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什么是數(shù)字鑰匙？
隨著“新四化”席卷汽車產(chǎn)業(yè)，在乘用車智能化和網(wǎng)聯(lián)化的驅(qū)動下，汽車鑰匙快速邁入數(shù)字化時代，帶來了極大的靈活性和便利性。數(shù)字車鑰匙系統(tǒng)由車端數(shù)字鎖芯和數(shù)字車鑰匙組成，通過NFC、藍牙、UWB等技術，實現(xiàn)“無鑰匙”進入、啟動、鎖車等功能，并支持遠程車輛控制。
汽車數(shù)字鑰匙經(jīng)歷了三代發(fā)展，UWB憑借安全性和厘米級定位精度成為第三代數(shù)字鑰匙的關鍵技術，目前僅少部分車型搭載。UWB數(shù)字鑰匙方案通常結合UWB、BLE和NFC三種技術，先用藍牙進行身份認證和粗略定位，靠近車輛后（十幾米內(nèi)）再用UWB錨點進行實時測距和定位。利用UWB技術的高精度定位特性，在地下車庫等信號不佳的地方加裝UWB基站，可通過復用車端UWB錨點來實現(xiàn)對車端傳感器的補盲，準確定位AVP場景。
CCC聯(lián)盟數(shù)字鑰匙標準迭代，來源：Car ?Connectivity Consortium
UWB是一種使用1GHz以上頻率寬帶的無線通信技術，通過納秒至皮秒的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸速率可達幾百兆比特每秒。UWB技術具有定位精度高、抗干擾能力強、安全性好、傳輸速度快、功耗低等優(yōu)點，但早期在短距離無線傳輸及可穿戴設備領域未得到大規(guī)模應用。UWB技術共存性強，車端頻段范圍為6-8GHz，與其他無線技術干擾沖突的概率低。在汽車應用上，對比NFC和藍牙，UWB的安全性和定位精度優(yōu)勢明顯，達到厘米級定位，且測距序支持8000個安全位，極大提升數(shù)字鑰匙的安全性。
1960年UWB技術被提出，最早用于軍事領域，2013年逐漸應用于公安、倉儲、物流、醫(yī)院、工廠和煤礦等領域。2019年蘋果在iPhone 11系列上配備UWB技術，開始被更多設備應用。2021年7月，CCC聯(lián)盟發(fā)布支持UWB技術的第三代數(shù)字鑰匙核心技術規(guī)范，2022年寶馬、蔚來等車企率先搭載UWB數(shù)字鑰匙，隨后大眾、比亞迪等車企也推出搭載UWB數(shù)字鑰匙的車型。
數(shù)字鑰匙元年之后，迎來快速發(fā)展
數(shù)字鑰匙發(fā)展關鍵里程碑，來源：與非研究院整理
數(shù)字鑰匙技術的演變反映了汽車行業(yè)在智能化和便捷性方面的不斷追求和進步。從2014年首次亮相到2027年預計達到數(shù)十億美元的市場規(guī)模，數(shù)字鑰匙已逐步成為智能汽車的標配。
2014年，特斯拉Model S和比亞迪G5率先推出了藍牙數(shù)字鑰匙。然而，這一初期版本仍需要手動點觸操作，類似于數(shù)字化的按鍵遙控鑰匙。這一階段，數(shù)字鑰匙更多地被視為傳統(tǒng)物理鑰匙的補充，而非替代品。
轉(zhuǎn)折點出現(xiàn)在2017年，特斯拉Model 3取消了實體鑰匙，僅配備NFC卡片鑰匙和手機藍牙鑰匙，實現(xiàn)了自動感應，無需手動操作。這一改進標志著數(shù)字鑰匙進入了“無感時代”，大大提升了用戶體驗，數(shù)字鑰匙開始真正成為智能汽車的標配。
2020年4月，比亞迪率先發(fā)布符合ICCE標準的NFC車鑰匙，這是數(shù)字鑰匙技術標準化的重要一步。隨后在2021年1月，ICCE發(fā)布了數(shù)字鑰匙總體、藍牙和NFC技術規(guī)范，為行業(yè)統(tǒng)一標準奠定了基礎。同年4月，上汽名爵發(fā)布了符合ICCE標準的藍牙無感車鑰匙，進一步推動了數(shù)字鑰匙的普及和應用。
2021年9月，問界汽車推出了首個集成NFC和藍牙功能、手機和穿戴設備雙融合的一體化車鑰匙，這是數(shù)字鑰匙技術的一次重大突破。2021年同樣是蔚來汽車發(fā)布ET7的重要年份，這款車成為全球首款搭載UWB數(shù)字鑰匙的車型，進一步提升了數(shù)字鑰匙的精度和安全性。
2022年被稱為UWB數(shù)字鑰匙落地元年，這一年多個品牌如吉利極氪、比亞迪騰勢D9、問界、蔚來汽車等紛紛加入UWB數(shù)字鑰匙的行列。UWB技術的應用不僅提高了車輛進入和啟動的便捷性，還通過高精度定位和個性化服務，顯著提升了用戶體驗和車輛安全性。
進入2023年，數(shù)字鑰匙技術迎來了爆發(fā)式增長。高工智能汽車研究院數(shù)據(jù)顯示，2023年中國市場（不含進出口）乘用車前裝標配數(shù)字鑰匙的交付量達704.3萬輛，同比增長52.48%，數(shù)字鑰匙的搭載率升至33.35%，其中藍牙方案占比超過90%。與此同時，科世達、西安聯(lián)乘和聯(lián)電（UAES）成為UWB硬件供應商市場份額的前三位。
2023年12月，首個ICCE UWB車鑰匙開始商用，標志著UWB技術在數(shù)字鑰匙領域的進一步成熟。2024年，問界M9發(fā)布了UWB數(shù)字鑰匙“迎賓系統(tǒng)”，進一步展示了UWB技術在汽車領域的應用潛力。同年，ICCE與國際星閃聯(lián)盟聯(lián)合發(fā)布了星閃數(shù)字車鑰匙，數(shù)字鑰匙技術不斷推陳出新。
根據(jù)ICV Tank的預測，到2027年，UWB數(shù)字鑰匙的市場規(guī)模將達到22.56億美元，全球UWB出貨量將超過12億個，年復合增長率超過30%。預計到2025年，中國乘用車市場的數(shù)字鑰匙裝載率將超過50%。
2021-25E中國乘用車數(shù)字鑰匙車端硬件模塊市場空間測算，資料來源：中汽協(xié)，高工智能汽車，佐思汽研，TSR，貿(mào)澤電子，中金公司研究部
數(shù)字鑰匙系統(tǒng)方案除NFC、BLE、UWB模塊外，還包括MCU、數(shù)字鑰匙管理平臺等其他硬件與軟件。清研智行估測，車端UWB數(shù)字鑰匙系統(tǒng)單車價值量約為1000元。按“市場規(guī)模=UWB方案單車價值量×汽車銷量×數(shù)字鑰匙滲透率×UWB方案占比”的邏輯測算，至2025年UWB數(shù)字鑰匙方案市場空間在悲觀、中性、樂觀假設下，分別有望達27、40、54億元。
數(shù)字鑰匙相關應用
數(shù)字鑰匙不僅是開關車門的工具，更是車廠與消費者交流的窗口。數(shù)字鑰匙以App的形式呈現(xiàn)，提升了App的日活率，增加了用戶粘性和主機廠與消費者的互動。車企可以通過數(shù)字鑰匙的窗口，了解消費者需求，提升用戶體驗，并為汽車互聯(lián)網(wǎng)更多應用提供可能。根據(jù)目前的商用情況，數(shù)字鑰匙展示的應用場景包括：
清研智行智能進入方案，來源：清研智行官網(wǎng)
無感智能入車體驗
無感智能入車體驗是通過數(shù)字鑰匙技術實現(xiàn)的，車輛會根據(jù)車主的位置自動進行解鎖和迎賓操作。當車主進入車輛迎賓區(qū)（3-10米范圍內(nèi)）時，車輛會自動打開車燈迎接車主；進入解鎖區(qū)（1-3米范圍內(nèi)）時，車門自動解鎖，同時轉(zhuǎn)向燈閃爍并短笛鳴響迎接車主入座。這種無感智能的體驗不僅提升了用戶的便捷性，還增加了車輛的科技感和用戶滿意度。
車輛共享
數(shù)字鑰匙在車輛共享場景中發(fā)揮了重要作用，尤其是在汽車出借、汽車租賃和車隊管理等方面。通過手機小程序，車主可以輕松完成鑰匙分享，避免了傳統(tǒng)機械鑰匙和遙控鑰匙必須與車主見面或通過郵寄的繁瑣步驟。數(shù)字鑰匙不僅簡化了借車流程，還可以讓車主限定車輛使用時間、速度和功能，并實時查詢車輛軌跡，保證車輛出借后的安全性和管理性。
自動泊車
在搭建有UWB基站網(wǎng)絡的停車場中，車端UWB模塊與停車場UWB基站通信，通過計算車輛位置和高精度地圖，實現(xiàn)自動泊車功能。這種自動泊車系統(tǒng)不僅提升了停車效率，還減少了因人為操作造成的停車困難和碰撞風險，極大地優(yōu)化了用戶的停車體驗。
汽車生活
基于“定位+通信”的底層原理，車端模塊與外側模塊進行能量或數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)車輛無線充電和免下車支付等功能。例如，車主可以在停車時通過UWB技術實現(xiàn)車輛的無線充電，無需下車即可完成支付操作，大大提升了用車的便利性和智能化水平。
展望未來，數(shù)字鑰匙還將落地更多應用場景，來源：佐思汽研，中金公司研究部
UWB技術在汽車領域的需求日益旺盛，除了數(shù)字車鑰匙外，還在雷達應用、車輛室內(nèi)導航、智慧交通、自動泊車和智能座艙娛樂系統(tǒng)等方面展現(xiàn)潛力。而針對數(shù)字鑰匙領域，具體的應用場景包括：
無鑰門禁/無鑰啟動
通過UWB技術，車輛可以實現(xiàn)精準定位和無鑰啟動功能。車主只需攜帶UWB鑰匙扣或智能設備，車輛即可自動識別車主位置并解鎖車門、啟動發(fā)動機。這種無鑰門禁和無鑰啟動功能，不僅方便了車主的日常用車，還提升了車輛的安全性和智能化水平。
車內(nèi)兒童檢測（CPD）
UWB技術在車內(nèi)兒童檢測方面具有獨特優(yōu)勢。通過車內(nèi)的UWB錨點，可以實現(xiàn)對車內(nèi)兒童的檢測，避免兒童被遺忘在車內(nèi)的危險情況。這一功能在全球范圍內(nèi)逐步成為汽車安全的標準配置，為兒童的出行安全提供了有效保障。
車外人員接近檢測
UWB技術還可以實現(xiàn)車外人員接近檢測功能。當有人員接近車輛時，UWB系統(tǒng)可以迅速識別并做出反應，如解鎖車門或警示車主。這一功能提升了車輛的安全防護水平，防止?jié)撛诘陌踩{。
車內(nèi)人和動物檢測
利用UWB技術，車輛可以實現(xiàn)對車內(nèi)人和動物的檢測。例如，當車內(nèi)有人或?qū)櫸镂聪萝嚂r，UWB系統(tǒng)可以檢測并提醒車主，避免因遺忘而造成的安全隱患。這一功能在提高車輛安全性的同時，也提升了用戶的用車體驗。
自動代客泊車
通過UWB技術，車輛可以在特定區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)自動泊車功能。在停車場中，車端UWB模塊與停車場的UWB基站進行通信，精確計算車輛位置，并結合高精度地圖，實現(xiàn)自動泊車。這一功能不僅提高了停車效率，還減少了因停車而造成的交通擁堵。
自動支付
利用UWB技術，車輛可以實現(xiàn)自動支付功能。車主在通過收費站或停車場時，無需下車即可完成支付操作，大大提升了支付的便捷性和效率。這一功能在提高用戶體驗的同時，也促進了智能交通的發(fā)展。
后備箱自動打開
UWB技術還應用于后備箱自動打開功能。相比傳統(tǒng)的電容式感應器，UWB技術可以提供更高的靈敏度和更好的用戶體驗。當車主接近車輛后備箱時，系統(tǒng)可以自動感應并打開后備箱，方便車主存取物品。
UWB在數(shù)字鑰匙中的功能及應用
四種數(shù)字鑰匙技術對比
數(shù)字鑰匙主要技術對比，來源：與非研究院整理
數(shù)字鑰匙技術在汽車領域的發(fā)展，主要涉及BLE、RF和UWB三種技術，近年來又出現(xiàn)了同樣基于超寬帶技術開發(fā)的星閃技術。與非研究院對比了這幾種不同技術的特點以及在數(shù)字鑰匙應用中的差異：
- BLE（低功耗藍牙）技術
BLE技術是一種常用的短距無線通信技術，功耗低，僅為經(jīng)典藍牙的1%-50%。根據(jù)SIG聯(lián)盟數(shù)據(jù)，2021年藍牙設備出貨47億個，其中20%為“純BLE方案”，65%為“BLE+經(jīng)典藍牙方案”。BLE技術被廣泛應用于智能手環(huán)、智能家居等低功耗場景。
技術特點：
功耗低：非常適合長時間工作的設備。
定位技術：利用RSSI（接收信號強度指示）值進行定位，RSSI值與距離呈正相關。多個藍牙模塊的RSSI值交點可判斷數(shù)字鑰匙位置。
優(yōu)點：
低功耗：適合長期工作且能耗較低的設備。
廣泛應用：已經(jīng)被大量設備采用，技術成熟。
缺點：
精度較差：RSSI值定位誤差較大，精度在分米級。
安全性低：容易受到中繼攻擊影響，存在安全隱患。
- UWB（超寬帶）技術
UWB是一種新型的近距離無線通信技術，使用極寬的頻譜帶寬進行數(shù)據(jù)傳輸，帶寬至少為500 MHz，工作頻率范圍通常在3.1 GHz到10.6 GHz之間。UWB在智能汽車領域主要用于提供數(shù)字鑰匙功能。
技術特點：
高精度：厘米級定位精度，抗干擾能力強。
安全性高：難以檢測其信號，安全性更高。
低功耗：功率頻譜密度低，接近自然噪聲。
優(yōu)點：
定位精度高：能夠?qū)崿F(xiàn)厘米級的高精度定位。
抗干擾能力強：有效抗多徑干擾。
安全性高：利用TOF技術測距，能夠防止中繼攻擊。
缺點：
成本較高：技術實現(xiàn)復雜，成本相對較高。
普及率較低：市場上應用還不夠廣泛，生態(tài)系統(tǒng)尚未完全成熟。
- NFC（近場通信）技術
NFC技術利用磁場進行短距離通信，感應范圍通常在幾厘米以內(nèi)。主要用于車身特定區(qū)域（如B柱、后視鏡等）刷卡解鎖。
技術特點：
短距離：通信距離非常短，通常小于10cm。
高安全性：因通信距離短，中繼攻擊無法實施。
簡單易用：技術成熟，使用方便。
優(yōu)點：
安全性高：由于通信距離短，不易受到中繼攻擊。
低功耗：非常適合備用鑰匙的功能，在手機電量耗盡時仍能使用。
缺點：
范圍受限：無法實現(xiàn)遠距感應和無感進入。
功能單一：主要作為備用鑰匙使用，功能有限。
4.星閃技術
星閃技術是新一代無線短距通信技術，在數(shù)字鑰匙應用中展現(xiàn)了極高的潛力。星閃數(shù)字車鑰匙通過引入隨機擾動實現(xiàn)抗物理中繼攻擊，采用跳頻信道拼接和多音測距提升測距精度。其定位精度穩(wěn)定在0.6米以內(nèi)，車內(nèi)外識別誤差控制在0.2米以內(nèi)，顯著提升了用戶體驗。
對比總結
在數(shù)字鑰匙方案中，通常采用“BLE+UWB+NFC”的組合，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢：
BLE：功耗低，負責數(shù)字鑰匙的發(fā)現(xiàn)與用戶驗證。
UWB：高定位精度，負責安全測距，實現(xiàn)無感進入。
NFC：功耗最小，充當備用鑰匙。
星閃技術類似于UWB，在某些方面有一定的優(yōu)點。
三代汽車數(shù)字鑰匙對比——UWB安全性和定位精度優(yōu)勢脫穎而出，資料來源：ittbank，GIVC Hub，國信證券經(jīng)濟研究所整理
綜上所述，數(shù)字鑰匙技術的發(fā)展正在迅速推進。BLE、UWB、NFC各有優(yōu)點，在未來的數(shù)字鑰匙方案中， NFC、BLE（藍牙）、UWB三種技術結合并充分利用其特點的解決方案有望成為主流，使車主輕松應對因距離、網(wǎng)絡等變化帶來的各種場景。使用藍牙喚醒UWB，并加密傳輸數(shù)據(jù)；UWB用于精準定位，NFC則用于手機沒電情況下，從而實現(xiàn)更完整的智能座艙體驗閉環(huán)。星閃技術作為新一代無線短距通信技術，也將成為數(shù)字鑰匙技術的重要組成部分，推動智能汽車領域的進一步發(fā)展。
數(shù)字鑰匙芯片主要玩家介紹
回顧數(shù)字鑰匙的產(chǎn)業(yè)鏈，目前數(shù)字鑰匙芯片市場集中度較高，車規(guī)級NFC、BLE及UWB芯片均由海外供應商主導。NFC市場中，恩智浦獨占全球市場74%。主要參與者包括Inside Secure、博通、索尼和瑞薩。Nordic和Dialog兩家國外廠商共占據(jù)全球BLE芯片市場份額的50%，國內(nèi)廠商泰凌微在全球BLE領域排名第三，市場份額為12%。全球僅有三家公司擁有UWB單芯片技術，分別為蘋果、恩智浦和QORVO。
在UWB的產(chǎn)業(yè)鏈方面，汽車領域處于萌芽階段，整體產(chǎn)業(yè)鏈還在建設初期，上游車規(guī)級芯片的主要供應商為恩智浦，國外芯片龍頭企業(yè)通過收購、合作或自研等方式布局UWB相關業(yè)務。高通在2024年推出FastConnect 7900移動連接系統(tǒng)用于數(shù)字鑰匙，預計下半年實現(xiàn)商用。國內(nèi)企業(yè)也正在加速布局車規(guī)級UWB芯片。中游主要為UWB解決方案商，目前以提供數(shù)字鑰匙為主，少數(shù)可實現(xiàn)生物雷達等功能。部分企業(yè)如西安聯(lián)乘、大陸集團、科世達等已實現(xiàn)量產(chǎn)，國內(nèi)初創(chuàng)企業(yè)較多。
下游車企主要與UWB解決方案商以及支持UWB功能的手機廠商合作布局UWB數(shù)字鑰匙。手機廠商目前大多選擇蘋果，近年來安卓手機廠商如小米、OPPO、魅族等加速布局UWB技術。隨著UWB技術在安卓手機上的普及，未來UWB數(shù)字鑰匙等應用有望規(guī)模化爆發(fā)。
數(shù)字鑰匙芯片主要玩家（部分），來源：與非研究院
主要玩家方面，恩智浦于2023年10月推出Trimension NCJ29D6，屬于完全集成的汽車單芯片超寬帶（UWB）系列，匯聚了下一代安全測距和短程雷達功能，為汽車領域帶來了創(chuàng)新應用。Qorvo在收購Decawave后全面布局UWB技術，推出了車規(guī)級DW3300Q系列UWB芯片，具備高精度定位、低功耗和強抗干擾能力。
國產(chǎn)玩家中，領跑微電子作為汽車通訊領域的新銳，推出首款藍牙協(xié)議及Channel sounding定位算法的芯片，顯著提升定位精度，并致力于車載通信市場。
在UWB解決方案方面，宇都通訊從一開始就聚焦汽車市場，在UWB芯片領域積累了豐富的產(chǎn)品經(jīng)驗，創(chuàng)始團隊曾研發(fā)出全球首款超寬帶千兆通訊芯片，并完成了國內(nèi)首家完整自主知識產(chǎn)權有線射頻寬帶技術HiNOC2.0芯片組的量產(chǎn)，打破了國外壟斷。
紐瑞芯科技在UWB領域取得突破，推出國內(nèi)首款車規(guī)級UWB芯片NRT81750，適用于汽車數(shù)字車鑰匙、短距雷達、移動支付等高精度定位領域。
馳芯半導體推出國內(nèi)首款商用UWB芯片CX300，具備商用能力，填補了國產(chǎn)UWB芯片的空白，對我國UWB生態(tài)發(fā)展具有重大意義。CX300支持IEEE802.15.4z標準，具有低功耗模式、多天線方案，支持FIRA/CCC規(guī)范，定位精度在視距情況下可達到±5厘米。華大半導體通過加入SE芯片，提升數(shù)字車鑰匙和車端數(shù)字鎖芯之間的安全性?？偨Y來看，國內(nèi)企業(yè)在UWB芯片領域的布局和研發(fā)不斷加快，逐步打破國際壟斷，為我國汽車智能化和數(shù)字鑰匙技術的普及提供有力支持。
UWB在數(shù)字鑰匙中的未來趨勢
2021年，CCC聯(lián)盟發(fā)布了CCC3.0規(guī)范，提出將UWB與BLE（藍牙）無線技術相結合，實現(xiàn)通過兼容的移動設備實現(xiàn)無鑰匙進入和引擎啟動。去年底，CCC和FiRa聯(lián)盟宣布成立聯(lián)合超寬帶MAC物理層工作組，進一步推動UWB技術的標準化和可擴展性。高通在MWC 2024期間率先發(fā)力，發(fā)布新一代FastConnect 7900，預計今年下半年正式量產(chǎn)交付。該芯片也是行業(yè)首個在單個芯片上集成Wi-Fi 7、藍牙和UWB技術的解決方案，支持汽車數(shù)字鑰匙等應用，芯片面積減少25%，功耗降低40%。
高通驍龍處理器與FastConnect綁定使用，這意味著高通平臺的智能手機將全面普及UWB功能。也標志著UWB即將進入安卓手機市場，帶來市場需求的新局面。隨著數(shù)字車鑰匙、無感門禁和智能手機等應用的興起，UWB技術在手機和汽車兩大生態(tài)的支持進一步推動智能家居和物聯(lián)網(wǎng)等領域打開新的增長空間。
在技術趨勢上，UWB與藍牙和NFC功能結合，可以彌補定位精度的短板，無論是遠程、近距離，還是網(wǎng)絡環(huán)境不佳或者手機關機狀態(tài)下，都能順利解鎖車輛，未來有望成為主流數(shù)字鑰匙解決方案。
目前，在車端，三種技術的軟硬件方案供應商還處于解耦狀態(tài)，無論是系統(tǒng)開發(fā)協(xié)調(diào)、供應商管理，還是涉及數(shù)字鑰匙關鍵的軟硬件安全問題，都極為突出。隨著藍牙、NFC及UWB在同一款車型的量產(chǎn)搭載，多硬件模塊的集成、軟件模塊的協(xié)同管理和響應，都是新的難題。主機廠和不同供應商、不同手機品牌，還涉及到協(xié)議開發(fā)適配及協(xié)議間的兼容設計。
最后，筆者認為，未來UWB會成為一種與藍牙、WiFi相似普及程度和規(guī)模的無線技術。從去年開始，不少廠商推出數(shù)字鑰匙軟硬一體+車云一體化解決方案概念，為車企提供車端軟硬件、云端DKS服務、手機端SDK服務的交鑰匙服務，標志著圍繞汽車數(shù)字鑰匙產(chǎn)業(yè)鏈的新一輪市場份額爭奪戰(zhàn)正式開始，對供應商綜合實力的全面檢驗也由此展開。
下載ECAD模型
