UWB汽车数字钥匙产业链详解

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汽车钥匙经历了机械钥匙、遥控钥匙、PEPS(无钥匙进入/启动系统)、数字钥匙(分为 NFC/BLE/UWB三种技术)四个阶段。

数字钥匙——把钥匙做到手机里变成虚拟钥匙,取代实体智能钥匙:数字钥匙有NFC钥匙、BLE钥匙、UWB钥匙三种技术路线。

RF, 射频, UWB

其中,UWB的定位精度和安全性均高于蓝牙,定位覆盖范围大于NFC,因此是实现汽车数字钥匙最优的技术。

UWB汽车钥匙

UWB (超宽带) 钥匙:在20米范围内可以先用蓝牙扫描手机进行蓝牙连接和身份认证以及蓝牙粗略测距;在10-20米范围就可以开启UWB锚点的方位和测距功能,在3-10米的范围内设置为迎宾区,可触发车辆进行迎宾功能的车灯打开或者喇叭提示,方便车主找车。

走到距车6米的距离时,车内照明自动开启;当走到1-3米的范围内可以设置为解锁区,可自动解锁车门,自动调节座椅高度,后视镜折叠自动开启;当车主进入到车内,车内UWB锚点扫描到手机UWB信号时,按下启动可以实现车辆的启动(扫描不到则无法启动)。

1.定位精度:蓝牙主要是靠识别信号的强弱来测距,所以定位的精度较低一般是1-3米,10m以外蓝牙定位就没有精度可言了,因此定位精度低是蓝牙钥匙最大的缺陷; UWB主要通过TOF来测距,因此定位精度高,可达到10-30cm,可以实现厘米级定位。

2.定位覆盖范围: NFC只能在离感应设备1- 2cm刷卡(或者刷手机)感应,作用距离十分有限;蓝牙只能在10m之内达到相对可靠的定位效果,现有蓝牙钥匙能做到10米定位范围已经非常不容易了;而UWB能很轻松做到10米以上厘米级定位,能够实现迎宾、照明开启等更多功能。

3.安全性: PEPS、蓝牙、NFC都面临的问题是不能防止中继攻击一但是 UWB信号中加入了安全时间戳,只有与接收端的滚码相匹配后才能得到对应的时间戳,进而解锁车辆,极大地提升了UWB数字钥匙的防中继攻击能力;另外因为UWB能在米范围内精确定位钥匙位置,系统也会判定车钥 匙不在有效范围内,如此一来攻击者便无法对系统进行欺骗。

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行业现状

1.2022年成为UWB数字钥匙应用元年。

由于“CCC标准制定完毕+手机UWB渗透率提升“的推动,高端车型装配UWB数字钥匙逐渐成为趋势,2022年成为UWB数字钥匙应用元年。

CCC标准在2021年7月正式发布。手机厂商从 2019年开始相继推出搭载UWB技术的机型。

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2.2021年数字钥匙前装渗透率达到14%,2022前三季度前装渗透率已经突破20%。

PEPS在新车中的装配率在2019年已经达到84%,2020年开始,汽车数字钥匙将对PEPS系统逐步替代,根据佐思汽研数据,2020年汽车数字钥匙渗透率约3.4%。根据高工智能汽车数据,2021 年中国市场(不含进出口)乘用车前装标配数字钥匙上险量为285.19万辆,同比增长191.58%; 2022数字钥匙前装搭载率达到13.98%; 2022年1-8 前装渗透率达到20.91 %;预计在2024年有望达到50%。

3.目前主要制约在于价格偏贵

UWB+BLE目前价格大约659元,目前主要制约在于价格偏贵+手机UWB搭载率不足,但是其安全性、定位精度、作用范围均明显好于NFC和 BLE,我们认为2022- 2025年UWB将率先在25万价位以上车型中逐渐标配,预计2025年渗透率将达到20%。

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细分赛道

1.硬件部分:控制器+天线

UWB+BLE钥匙BOM成本大约461元,售价大约659元:一套UWB汽车钥匙系统由1个PEPS控制器+N个UWB锚点构成。UWB常见的车端硬件架构有两种方案:

1)“车外4+车内1”:将4个UWB锚点布置在车外前后保险杠两侧,车内锚点布置在中控位置。

2)“车外0+车内4”:在车内B柱两侧和前后挡 风玻璃处安装4个UWB锚点。UWB 锚点中的UWB天线可以用陶瓷天线,也可以用PCB天线,使用陶瓷天线的效果好于PCB天线。但是UWB的测距功耗很高,无法像蓝牙一样进行无间断的广播和连接,因此UWB的测距功能建立在蓝牙连接的基础上,因此车身控制器BCM中还有一个BLE蓝牙通信模块。

BLE后面将会替代RF实现远距离遥控功能; UWB将会替代LF用作近距离通信以及测距定位; NFC将会替代 IMMO用于近距离(10cm) 解锁和开启发动机(可无电使用)。

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2.软件部分

除了硬件,汽车数字钥匙软件包括车端软件组件、手机APP、车厂云端数字钥匙管理平台三个方面,其中车端软件组件最为核心,而定位算法和信息安全软件能力是核心中的核心。车端软件组件包括蓝牙连接、钥匙管理、定位算法、信息安全模块等。

UWB为了通过增加功能应用提升性价比从而降低系统整体成本,还拓展了脚踢雷达、车内活体检测、AVP三大方面的应用。用UWB技术路径实现3个功能(数字钥匙+脚踢雷达+CPD),目前整体车端软硬件BOM成本现在大概100美金,2025年可以降低到70美金。

1) CPD车内儿童存在检测:欧洲新车评估计划 (E- NCAP)决定从2023年开始将车内儿童存在检测(CPD, Child Presence Detection)纳入测评车的评分系统

2)替代脚踢雷达,UWB是全向天线灵敏度很高,并且可以在30m范围内能够做到厘米级精度,体验比传统方案好很多。

3) AVP: 车位级导航是UWB明确应用方向,车和充电桩之间相互配合,无感支付都是利用UWB的能力。目前上汽乘用车、上汽大通、上汽通用、上汽通用五菱、比亚迪、北汽、德赛西威、百度、中兴、华为、纵目、驭势等企业相继与中电昆辰建立了合作关系,并且也得到了,上汽两款AVP车型的定点,其他整车厂的AVP定点工作也正在开展中。

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产业链

1.上游的BLE/NFC/UWB芯片

上游主要关注车规级BLE芯片、NFC芯片、UWB芯片国产替代机会,上述三种车规级芯片在2025年全球市场规模约7亿美元,对应天线市场规模约1亿美元。车规级BLE芯片以NXP KW38为例单片价格大概3.5美金;车 芯片以NXP NCF3320为例单片价格大概7美金; 级UWB芯片以NXP NCJ29D5为例大约4美金; MCU以NXP S32K144为例单片价格大概3美金。

UWB芯片,2025年全球车规NFC芯片市场规模约3亿美元,芯片环节没有A股上市公司,国内都是初创公司在研发,目前可用车规级UWB芯片仅NXP一家能够提。全球只有三家公司拥有UWB单芯片技术,苹果、NXP、QORVO-其中在汽车领域上游UWB芯片呈现NXP一家独大竞争格局;手机领域第三方供应商以NXP和QORVO两家供应商为主,苹果自研。

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2.中游的硬件与软件

1) 软件

在软件方案商份额方面:银基、Pektron、捷德排名2021年中国汽车数字钥匙软件市场份额前三位,合计占据42.89% (数据来源:高工智能汽车)。其中前装搭载银基数字钥匙方案的新车交付量为62.7万辆,2022年1-8月市场份额占上21.99%,排名第一;捷德是总部位于德国的公司,业务覆盖钞票生产和处理、网络安全、身份识别系统、行业数字化及智能车联解决方案。

软件未来竞争格局变化判断:汽车数字钥匙由于需要大量标定工作,因此定制化程度比PEPS系统高,对供应商服务能力要求增加,本土厂商相比海外大厂而言在服务上会做得更好;另外国内厂商对于数字钥匙推广上,相较海外厂商更为积极这两方面因素提升了国产厂商在数字钥匙软件市场增加份额的机会。软件部分由车企自研、软硬件全栈方案商、车联网安全软件供应商、数字钥匙完整软件方案商、手机厂商等提供。

2)硬件

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在硬件Tier1份额方面:大陆集团、KOSTAL 、Pektron排名2021年中国汽车数字钥匙硬件市场前三位(数据来源:高工智能汽车)。远期具备车身域控制器能力的产商将获得硬件绝大部分价值量。大陆集团是BCM、 PEPS的双料冠军,而且是车身域控制器的第一名,预计未来仍然是国内汽车数字钥匙市场的份额第一名;中短期看,数字钥匙硬件仍然以原PEPS、BCM供应商为主,但国产厂商份额会呈现上升趋势。

 

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