集微網(wǎng)消息 UWB全稱為（Ultra Wideband）超寬帶技術(shù)，是一種利用納秒級非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)的無限載波通信技術(shù)。與傳統(tǒng)的藍(lán)牙、Wi-Fi技術(shù)相比，UWB技術(shù)在定位精準(zhǔn)度、安全性、抗干擾性等方面更具優(yōu)勢。

　　然而與近期話題度極高的LiDAR（激光雷達(dá)）一樣，早期UWB技術(shù)的發(fā)展受制于性價比等因素，鮮少出現(xiàn)在在民用市場，更多見于軍用及通信領(lǐng)域。直至近兩年，物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)在AI的加持下實現(xiàn)蓬勃發(fā)展，許多移動終端對于定位準(zhǔn)確、傳輸距離等方面的需求大幅提升，以幾家一線手機(jī)品牌為代表的廠商陸續(xù)將UWB技術(shù)引入商用領(lǐng)域，使其走入大眾視野。

　　據(jù)悉，目前UWB技術(shù)的應(yīng)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(yè)等多個領(lǐng)域。去年4月，蘋果2021年春季新品發(fā)布會上亮相的“Air Tag智能追蹤器”更是將UWB技術(shù)推上了風(fēng)口浪尖。

　　作為國內(nèi)微系統(tǒng)模組行業(yè)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(zhǔn)發(fā)力

　　UWB GSUB-0001模組可應(yīng)用于智慧工廠、標(biāo)簽、智能穿戴、智慧零售、IoT等領(lǐng)域，產(chǎn)品本身集成了UWB、Filter等主要器件。支持雙向測距/TDoA/PDoA定位，數(shù)據(jù)傳送速率高達(dá)27Mbps，且具備高達(dá)40MHz SPI 接口。同時采用超小型LGA封裝方式，能夠?qū)崿F(xiàn)超低功耗，定位精度可達(dá)10cm。

　　UWB GSUB-0002模組的應(yīng)用領(lǐng)域包括智能穿戴、智能家居、IoT等；產(chǎn)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(shù)據(jù)傳送速率高達(dá)27Mbps。兼?zhèn)涓呒啥取⒌凸?、高可靠性、抗潮、抗腐蝕性俱佳等多項優(yōu)勢；亦可實現(xiàn)厘米級精確定位。

　　區(qū)別于常規(guī)的UWB模組，上述兩款產(chǎn)品在設(shè)計上均采用了SiP（System in Package）系統(tǒng)級封裝。

　　眾所周知，是由于各式各樣的移動終端在產(chǎn)品小型化、輕薄化的趨勢愈發(fā)明顯，同時也致力于實現(xiàn)更多元化的功能和應(yīng)用，SiP技術(shù)才應(yīng)運而生。而UWB+SiP的設(shè)計，能夠使產(chǎn)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(wǎng)表示：“之所以采用SiP 技術(shù)開發(fā)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(shù)可以很好地實現(xiàn)產(chǎn)品的小型化設(shè)計，縮小模塊的尺寸；二是由于UWB產(chǎn)品頻率較高，工作在3.1GHz至10.6GHz，射頻設(shè)計和調(diào)試的難度較大，通過SiP技術(shù)實現(xiàn)模塊化，可以提升產(chǎn)品的性能，減少終端產(chǎn)品開發(fā)調(diào)試周期；降低產(chǎn)品的開發(fā)難度，加快產(chǎn)品的開發(fā)上市；三是因為UWB射頻信號需要電磁屏蔽，而常規(guī)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?！?/p>

　　據(jù)悉，歌爾微電子基于不同的客戶需求和產(chǎn)品應(yīng)用，將SiP技術(shù)和UWB技術(shù)進(jìn)行組合，推出了多款產(chǎn)品從而應(yīng)對各類應(yīng)用場景，可供客戶進(jìn)行選擇使用。目前，該公司的超寬帶SiP模組已具備量產(chǎn)能力。

　　此外筆者還了解到，上述兩款UWB SiP模組產(chǎn)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(chǎn)良率四個方面對產(chǎn)品進(jìn)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(qiáng)度更高，即便終端同時運行多項功能，也能夠表現(xiàn)出較好的散熱性能；此外LGA封裝方式還能夠減少后續(xù)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(fēng)險，從而提升產(chǎn)品綜合良率。

　　除了前述產(chǎn)品和技術(shù)層面的優(yōu)勢外，引起筆者關(guān)注的還有兩款超寬帶SiP模組采用“模組&EVK&算法開發(fā)套件”的開發(fā)模式，能夠有效縮短終端的產(chǎn)品開發(fā)周期。

　　將“模組&EVK&算法開發(fā)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(biāo)，同時也支持TWR、TDOA測距定位算法，讓測距精度能達(dá)到10cm左右。

　　最后在終端拿到開發(fā)套件后，可以直接評估UWB SiP的相關(guān)性能，并且由歌爾微電子提供相應(yīng)的SDK，無需重新搭建工程，無需編寫驅(qū)動，直接在現(xiàn)有例程進(jìn)行算法開發(fā)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(diào)試。同時EVK上有射頻連接座，終端廠只需要外接轉(zhuǎn)接線連接測試設(shè)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(yōu)化產(chǎn)品的便攜性和易用性，從而協(xié)助加快終端的開發(fā)進(jìn)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(chǎn)品開發(fā)甚至迭代升級，顯然也更利于終端廠商在競爭中占據(jù)有利地位。

　　兩款產(chǎn)品實現(xiàn)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(biāo)簽等場景。與傳統(tǒng)消費電子相比，這些在IoT技術(shù)孕育下蓬勃發(fā)展的新興市場對于數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊笠苍诎l(fā)生改變。

　　歌爾微電子向集微網(wǎng)介紹到：“例如：智慧工廠要求實現(xiàn)越來越多的無人化生產(chǎn)制造，包括物流的場內(nèi)運輸、機(jī)器設(shè)備的自動移動歸位等；在智能交通領(lǐng)域，需要實現(xiàn)高等級的自動駕駛，汽車根據(jù)交通情況自動調(diào)整交通燈等；而智能零售行業(yè)中，還出現(xiàn)越來越多的場景要求用戶實現(xiàn)方便的自助服務(wù)。..。..這些新的需求新的場景，都依賴于終端能更精準(zhǔn)判斷目標(biāo)位置和信息。同時，這些新興市場對產(chǎn)品開發(fā)周期和投入應(yīng)用的時間也進(jìn)一步縮短?！?/p>

　　面對上述IoT領(lǐng)域日益多元且復(fù)雜的場景需求，歌爾微電子一方面是通過UWB技術(shù)實現(xiàn)厘米級的定位，能夠更大程度提升終端捕捉和判斷目標(biāo)信息的準(zhǔn)確性；另一方面則是結(jié)合SiP技術(shù)，協(xié)助終端廠商縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，實現(xiàn)快速部署應(yīng)用的目標(biāo)。

　　除了與UWB GSUB-0001一樣支持IoT領(lǐng)域的多項應(yīng)用，UWB GSUB-0002面向的場景中還包括智能穿戴類的終端產(chǎn)品。

　　目前，可穿戴產(chǎn)品能大致區(qū)分為耳戴設(shè)備（TWS耳機(jī)等）、腕式設(shè)備（智能手表、手環(huán)等）以及頭戴設(shè)備（AR/VR等）三類。雖然主要面向的應(yīng)用不盡相同，但眼下三類產(chǎn)品卻都處于場景缺乏創(chuàng)新、設(shè)備小型化和長效續(xù)航無法兼顧的瓶頸當(dāng)中。UWB GSUB-0002結(jié)合UWB技術(shù)能夠提升定位精度和SiP能夠?qū)崿F(xiàn)小型化的兩大特性，賦予穿戴類設(shè)備更多的可能性。

　　“利用UWB技術(shù)能判斷準(zhǔn)確的位置信息，在穿戴設(shè)備上實現(xiàn)門禁打卡、員工考勤以及某些場景下的室內(nèi)導(dǎo)航（商場、地下停車場、醫(yī)院等）； 另外SiP的小型化優(yōu)勢可以進(jìn)一步縮小穿戴產(chǎn)品主板尺寸，給電池預(yù)留更大的空間，提升續(xù)航減小尺寸帶來更好的用戶體驗?！?/p>

　　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(yán)苛的應(yīng)用場景，例如：標(biāo)簽。這類產(chǎn)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(jù)悉，UWB GSUB-0002模組依靠G-sensor感知數(shù)據(jù)，可以判斷設(shè)備是否有位置的變動，當(dāng)位置發(fā)生變動時，G-senor會通知主控進(jìn)行定位數(shù)據(jù)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(tài)，從而節(jié)約功耗，延長紐扣電池的工作時間。