果。Airtag背後的差異化技術：UWB

蘋果的Airtag的系統設計非常巧妙，它使用了多種技術來實現不同顆粒度的定位，同時也加入了多種省電技巧以延長電池使用時間。然而，Airtag與其他基於藍牙定位的tag最大的區別就在於使用了UWB技術實現精確定位，從而提供了差異化的用户體驗。

Airtag背後的UWB（超寬帶）技術並非全新的黑科技，而是已經經過了接近二十年的發展。與傳統射頻系統不同，UWB將自己的信號功率分配在很寬的頻譜段中（常常超過1GHz），而在每一個頻點的功率都很小，從而避免對其他無線協議的干擾。這樣做的好處是UWB可以在全球不同的地區都能普適地工作，而無需擔心每個地區的頻譜分配，而正是因為UWB的信號帶寬很大，因此得名“超寬帶”。

在時域，UWB信號的形式則是短脈衝，根據脈衝的發射頻率可以分為低頻率脈衝（LRP）和高頻率脈衝（HRP）兩種，分別對應對數據傳輸率有不同需求的場景。UWB的脈衝信號形式和脈衝雷達很像，這也是UWB可以用來做定位的原因——其原理和雷達一脈相承。UWB定位的一大優勢是其精確度高。與藍牙或WiFi等基於射頻信號強度來做定位的方法相比，UWB計算距離使用的原理是飛行時間（ToF），即發送端發射一個信號，接收端在收到這個信號之後經過協議定義的延遲後再發回給發送端，這樣發送端只要比較發送和接受信號的時間差並乘以光速就能獲得發送端與接收端之間的距離，從而可以實現亞米級別的距離精度。

此外，UWB配合天線陣列設計，也可以實現高指向性的信號傳輸。我們認為Airtag中也用了類似的設計，即使用UWB加天線陣列實現高精度指向性定位，從而可以實現目前Airtag使用體驗中提到了定位Airtag的具體方位和距離。

UWB與下一代智能設備

我們認為，UWB將成為下一代智能設備交互的關鍵協議。

首先，隨着未來智能設備的進一步普及，智能設備之間的互動也不僅僅侷限於數據互聯。在下一代智能設備的交互中，智能設備之間的物理位置將會成為重要的互動要素。蘋果的Airtag就是基於智能設備之間物理位置互動的一個極佳案例，我們認為Airtag除了將會催生各類相似功能競品之外，也將促進智能設備之間基於物理位置的互動設計。舉例來説，小米已經在之前推出了基於UWB技術的指向性投屏技術（一指連）。除此之外，許多智能設備之間的類似互動也預計將在未來幾年內出現，例如掃地機器人與空氣淨化器之間基於位置的互動等等。而且，隨着AR和VR技術的進一步普及，這類基於精確定位的互動將會變得越來越重要，例如基於用户在超市購物區域的位置來推送相應廣告等，而在這些基於物理位置的互動中，UWB將成為最有競爭力的核心技術。

從芯片技術上來看，UWB的芯片端的設計門檻並不算高。UWB的無線收發部分主要是脈衝收發，其設計複雜度遠低於4G、5G等蜂窩網絡的無線通信部分。目前，Nordic，NXP和ST等都能供貨UWB模組，未來隨着UWB在智能設備中獲得越來越多的應用，預計中國芯片供貨商將會崛起。

最後，我們來分析一下基於UWB技術做物理位置用户體驗的市場格局：究竟會是類似藍牙的開放式生態（即不同公司推出的產品可以使用UWB技術互相感知物理位置），還是會是生態內互動？我們更傾向於後者，即生態內互動。我們認為，UWB提供的設備間基於物理位置的互動用户體驗中，每個設備的特性非常重要，必須仔細根據每個設備的功能來設計互動才能實現較好的用户體驗，這也就更傾向於生態內互動，而非開放生態。

基於此，我們預計中國智能設備行業將會成為使用UWB的重要力量，我們認為許多基於UWB的新用户體驗也將會由中國的廠商首先提出。如前所述，UWB將會成為智能設備之間互動的重要技術，同時我們也認為UWB做設備交互將會主要出現在同一智能設備生態內部，例如蘋果的Airtag只能在蘋果生態中使用，而並不能和安卓設備互動（除了NFC掃碼報告撿到的Airtag之外）。因此，擁有較為完整智能設備生態的公司將會更傾向於使用UWB做生態內產品之間的互動，而小米、華為等目前擁有全球領先智能設備生態的中國公司也將與蘋果一起引領基於UWB用户新體驗的潮流。由於UWB芯片設計複雜度並不高，而更考驗功力的其實是用户體驗和系統算法設計，因此我們認為華為、小米等中國公司很有可能在未來會有自研UWB芯片計劃，通過自研的UWB芯片搭配獨特的算法來提供具有差異化的用户體驗。這樣一來，就會形成“擁有智能設備生態的公司需要基於UWB的用户體驗 -> 擁有智能設備的公司自研UWB技術提供差異化用户體驗 -> 擁有智能設備生態的公司迭代催生下一代基於UWB用户體驗”的循環，從而讓智能設備生態類公司成為基於UWB技術的物理交互用户體驗的主要推動力。有趣的是，目前全球智能設備生態積累最深的蘋果、小米和華為都有自己的汽車計劃，而UWB又恰恰是下一代無線車鑰匙的主流技術。因此，我們認為這些公司將進一步將汽車納入其UWB技術的應用範圍內，同時我們預期在未來也將會看到越來越多UWB技術進入消費者的視野。