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什么是数字钥匙？
随着“新四化”席卷汽车产业，在乘用车智能化和网联化的驱动下，汽车钥匙快速迈入数字化时代，带来了极大的灵活性和便利性。数字车钥匙系统由车端数字锁芯和数字车钥匙组成，通过NFC、蓝牙、UWB等技术，实现“无钥匙”进入、启动、锁车等功能，并支持远程车辆控制。
汽车数字钥匙经历了三代发展，UWB凭借安全性和厘米级定位精度成为第三代数字钥匙的关键技术，目前仅少部分车型搭载。UWB数字钥匙方案通常结合UWB、BLE和NFC三种技术，先用蓝牙进行身份认证和粗略定位，靠近车辆后（十几米内）再用UWB锚点进行实时测距和定位。利用UWB技术的高精度定位特性，在地下车库等信号不佳的地方加装UWB基站，可通过复用车端UWB锚点来实现对车端传感器的补盲，准确定位AVP场景。
CCC联盟数字钥匙标准迭代，来源：Car Connectivity Consortium
UWB是一种使用1GHz以上频率宽带的无线通信技术，通过纳秒至皮秒的非正弦波窄脉冲传输数据，数据传输速率可达几百兆比特每秒。UWB技术具有定位精度高、抗干扰能力强、安全性好、传输速度快、功耗低等优点，但早期在短距离无线传输及可穿戴设备领域未得到大规模应用。UWB技术共存性强，车端频段范围为6-8GHz，与其他无线技术干扰冲突的概率低。在汽车应用上，对比NFC和蓝牙，UWB的安全性和定位精度优势明显，达到厘米级定位，且测距序支持8000个安全位，极大提升数字钥匙的安全性。
1960年UWB技术被提出，最早用于军事领域，2013年逐渐应用于公安、仓储、物流、医院、工厂和煤矿等领域。2019年苹果在iPhone 11系列上配备UWB技术，开始被更多设备应用。2021年7月，CCC联盟发布支持UWB技术的第三代数字钥匙核心技术规范，2022年宝马、蔚来等车企率先搭载UWB数字钥匙，随后大众、比亚迪等车企也推出搭载UWB数字钥匙的车型。
数字钥匙元年之后，迎来快速发展
数字钥匙发展关键里程碑，来源：与非研究院整理
数字钥匙技术的演变反映了汽车行业在智能化和便捷性方面的不断追求和进步。从2014年首次亮相到2027年预计达到数十亿美元的市场规模，数字钥匙已逐步成为智能汽车的标配。
2014年，特斯拉Model S和比亚迪G5率先推出了蓝牙数字钥匙。然而，这一初期版本仍需要手动点触操作，类似于数字化的按键遥控钥匙。这一阶段，数字钥匙更多地被视为传统物理钥匙的补充，而非替代品。
转折点出现在2017年，特斯拉Model 3取消了实体钥匙，仅配备NFC卡片钥匙和手机蓝牙钥匙，实现了自动感应，无需手动操作。这一改进标志着数字钥匙进入了“无感时代”，大大提升了用户体验，数字钥匙开始真正成为智能汽车的标配。
2020年4月，比亚迪率先发布符合ICCE标准的NFC车钥匙，这是数字钥匙技术标准化的重要一步。随后在2021年1月，ICCE发布了数字钥匙总体、蓝牙和NFC技术规范，为行业统一标准奠定了基础。同年4月，上汽名爵发布了符合ICCE标准的蓝牙无感车钥匙，进一步推动了数字钥匙的普及和应用。
2021年9月，问界汽车推出了首个集成NFC和蓝牙功能、手机和穿戴设备双融合的一体化车钥匙，这是数字钥匙技术的一次重大突破。2021年同样是蔚来汽车发布ET7的重要年份，这款车成为全球首款搭载UWB数字钥匙的车型，进一步提升了数字钥匙的精度和安全性。
2022年被称为UWB数字钥匙落地元年，这一年多个品牌如吉利极氪、比亚迪腾势D9、问界、蔚来汽车等纷纷加入UWB数字钥匙的行列。UWB技术的应用不仅提高了车辆进入和启动的便捷性，还通过高精度定位和个性化服务，显著提升了用户体验和车辆安全性。
进入2023年，数字钥匙技术迎来了爆发式增长。高工智能汽车研究院数据显示，2023年中国市场（不含进出口）乘用车前装标配数字钥匙的交付量达704.3万辆，同比增长52.48%，数字钥匙的搭载率升至33.35%，其中蓝牙方案占比超过90%。与此同时，科世达、西安联乘和联电（UAES）成为UWB硬件供应商市场份额的前三位。
2023年12月，首个ICCE UWB车钥匙开始商用，标志着UWB技术在数字钥匙领域的进一步成熟。2024年，问界M9发布了UWB数字钥匙“迎宾系统”，进一步展示了UWB技术在汽车领域的应用潜力。同年，ICCE与国际星闪联盟联合发布了星闪数字车钥匙，数字钥匙技术不断推陈出新。
根据ICV Tank的预测，到2027年，UWB数字钥匙的市场规模将达到22.56亿美元，全球UWB出货量将超过12亿个，年复合增长率超过30%。预计到2025年，中国乘用车市场的数字钥匙装载率将超过50%。
2021-25E中国乘用车数字钥匙车端硬件模块市场空间测算，资料来源：中汽协，高工智能汽车，佐思汽研，TSR，贸泽电子，中金公司研究部
数字钥匙系统方案除NFC、BLE、UWB模块外，还包括MCU、数字钥匙管理平台等其他硬件与软件。清研智行估测，车端UWB数字钥匙系统单车价值量约为1000元。按“市场规模=UWB方案单车价值量×汽车销量×数字钥匙渗透率×UWB方案占比”的逻辑测算，至2025年UWB数字钥匙方案市场空间在悲观、中性、乐观假设下，分别有望达27、40、54亿元。
数字钥匙相关应用
数字钥匙不仅是开关车门的工具，更是车厂与消费者交流的窗口。数字钥匙以App的形式呈现，提升了App的日活率，增加了用户粘性和主机厂与消费者的互动。车企可以通过数字钥匙的窗口，了解消费者需求，提升用户体验，并为汽车互联网更多应用提供可能。根据目前的商用情况，数字钥匙展示的应用场景包括：
清研智行智能进入方案，来源：清研智行官网
无感智能入车体验
无感智能入车体验是通过数字钥匙技术实现的，车辆会根据车主的位置自动进行解锁和迎宾操作。当车主进入车辆迎宾区（3-10米范围内）时，车辆会自动打开车灯迎接车主；进入解锁区（1-3米范围内）时，车门自动解锁，同时转向灯闪烁并短笛鸣响迎接车主入座。这种无感智能的体验不仅提升了用户的便捷性，还增加了车辆的科技感和用户满意度。
车辆共享
数字钥匙在车辆共享场景中发挥了重要作用，尤其是在汽车出借、汽车租赁和车队管理等方面。通过手机小程序，车主可以轻松完成钥匙分享，避免了传统机械钥匙和遥控钥匙必须与车主见面或通过邮寄的繁琐步骤。数字钥匙不仅简化了借车流程，还可以让车主限定车辆使用时间、速度和功能，并实时查询车辆轨迹，保证车辆出借后的安全性和管理性。
自动泊车
在搭建有UWB基站网络的停车场中，车端UWB模块与停车场UWB基站通信，通过计算车辆位置和高精度地图，实现自动泊车功能。这种自动泊车系统不仅提升了停车效率，还减少了因人为操作造成的停车困难和碰撞风险，极大地优化了用户的停车体验。
汽车生活
基于“定位+通信”的底层原理，车端模块与外侧模块进行能量或数据传输，实现车辆无线充电和免下车支付等功能。例如，车主可以在停车时通过UWB技术实现车辆的无线充电，无需下车即可完成支付操作，大大提升了用车的便利性和智能化水平。
展望未来，数字钥匙还将落地更多应用场景，来源：佐思汽研，中金公司研究部
UWB技术在汽车领域的需求日益旺盛，除了数字车钥匙外，还在雷达应用、车辆室内导航、智慧交通、自动泊车和智能座舱娱乐系统等方面展现潜力。而针对数字钥匙领域，具体的应用场景包括：
无钥门禁/无钥启动
通过UWB技术，车辆可以实现精准定位和无钥启动功能。车主只需携带UWB钥匙扣或智能设备，车辆即可自动识别车主位置并解锁车门、启动发动机。这种无钥门禁和无钥启动功能，不仅方便了车主的日常用车，还提升了车辆的安全性和智能化水平。
车内儿童检测（CPD）
UWB技术在车内儿童检测方面具有独特优势。通过车内的UWB锚点，可以实现对车内儿童的检测，避免儿童被遗忘在车内的危险情况。这一功能在全球范围内逐步成为汽车安全的标准配置，为儿童的出行安全提供了有效保障。
车外人员接近检测
UWB技术还可以实现车外人员接近检测功能。当有人员接近车辆时，UWB系统可以迅速识别并做出反应，如解锁车门或警示车主。这一功能提升了车辆的安全防护水平，防止潜在的安全威胁。
车内人和动物检测
利用UWB技术，车辆可以实现对车内人和动物的检测。例如，当车内有人或宠物未下车时，UWB系统可以检测并提醒车主，避免因遗忘而造成的安全隐患。这一功能在提高车辆安全性的同时，也提升了用户的用车体验。
自动代客泊车
通过UWB技术，车辆可以在特定区域内实现自动泊车功能。在停车场中，车端UWB模块与停车场的UWB基站进行通信，精确计算车辆位置，并结合高精度地图，实现自动泊车。这一功能不仅提高了停车效率，还减少了因停车而造成的交通拥堵。
自动支付
利用UWB技术，车辆可以实现自动支付功能。车主在通过收费站或停车场时，无需下车即可完成支付操作，大大提升了支付的便捷性和效率。这一功能在提高用户体验的同时，也促进了智能交通的发展。
后备箱自动打开
UWB技术还应用于后备箱自动打开功能。相比传统的电容式感应器，UWB技术可以提供更高的灵敏度和更好的用户体验。当车主接近车辆后备箱时，系统可以自动感应并打开后备箱，方便车主存取物品。
UWB在数字钥匙中的功能及应用
四种数字钥匙技术对比
数字钥匙主要技术对比，来源：与非研究院整理
数字钥匙技术在汽车领域的发展，主要涉及BLE、RF和UWB三种技术，近年来又出现了同样基于超宽带技术开发的星闪技术。与非研究院对比了这几种不同技术的特点以及在数字钥匙应用中的差异：
- BLE（低功耗蓝牙）技术
BLE技术是一种常用的短距无线通信技术，功耗低，仅为经典蓝牙的1%-50%。根据SIG联盟数据，2021年蓝牙设备出货47亿个，其中20%为“纯BLE方案”，65%为“BLE+经典蓝牙方案”。BLE技术被广泛应用于智能手环、智能家居等低功耗场景。
技术特点：
功耗低：非常适合长时间工作的设备。
定位技术：利用RSSI（接收信号强度指示）值进行定位，RSSI值与距离呈正相关。多个蓝牙模块的RSSI值交点可判断数字钥匙位置。
优点：
低功耗：适合长期工作且能耗较低的设备。
广泛应用：已经被大量设备采用，技术成熟。
缺点：
精度较差：RSSI值定位误差较大，精度在分米级。
安全性低：容易受到中继攻击影响，存在安全隐患。
- UWB（超宽带）技术
UWB是一种新型的近距离无线通信技术，使用极宽的频谱带宽进行数据传输，带宽至少为500 MHz，工作频率范围通常在3.1 GHz到10.6 GHz之间。UWB在智能汽车领域主要用于提供数字钥匙功能。
技术特点：
高精度：厘米级定位精度，抗干扰能力强。
安全性高：难以检测其信号，安全性更高。
低功耗：功率频谱密度低，接近自然噪声。
优点：
定位精度高：能够实现厘米级的高精度定位。
抗干扰能力强：有效抗多径干扰。
安全性高：利用TOF技术测距，能够防止中继攻击。
缺点：
成本较高：技术实现复杂，成本相对较高。
普及率较低：市场上应用还不够广泛，生态系统尚未完全成熟。
- NFC（近场通信）技术
NFC技术利用磁场进行短距离通信，感应范围通常在几厘米以内。主要用于车身特定区域（如B柱、后视镜等）刷卡解锁。
技术特点：
短距离：通信距离非常短，通常小于10cm。
高安全性：因通信距离短，中继攻击无法实施。
简单易用：技术成熟，使用方便。
优点：
安全性高：由于通信距离短，不易受到中继攻击。
低功耗：非常适合备用钥匙的功能，在手机电量耗尽时仍能使用。
缺点：
范围受限：无法实现远距感应和无感进入。
功能单一：主要作为备用钥匙使用，功能有限。
4.星闪技术
星闪技术是新一代无线短距通信技术，在数字钥匙应用中展现了极高的潜力。星闪数字车钥匙通过引入随机扰动实现抗物理中继攻击，采用跳频信道拼接和多音测距提升测距精度。其定位精度稳定在0.6米以内，车内外识别误差控制在0.2米以内，显著提升了用户体验。
对比总结
在数字钥匙方案中，通常采用“BLE+UWB+NFC”的组合，充分发挥各自优势：
BLE：功耗低，负责数字钥匙的发现与用户验证。
UWB：高定位精度，负责安全测距，实现无感进入。
NFC：功耗最小，充当备用钥匙。
星闪技术类似于UWB，在某些方面有一定的优点。
三代汽车数字钥匙对比——UWB安全性和定位精度优势脱颖而出，资料来源：ittbank，GIVC Hub，国信证券经济研究所整理
综上所述，数字钥匙技术的发展正在迅速推进。BLE、UWB、NFC各有优点，在未来的数字钥匙方案中， NFC、BLE（蓝牙）、UWB三种技术结合并充分利用其特点的解决方案有望成为主流，使车主轻松应对因距离、网络等变化带来的各种场景。使用蓝牙唤醒UWB，并加密传输数据；UWB用于精准定位，NFC则用于手机没电情况下，从而实现更完整的智能座舱体验闭环。星闪技术作为新一代无线短距通信技术，也将成为数字钥匙技术的重要组成部分，推动智能汽车领域的进一步发展。
数字钥匙芯片主要玩家介绍
回顾数字钥匙的产业链，目前数字钥匙芯片市场集中度较高，车规级NFC、BLE及UWB芯片均由海外供应商主导。NFC市场中，恩智浦独占全球市场74%。主要参与者包括Inside Secure、博通、索尼和瑞萨。Nordic和Dialog两家国外厂商共占据全球BLE芯片市场份额的50%，国内厂商泰凌微在全球BLE领域排名第三，市场份额为12%。全球仅有三家公司拥有UWB单芯片技术，分别为苹果、恩智浦和QORVO。
在UWB的产业链方面，汽车领域处于萌芽阶段，整体产业链还在建设初期，上游车规级芯片的主要供应商为恩智浦，国外芯片龙头企业通过收购、合作或自研等方式布局UWB相关业务。高通在2024年推出FastConnect 7900移动连接系统用于数字钥匙，预计下半年实现商用。国内企业也正在加速布局车规级UWB芯片。中游主要为UWB解决方案商，目前以提供数字钥匙为主，少数可实现生物雷达等功能。部分企业如西安联乘、大陆集团、科世达等已实现量产，国内初创企业较多。
下游车企主要与UWB解决方案商以及支持UWB功能的手机厂商合作布局UWB数字钥匙。手机厂商目前大多选择苹果，近年来安卓手机厂商如小米、OPPO、魅族等加速布局UWB技术。随着UWB技术在安卓手机上的普及，未来UWB数字钥匙等应用有望规模化爆发。
数字钥匙芯片主要玩家（部分），来源：与非研究院
主要玩家方面，恩智浦于2023年10月推出Trimension NCJ29D6，属于完全集成的汽车单芯片超宽带（UWB）系列，汇聚了下一代安全测距和短程雷达功能，为汽车领域带来了创新应用。Qorvo在收购Decawave后全面布局UWB技术，推出了车规级DW3300Q系列UWB芯片，具备高精度定位、低功耗和强抗干扰能力。
国产玩家中，领跑微电子作为汽车通讯领域的新锐，推出首款蓝牙协议及Channel sounding定位算法的芯片，显著提升定位精度，并致力于车载通信市场。
在UWB解决方案方面，宇都通讯从一开始就聚焦汽车市场，在UWB芯片领域积累了丰富的产品经验，创始团队曾研发出全球首款超宽带千兆通讯芯片，并完成了国内首家完整自主知识产权有线射频宽带技术HiNOC2.0芯片组的量产，打破了国外垄断。
纽瑞芯科技在UWB领域取得突破，推出国内首款车规级UWB芯片NRT81750，适用于汽车数字车钥匙、短距雷达、移动支付等高精度定位领域。
驰芯半导体推出国内首款商用UWB芯片CX300，具备商用能力，填补了国产UWB芯片的空白，对我国UWB生态发展具有重大意义。CX300支持IEEE802.15.4z标准，具有低功耗模式、多天线方案，支持FIRA/CCC规范，定位精度在视距情况下可达到±5厘米。华大半导体通过加入SE芯片，提升数字车钥匙和车端数字锁芯之间的安全性。总结来看，国内企业在UWB芯片领域的布局和研发不断加快，逐步打破国际垄断，为我国汽车智能化和数字钥匙技术的普及提供有力支持。
UWB在数字钥匙中的未来趋势
2021年，CCC联盟发布了CCC3.0规范，提出将UWB与BLE（蓝牙）无线技术相结合，实现通过兼容的移动设备实现无钥匙进入和引擎启动。去年底，CCC和FiRa联盟宣布成立联合超宽带MAC物理层工作组，进一步推动UWB技术的标准化和可扩展性。高通在MWC 2024期间率先发力，发布新一代FastConnect 7900，预计今年下半年正式量产交付。该芯片也是行业首个在单个芯片上集成Wi-Fi 7、蓝牙和UWB技术的解决方案，支持汽车数字钥匙等应用，芯片面积减少25%，功耗降低40%。
高通骁龙处理器与FastConnect绑定使用，这意味着高通平台的智能手机将全面普及UWB功能。也标志着UWB即将进入安卓手机市场，带来市场需求的新局面。随着数字车钥匙、无感门禁和智能手机等应用的兴起，UWB技术在手机和汽车两大生态的支持进一步推动智能家居和物联网等领域打开新的增长空间。
在技术趋势上，UWB与蓝牙和NFC功能结合，可以弥补定位精度的短板，无论是远程、近距离，还是网络环境不佳或者手机关机状态下，都能顺利解锁车辆，未来有望成为主流数字钥匙解决方案。
目前，在车端，三种技术的软硬件方案供应商还处于解耦状态，无论是系统开发协调、供应商管理，还是涉及数字钥匙关键的软硬件安全问题，都极为突出。随着蓝牙、NFC及UWB在同一款车型的量产搭载，多硬件模块的集成、软件模块的协同管理和响应，都是新的难题。主机厂和不同供应商、不同手机品牌，还涉及到协议开发适配及协议间的兼容设计。
最后，笔者认为，未来UWB会成为一种与蓝牙、WiFi相似普及程度和规模的无线技术。从去年开始，不少厂商推出数字钥匙软硬一体+车云一体化解决方案概念，为车企提供车端软硬件、云端DKS服务、手机端SDK服务的交钥匙服务，标志着围绕汽车数字钥匙产业链的新一轮市场份额争夺战正式开始，对供应商综合实力的全面检验也由此展开。
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