以下文章來源于半導體行業觀察 ，作者李飛

近日，蘋果發布了其用于定位的 Airtag。Airtag 的發布一點都不讓人意外，事實上在蘋果之前發布的 iOS 系統更新中，早已經預示了 Airtag 的出現，而如今的正式發布則讓我們看到了其具體的硬件形態。

根據蘋果公布的消息，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）揚聲器以及用于控制的 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 目前公布的信息，我們認為 Airtag 的工作方式如下：

• 在常規情況下，Airtag 和用戶的其他蘋果設備（如 iPhone）處于同一個地理位置（例如都在用戶的家中）。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。
• 當用戶需要做精確定位時，使用 UWB。UWB 可以實現亞米級別的定位精度，從而幫助用戶找到 Airtag 的精確位置。
• 當 Airtag 和用戶 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，用戶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，從而用戶可以使用 Find My 網絡來通過其他 iPhone 來定位 Airtag 的地理位置。
• 最后，其他人發現遺失的 Airtag 時，可以通過 NFC 去掃描 Airtag 并將信息提供給蘋果。

Airtag 背后的差異化技術：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 與其他基于藍牙定位的 tag 最大的區別就在于使用了 UWB 技術實現精確定位，從而提供了差異化的用戶體驗。

Airtag 背后的 UWB（超寬帶）技術并非全新的黑科技，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沖，根據脈沖的發射頻率可以分為低頻率脈沖（LRP）和高頻率脈沖（HRP）兩種，分別對應對數據傳輸率有不同需求的場景。UWB 的脈沖信號形式和脈沖雷達很像，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 等基于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后經過協議定義的延遲后再發回給發送端，這樣發送端只要比較發送和接受信號的時間差并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，隨著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局限于數據互聯。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 就是基于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于物理位置的互動設計。舉例來說，小米已經在之前推出了基于 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凈化器之間基于位置的互動等等。而且，隨著 AR 和 VR 技術的進一步普及，這類基于精確定位的互動將會變得越來越重要，例如基于用戶在超市購物區域的位置來推送相應廣告等，而在這些基于物理位置的互動中，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并不算高。UWB 的無線收發部分主要是脈沖收發，其設計復雜度遠低于 4G、5G 等蜂窩網絡的無線通信部分。目前，Qorvo 等廠商都能供貨 UWB 模組，未來隨著 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。

最后，我們來分析一下基于 UWB 技術做物理位置用戶體驗的市場格局：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？我們更傾向于后者，即生態內互動。我們認為，UWB 提供的設備間基于物理位置的互動用戶體驗中，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戶體驗，這也就更傾向于生態內互動，而非開放生態。

基于此，我們預計中國智能設備行業將會成為使用 UWB 的重要力量，我們認為許多基于 UWB 的新用戶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，而并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于使用 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于 UWB 用戶新體驗的潮流。由于 UWB 芯片設計復雜度并不高，而更考驗功力的其實是用戶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戶體驗。這樣一來，就會形成“擁有智能設備生態的公司需要基于 UWB 的用戶體驗 -> 擁有智能設備的公司自研 UWB 技術提供差異化用戶體驗 -> 擁有智能設備生態的公司迭代催生下一代基于 UWB 用戶體驗”的循環，從而讓智能設備生態類公司成為基于 UWB 技術的物理交互用戶體驗的主要推動力。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 技術的應用范圍內，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。

來源： Qorvo半導體