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隨著智能電視、家電、手錶等各種連網設備雨後春筍般推出,物聯網已逐漸融入我們的生活,然而,你是否發覺目前使用體驗仍然不足,大多只能透過手機開啟相對應的 APP 手動做簡單操控?又或是用智能音箱語音操控?這篇報告將介紹一種可能實現真正萬物互聯的傳輸技術:UWB(Ultra Wideband,超寬帶數據傳輸),看完這篇報告,你將了解以下幾件事:

  1. 什麼是 UWB?有什麼優勢?
  2. UWB 應用場景及未來市場規模
  3. UWB 相關供應商誰受惠?

 

什麼是 UWB?有怎樣的發展歷史?

UWB(Ultra Wideband,超寬帶數據傳輸)為一種無線載波技術,其特色為透過 ToF(Time of Flight,飛時測距,註 1)在大頻寬傳輸數據。

註 1:ToF 為一種雷射技術,可參考 <【關鍵報告】未來的市場,3D 感測產業介紹>

UWB 並不是新技術,早在 1960 年就已由美國軍方提出並應用在國防、軍事領域。一直到 2000 年,各國政府才重新制定基於 802.15.3a 標準的舊 UWB 規格,當時制定的目的主要是想成為 USB、HDMI 的替代技術,但最後卻因成本太高且缺乏標準化無疾而終。

隨後於 2004 年,各國又制定了基於 802.15.4a/z 標準的新 UWB 規格,並一直沿用到現在。新標準的重點聚焦在提供高頻寬傳輸速度及公分級的定位準度,但在 5G 出現前,UWB 一直缺乏適合的應用場景,導致其只被應用在工業、倉儲等 2B 的小眾領域。

不過在 2019 年 iPhone 11 宣布搭載 UWB 晶片後,沉寂已久的 UWB 又開始被市場關注,其後如三星、小米等公司也陸續推出搭載 UWB 的旗艦機及週邊產品,似乎宣誓了 UWB 商用化的到來。在了解 UWB 的發展歷史後,再來讓我們從 UWB 的優勢、應用以及市場三個角度來分析其將如何扮演 5G、物聯網時代的關鍵角色。

 

UWB 相較其他傳輸技術有什麼優勢?

目前比較常用的傳輸技術有藍芽(Bluetooth)、Wi-Fi、Zigbee 及 GPS,每種都有各自的特色,例如藍芽、Zigbee 用在電子設備資料傳輸、Wi-Fi 用來上網、GPS 則作為室外導航。而和前四者相比, UWB 擁有以下優勢:

1. 高頻寬、低干擾:頻段在 3~10 GHz (相較藍芽、Zigbee 為 2.4G),傳輸速度可達 100Mbps 以上,擁有速度優勢,且目前僅有 Wi-Fi 6E 與其頻段相似,相比處在擁擠頻段的藍芽、Zigbee 來說較不會被干擾。

2. 高精準度:相較其他傳輸技術為公尺級定位,可靠度約 70%,UWB 可做到公分級定位,且可靠度高達 98%。

3. 高安全性:UWB 使用 ToF 技術,以測量電磁波傳播時間為主,並不會紀錄訊號內容,因此安全性也相對較高。

不過,UWB 的限制在於功耗及成本較高,例如目前其 ASP(平均售價) 約 5 美元,明顯高於藍芽的 1 美元。但由於 UWB 是以 ToF 的 SoC(系統單晶片)為主,製程難度相對簡單,研究團隊認為未來一旦商用化,隨著出貨量的放大成本就有望快速降低。

綜合以上特點,可發現 UWB 很適合用在要求高精準度、且距離不能太長的場景,而物聯網、車聯網的興起剛好就是最適合 UWB 的戰場。

註 2:關於 ToF 工作原理,可參考 <【關鍵報告】未來的市場,3D 感測產業介紹>

Source:Qorvo

Source:富果研究部、EDN Taiwan

能怎麼想像 UWB 未來應用?市場成長潛力有多大?

目前物聯網大多是以藍芽或 Wi-Fi 實現,但礙於精準度限制,體驗場景大都是使用者必須從手機找到相對應的 APP(例如米家 APP)來選擇裝置並手動操作,或是透過語音助理進行,整體過程並不直覺,且缺乏與物品互動的雙向反饋。

然而,若藉由 UWB 高精準度的特性,未來的物聯網體驗將可實現在不用開啟手機的情況下,直接以指向的方式無線控制智能設備,例如直接將手機指向電視,電視就會自動打開、轉台,指向音箱就會自動播音樂、調音量,靠近大門、車門就會自動解鎖等。此外,也能用在通過大眾運輸閘門、零接觸感應付費、AR/VR、自駕車系統等功能,應用非常廣泛。(更多實際應用場景可參考 Qorvo小米的概念影片)

研究團隊認為,目前受限於基礎設施尚未完善,物聯網還停留在過渡階段,體驗也並不好。但隨著 UWB 的普及,將有望成為完善物聯網體驗的最後一塊拼圖。至於我們該如何衡量 UWB 普及的速度,可以從手機品牌商對 UWB 的導用率及態度來衡量。

其實 2019 年蘋果就已在 iPhone 11 搭載了自研的 UWB(晶片名為 U1)晶片,並於發佈會中提到這將是 UWB 應用的開端,但當時應用場景還只有自家的 AirDrop,其他並未有太大著墨。

但隨後蘋果陸續發佈多款搭載 UWB 的產品,包括 Apple Watch 6、HomePod Mini 及主打尋物功能的 AirTag,且也開始在發表會勾勒 UWB 的應用場景。從近期動作來看,判斷蘋果已將 UWB 作為物聯網的重要戰略佈局。

而根據過往經驗,蘋果的創新通常會引起潮流,並帶動其他廠商相繼跟隨。事實也反映在三星的 S21、Note 20 Ultra 旗艦機開始搭載,並推出類似 AirTag 的 Galaxy SmartTag+;而中國廠商方面,小米也在近期發布的 Mix 4、小米電視大師及 Sound 音箱搭載,並花一定時間解說 UWB 的應用場景。從大廠們的動作看,可判斷 UWB 已成為下一代智能手機,甚至物聯網設備的標配。

Source:蘋果發佈會

Source:RedTom

Source:小米

市場規模方面,根據統計,過往幾年全球的 UWB 晶片總出貨量僅不到 1,000 萬顆,但目前每年智慧型手機出貨量就有 13~14 億台、汽車出貨量則約 7,000 萬台,更別說尚在起步階段的智能家居及穿戴式設備在 2020 年出貨量就分別達 10 億台、5 億支。一旦商用化,能想像將來每台設備都須搭載至少一個 UWB 晶片,那 UWB 的市場需求就將是從 0 到有的爆發性成長。

從第三方觀點佐證,根據研調機構 Techno Systems Research 預測,2021 年全球搭載 UWB 的設備出貨量將超過 2 億台,2027 年則超過 12 億台,6 年成長超過 6 倍;且在手機、智能居家、汽車的滲透率將分別達 50%、 17% 及 23%。另從市場規模來看,根據天風證券預測,全球 UWB 市場規模將由 2018 年 30~41 億美元增長到 2022 年的 123~164 億美元,四年 CAGR 超過 40% ,整體市場成長潛力極大。

Source:Techno Systems Research

 

UWB 相關供應商誰受惠?

最後,來看看有哪些相關供應鏈可以受惠。UWB 供應鏈主要包括上游晶片廠、中游的模組、標籤廠及終端的品牌廠,目前技術主要掌握在歐美 IDM 廠手裡,其中又以蘋果佈局最為完善,但蘋果的晶片僅搭載在自家設備並未對外銷售。因此目前第三方晶片市場玩家主要以 Qorvo、NXP(恩智浦)及英國 Ubisense 為主。

其中 Qorvo 為射頻晶片 IDM 廠(註 3),透過在 2020 年以 4 億美元先後收購全球最大的 UWB 廠 Decawave 及 Decawave 的軟體合作商 7Hugs Labs,一舉成為 UWB 龍頭廠商,目前市佔率達 90% 以上。(射頻與 UWB 原理相近,都屬於類比 IC,因此射頻廠商能更有效整合 UWB 技術)

註 3:關於射頻技術及產業介紹,可參<【關鍵報告】白話文詳解 5G 產業,有哪些投資機會?>

且 UWB 製程雖不困難,但在研發及算法優化方面卻較為複雜,加上關係到安全問題(如車用解鎖、支付等),因此需要較長認證期,有一定的進入門檻。

而 Decawave 的 DW1000 為目前唯一符合 UWB 新標準的晶片,擁有先進者優勢。且配合 Qorvo 在晶片端的整合能力,及與手機品牌客戶(小米、三星等)已有緊密合作關係,未來將可把 UWB 與其他 RF 產品整合成完整 SiP(系統級封裝),並更快打入現有客戶供應鏈,因此預計未來幾年 Qorvo 將成為非蘋陣營的主要 UWB 供應商。

根據調查,目前 Qorvo 的 UWB 晶片出貨量約 1,800 萬顆,以一顆約 5 美元的 ASP 計算,僅貢獻其約 1 億美元營收,營收佔比 2.5%,整體貢獻仍小。但以前述分析來看,UWB 成長空間仍然極大,未來若 Qorvo 能保持領先地位,那麼將有較大的成長空間。

而另一間大廠 NXP 則為車用晶片大廠,其 UWB 主要也聚焦在車用領域,不過近期也打入三星 Note 20 Ultra 供應鏈,未來成長潛力也值得期待。

至於中國及台灣供應鏈普遍都剛起步,技術與歐美大廠仍有明顯差距。但仍可關注瑞昱(市:2379)聯發科(市:2454)等 IC 設計晶片大廠後續在此領域的發展,代工方面則可關注第二代半導體的代工廠商如穩懋(櫃:3105)宏捷科(櫃:8086)。(UWB 晶片基板為第二代半導體 GaAs)

Source:富果研究部

 

結論

從近期各大手機廠的發佈會判斷,UWB 已成為下一代智慧型手機的標配,且將在物聯網世界扮演舉足輕重的角色,未來需求將是從無到有的爆發。

而隨 UWB 商用化成熟,也將有越來越多競爭者加入,但由於 UWB 認證期及整合難度都較高,有一定的進入門檻,因此預計目前掌握市場超過 90% 市佔率的 Qorvo 將是最直接的受惠者,而 NXP 作為車用方面領頭羊,也將明顯受惠。

不過目前 UWB 的市場規模仍小,預計實質營收貢獻要未來幾年才會逐漸顯現。而後續也需持續追蹤 UWB 在個別手機品牌的導用狀況,觀察是否能由旗艦機滲透到中階機種,再滲透到智能家電、電視、汽車等周邊商品。

 

自我揭露與聲明:

本人/本撰寫相關團體( 以下簡稱我 )目前持有本文提到之股票的多方部位,但預計不會在未來 72 小時內增加持股。我與本文所提到的公司沒有商業關係,撰寫本文僅為分享,並無收取任何報酬。本文之資訊僅供分析參考,不保證內容之完整性與正確性,也不構成任何買賣有價證券之要約或宣傳。

 

責任編輯:邱翊雲(合格證券投資分析人員)

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Author

Fugle 富果投資研究員 / 台大財金系畢業 / Min 的投資說書小棧版主
台、政、清、交、成大等各校課程講師
私募基金、商業銀行工作經驗
持有高級證券商業務員、投信投顧業務員證照、 通過 CFA Level 1
堅信價值投資,並從產業及財報分析出投資機會
一個愛投資同時熱愛歷史的自我實現者