苹果Airtag能否带火UWB？

转载：本文来自微信公众号“半导体行业观察”（ID:icbank），作者：李飞，转载经授权发布。

呢排，苹果发布‌其用于定位嘅Airtag。Airtag嘅发布一啲都唔让人意外，事实上喺苹果之前发布嘅iOS系统更新度，早已经预示‌Airtag嘅出现，而而家嘅正式发布则让我哋睇到‌其具体嘅硬件形态。 

根据苹果公布嘅消息，Airtag上嘅芯片至少会包括：（1）蓝牙，（2）加速度计，（3）UWB（自研U1芯片），（4）NFC，（5）扬声器以及用于控制嘅MCU。Airtag预期电池使用时间可达一年以上，我哋认为这是整体系统优化嘅结果。根据Airtag目前公布嘅信息，我哋认为Airtag嘅工作方式如下： 

喺常规情况下，Airtag和用户嘅第啲苹果设备（如iPhone）处于同一个地理位置（例如都喺度用户嘅家中）。喺呢种情况下，Airtag主要使用蓝牙和iPhone进行交互。Airtag会定期用蓝牙和iPhone进行通信，用以获取家阵时嘅GPS地理位置。Airtag上嘅加速度计则可以根据Airtag有没有移动来进一步降低Airtag和iPhone之间嘅蓝牙交互频率，例如当Airtag一直没有被移动则降低蓝牙通信频次来省电。

当用户需要做精确定位时，使用UWB。UWB可以实现亚米级别嘅定位精度，从而帮助用户揾到Airtag嘅精确位置。

当Airtag和用户iPhone距离较远时（即蓝牙无办法连接时），iPhone将显示Airtag上次成功连接时嘅地理位置喺地图上，用户可以根据该位置去寻找Airtag。此外，喺Airtag被人移走嘅情况下，Airtag还可以使用蓝牙同附近嘅第啲iPhone连接，从而用户可以使用Find My网络来通过第啲iPhone来定位Airtag嘅地理位置。

最后，第啲人发现遗失嘅Airtag时，可以通过NFC去扫描Airtag并将信息提供畀苹果。

Airtag背后嘅差异化技术：UWB

苹果嘅Airtag嘅系统设计非常巧妙，佢使用‌多种技术来实现唔同粒粒度嘅定位，同时也加入‌多种省电技巧以延长电池使用时间。但係，Airtag同第啲基于蓝牙定位嘅tag最大嘅区别就喺于使用‌UWB技术实现精确定位，从而提供‌差异化嘅用户体验。 

Airtag背后嘅UWB（超宽带）技术并非全新嘅黑科技，而是已经经过‌接近二十年嘅发展。同传统射频系统唔同，UWB将自己嘅信号功率分配喺好宽嘅频谱段中（常常超过1GHz），而喺每一个频点嘅功率都好小，从而避免对第啲无线协议嘅干扰。咁样做嘅好处是UWB可以喺全球唔同嘅地区都可以普适地工作，而无需担心每个地区嘅频谱分配，而正系因为UWB嘅信号带宽好大，因此得名“超宽带”。 

喺时域，UWB信号嘅形式则是短脉冲，根据脉冲嘅发射频率可以分为低频率脉冲（LRP）和高频率脉冲（HRP）两种，分别对应对数据传输率有唔同需求嘅场景。UWB嘅脉冲信号形式和脉冲雷达好像，哩个都系UWB可以用来做定位嘅原因——其原理和雷达一脉相承。UWB定位嘅一大优势是其精确度高。同蓝牙或WiFi等基于射频信号强度来做定位嘅方法相比，UWB计算距离使用嘅原理是飞行时间（ToF），即发送端发射一个信号，接收端喺收到呢个信号之后经过协议定义嘅延迟后再发回畀发送端，咁样发送端只要比较发送和接受信号嘅时间差并乘以光速就能获得发送端同接收端之间嘅距离，从而可以实现亚米级别嘅距离精度。 

此外，UWB配合天线阵列设计，也可以实现高指向性嘅信号传输。我哋认为Airtag中也用‌类似嘅设计，就算用UWB加天线阵列实现高精度指向性定位，从而可以实现目前Airtag使用体验中提到‌定位Airtag嘅具体方位和距离。 

UWB同下一代智能设备

我哋认为，UWB将成为下一代智能设备交互嘅关键协议。 

首先，随住未来智能设备嘅进一步普及，智能设备之间嘅互动也唔剩只局限于数据互联。喺下一代智能设备嘅交互度，智能设备之间嘅物理位置将会成为重要嘅互动要素。苹果嘅Airtag就是基于智能设备之间物理位置互动嘅一个极佳案例，我哋认为Airtag除咗将会催生各类相似功能竞品之外，也将促进智能设备之间基于物理位置嘅互动设计。举例嚟讲，小米已经喺之前推出‌基于UWB技术嘅指向性投屏技术（一指连）。除此之外，好多智能设备之间嘅类似互动也预计将喺未来几年内出现，例如扫地机器人同空气净化器之间基于位置嘅互动等等。而且，随住AR和VR技术嘅进一步普及，呢类基于精确定位嘅互动将会变得越来越重要，例如基于用户喺超市购物区域嘅位置来推送相应广告等，而喺呢啲基于物理位置嘅互动度，UWB将成为最有竞争力嘅核心技术。 

从芯片技术上来睇，UWB嘅芯片端嘅设计门槛并唔算高。UWB嘅无线收发部分主要是脉冲收发，其设计复杂度远低于4G、5G等蜂窝网络嘅无线通信部分。目前，Nordic，NXP和ST等都可以供货UWB模组，未来随住UWB喺智能设备中获得越来越多嘅应用，预计中国芯片供货商将会崛起。 

最后，我哋来分析一下基于UWB技术做物理位置用户体验嘅市场格局：究竟会是类似蓝牙嘅开放式生态（即唔同公司推出嘅产品可以使用UWB技术互相感知物理位置），仲要是会是生态内互动？我哋更倾向于后者，即生态内互动。我哋认为，UWB提供嘅设备间基于物理位置嘅互动用户体验度，每个设备嘅特性非常重要，必须仔细根据每个设备嘅功能来设计互动才能实现较好嘅用户体验，呢也就更倾向于生态内互动，而非开放生态。 

基于此，我哋预计中国智能设备行业将会成为使用UWB嘅重要力量，我哋认为好多基于UWB嘅新用户体验也将会由中国嘅厂商首先提出。如前所述，UWB将会成为智能设备之间互动嘅重要技术，同时我哋也认为UWB做设备交互将会主要出而家同一智能设备生态内部，例如苹果嘅Airtag只能喺苹果生态中使用，而并唔可以和安卓设备互动（除咗NFC扫码报告捡到嘅Airtag之外）。

因此，拥有较为完整智能设备生态嘅公司将会更倾向于使用UWB做生态内产品之间嘅互动，而小米、华为等目前拥有全球领先智能设备生态嘅中国公司也将同苹果一齐引领基于UWB用户新体验嘅潮流。由于UWB芯片设计复杂度并唔高，而更考验功力嘅其实系用户体验和系统算法设计，因此我哋认为华为、小米等中国公司好有可能喺未来会有自研UWB芯片计划，通过自研嘅UWB芯片搭配独特嘅算法来提供具有差异化嘅用户体验。

咁样一来，就会形成“拥有智能设备生态嘅公司需要基于UWB嘅用户体验 -> 拥有智能设备嘅公司自研UWB技术提供差异化用户体验 -> 拥有智能设备生态嘅公司迭代催生下一代基于UWB用户体验”嘅循环，从而让智能设备生态类公司成为基于UWB技术嘅物理交互用户体验嘅主要推动力。有趣嘅是，目前全球智能设备生态积累最深嘅苹果、小米和华为都有自己嘅汽车计划，而UWB又恰恰是下一代无线车钥匙嘅主流技术。

因此，我哋认为呢啲公司将进一步将汽车纳入其UWB技术嘅应用范围内，同时我哋预期喺未来也将会睇到越来越多UWB技术进入消费者嘅视野。