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數據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、抗干擾性等方面更具優勢。

　　然而與近期話題度極高的LiDAR（激光雷達）一樣，早期UWB技術的發展受制于性價比等因素，鮮少出現在在民用市場，更多見于軍用及通信領域。直至近兩年，物聯網行業在AI的加持下實現蓬勃發展，許多移動終端對于定位準確、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將UWB技術引入商用領域，使其走入大眾視野。

　　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、智慧建筑、智能工業等多個領域。去年4月，蘋果2021年春季新品發布會上亮相的“Air Tag智能追蹤器”更是將UWB技術推上了風口浪尖。

　　作為國內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、標簽、智能穿戴、智慧零售、IoT等領域，產品本身集成了UWB、Filter等主要器件。支持雙向測距/TDoA/PDoA定位，數據傳送速率高達27Mbps，且具備高達40MHz SPI 接口。同時采用超小型LGA封裝方式，能夠實現超低功耗，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；產品集成了UWB、BLE、Filter、G-sensor等主要器件。支持雙向測距/TDoA/PDoA定位，數據傳送速率高達27Mbps。兼備高集成度、低功耗、高可靠性、抗潮、抗腐蝕性俱佳等多項優勢；亦可實現厘米級精確定位。

　　區別于常規的UWB模組，上述兩款產品在設計上均采用了SiP（System in Package）系統級封裝。

　　眾所周知，是由于各式各樣的移動終端在產品小型化、輕薄化的趨勢愈發明顯，同時也致力于實現更多元化的功能和應用，SiP技術才應運而生。而UWB+SiP的設計，能夠使產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：“之所以采用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技術可以很好地實現產品的小型化設計，縮小模塊的尺寸；二是由于UWB產品頻率較高，工作在3.1GHz至10.6GHz，射頻設計和調試的難度較大，通過SiP技術實現模塊化，可以提升產品的性能，減少終端產品開發調試周期；降低產品的開發難度，加快產品的開發上市；三是因為UWB射頻信號需要電磁屏蔽，而常規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產品應用，將SiP技術和UWB技術進行組合，推出了多款產品從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模組已具備量產能力。

　　此外筆者還了解到，上述兩款UWB SiP模組產品均采用了超小型LGA封裝，通過這樣的封裝方式，從體積、散熱性能、組裝成本以及量產良率四個方面對產品進行改善。

　　基于LGA封裝，模組的Pad印錫直接與PCB連接，更大程度降低成品組裝后的高度；得益于LGA焊盤焊接面積更大，焊接強度更高，即便終端同時運行多項功能，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后續的植球工藝，以此降低模組的組裝成本；最后是在EMI shielding階段，LGA封裝可降低Sputter工站溢鍍的風險，從而提升產品綜合良率。

　　除了前述產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產品開發周期。

　　將“模組&EVK&算法開發套件”組合具體展開來看，首先EVK能支持USB、串口兩種通信方式，通過LCD能實時顯示測量的距離和角度變化；其次，算法方面支持PDoA二維定位，能實時顯示x，y軸坐標，同時也支持TWR、TDOA測距定位算法，讓測距精度能達到10cm左右。

　　最后在終端拿到開發套件后，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，方便硬件和軟件工程師調試。同時EVK上有射頻連接座，終端廠只需要外接轉接線連接測試設備就可測試射頻特性。

　　綜上來看，這套“組合拳”其實是從軟件和硬件兩個面向去優化產品的便攜性和易用性，從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。更高效的完成對產品開發甚至迭代升級，顯然也更利于終端廠商在競爭中占據有利地位。

　　兩款產品實現全場景覆蓋

　　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、標簽等場景。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數據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：智慧工廠要求實現越來越多的無人化生產制造，包括物流的場內運輸、機器設備的自動移動歸位等；在智能交通領域，需要實現高等級的自動駕駛，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用戶實現方便的自助服務。..。..這些新的需求新的場景，都依賴于終端能更精準判斷目標位置和信息。同時，這些新興市場對產品開發周期和投入應用的時間也進一步縮短。”

　　面對上述IoT領域日益多元且復雜的場景需求，歌爾微電子一方面是通過UWB技術實現厘米級的定位，能夠更大程度提升終端捕捉和判斷目標信息的準確性；另一方面則是結合SiP技術，協助終端廠商縮短產品開發周期，實現快速部署應用的目標。

　　除了與UWB GSUB-0001一樣支持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產品。

　　目前，可穿戴產品能大致區分為耳戴設備（TWS耳機等）、腕式設備（智能手表、手環等）以及頭戴設備（AR/VR等）三類。雖然主要面向的應用不盡相同，但眼下三類產品卻都處于場景缺乏創新、設備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能夠實現小型化的兩大特性，賦予穿戴類設備更多的可能性。

　　“利用UWB技術能判斷準確的位置信息，在穿戴設備上實現門禁打卡、員工考勤以及某些場景下的室內導航（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產品主板尺寸，給電池預留更大的空間，提升續航減小尺寸帶來更好的用戶體驗。”

　　不僅如此，通過在模組中集成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：標簽。這類產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感知數據，可以判斷設備是否有位置的變動，當位置發生變動時，G-senor會通知主控進行定位數據的刷新。如位置無變動，則主控與UWB芯片均處于深度睡眠狀態，從而節約功耗，延長紐扣電池的工作時間。