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宋仕强的专栏

    北斗芯片是北斗产业链的第一环,也是产业链最重要的组成部分之一。在完成北斗导航卫星的研制和发射,形成北斗导航卫星星座基础设施的努力下,北斗导航产业链渐渐成形,细分为导航芯片、导航终端设备、导航地图信息服务、运营服务等主要产业环节。其中,芯片产业在北斗导航中有重要地位,北斗芯片的产业化成功直接决定着终端的重量、体积、性能和成本,也间接决定着北斗导航下游产业的推广。从产业成熟化发展角度,自主设计北斗专用的集成化芯片(即ASIC芯片)将是北斗导航产业发展的必然趋势。因此,导航芯片的研制和发展将直接影响到整个卫星导航产业的发展。


    我国的北斗导航系统从2000年10月第一颗试验星发射,经历了北斗一代导航系统、北斗二代导航系统的建设,北斗导航芯片也经历了好几代的发展。航天华迅付总经理张科伟就该话题谈到,最开始北斗一代接收机芯片的研制工作只集中在小范围的个别研究机构中,体积大价格高市场应用非常有限。2010年底国家组织了二代导航重大专项民用基带芯片项目招标比测,虽然部分厂家已经开始了北斗二代导航接收机芯片的研制,但绝大部分厂家还是用FPGA或者FPGA+DSP的板卡参加招标。2011年,交通部两客一危示范工程的招标中,国内主流厂家都推出了自主的北斗芯片,基带芯片的工艺大部分是110nm,射频芯片的工艺主要采用130nm。现在北斗芯片的应用越来越广泛,其发展可以用“后起之秀”来概括。


    技术历程


    北斗芯片的短暂历史搭载了我国高科技的跨越式创新发展。随着北斗产业的发展,北斗芯片的集成度不断提高,一方面是工艺的不断提高,另一方面是集成技术的提高。关于北斗芯片在技术上的发展,中科微微电子有限公司北斗事业部总经理李晓江在采访中谈到,北斗一代期间,由于北斗一代服务的局限性和市场空间的狭小,北斗一代没有引起商用芯片企业的重视。射频芯片由于有射频发射功能,射频技术难度较大。市场上仅有少量公司做北斗一代射频芯片,部分厂家甚至用分立器件搭建;基带芯片更是缺乏投入。


    从2007年到2012年12月27日,北斗二代区域系统正在建设中,北斗二代的巨大市场前景,吸引了国内众多芯片厂家,纷纷投入该领域研发芯片。由于此时北斗二代尚未公布ICD文件,这个阶段的芯片设计厂家,都是在北斗办的国家项目框架下开展研发的,芯片方案按照“双芯片方案”的规划开展,比较突出的芯片企业包括西安航天华迅、中科微、泰斗微电子、和芯星通、东方联星等,市场推广做好的代理商有深圳市金航标电子有限公司等企业。这一时期的芯片大多采用当时的成熟工艺,如0.18um、0.13um等工艺。


    从2012年12月27日之后,北斗二代ICD文件公布,民用芯片设计全球开放,除了上述北斗办资助的国内企业,国外芯片企业以及国内没有获得资助的芯片企业,纷纷增加对北斗芯片的投入,推出支持北斗功能的各类芯片,北斗芯片进入比较全面的自由竞争阶段。国外芯片转承原有GPS实力,芯片设计水平相对比较高,方案采用“射频基带一体化SOC芯片”,采用国际成熟工艺(65nm、55nm、40nm等),致使国外的芯片产品在功耗、成本、性能等方面都有一定的优势。而国内企业大多数主推“双芯片方案”,或者SIP的多芯片封装,采用的工艺也接近国际成熟工艺(0.13um、0.11um、55nm)等,在功耗、成本、性能上虽然有劣势,但差距已经大大缩小。


    芯片制造工艺方面,中科微的李晓江就此认为,国内产品与国外的芯片工艺差距在一代左右,而且国外的成熟工艺现在在国内都可以实现代工,差距并不悬殊。芯片市场之所以会出现“国外领跑,国内紧随”的局面,李晓江认为主要原因有两方面的因素。第一,北斗二代以来,许多专业做芯片的国内公司加入,北斗芯片的研发实力实质上获得了极大的进步。第二,由于北斗芯片的竞争焦点不在高性能计算,市场容量的扩增也没有手机产品那样迅猛,所以对先进工艺的追求并不急迫,还没有形成工艺路线上类似CPU式的飞速跃迁,采用成熟工艺就可以满足竞争需要。所以目前北斗芯片的工艺尚集中在成熟工艺,国内与国外的差距正在缩小,并最终持平。



    发展现状


    北斗的市场应用十分丰富,从大的方面可以分为四个方向:导航监控、授时、测绘、军事等应用领域,其中导航监控的应用占到95%的市场用量。所以北斗芯片也相应地分布于上述四大领域,并且主要集中在前面三类应用上。导航监控应用领域,用量较大,社会社会影响力远超授时应用,受到民众的关注度也比较高,是北斗应用推广成败的标杆市场领域。北斗芯片的作用除了实现基本的授时功能外,更重要的价值体现是系统安全上。北斗授时芯片的国产化在这个应用中将是绝对的需求。未来北斗授时应用将重点考量国内自主芯片。测绘应用领域是国家的基础数据行业,是以北斗测绘芯片为载体,北斗测绘芯片的高低,将直接决定产品的优劣,这是行业生存发展的根本。


    北斗芯片市场需求大,起步晚速度快,发展中不可避免存在很多问题。北斗芯片在射频方面,由于采用更先进的生产工艺对射频芯片的面积改善不明显(特别是对模拟电路部分的面积改善很小),从节省流片费用角度考虑,目前国内射频芯片主要还停留在130nm 工艺水平上。


    北斗芯片在基带方面,目前国内已有2 家基带芯片厂商推出55nm工艺的基带芯片。并且有1 家基带芯片厂商已经采用SIP 封装技术,推出射频RF+55nm 基带BB+闪存Flash 的三合一集成芯片,旨在进入智能消费类的应用领域。


    对于北斗在智能消费领域的应用,深圳市金航标电子有限公司总经理宋仕强认为,北斗在智能消费方面的应用要取得实质性进展,除了需要重点突破价格、尺寸、功耗等三个方面以外,在技术方面还要实现干扰自动识别与消除、A-BDS 等功能。此外还要提供包括天线、RF+BB+Flash 三合一集成芯片、软件包等在内的一套完整的解决方案和参考设计。


    与国外相比,国外的GPS基带芯片技术已经发展到第四代,在抗多径、加惯导方面积累了大量的实践经验,芯片技术已经非常成熟,实现了单芯片方案,在成本上优势非常明显。这些经验都是通过大量的测试和系统实际运行积累起来的。


    作为国内北斗芯片做大的代理商,金航标公司一直扎根在市场的第一线,对市场的发展是最有发言权的。北斗芯片的发展任重道远,金航标电子公司总经理宋仕强认为,没有若干年的市场锤炼和经验积累,很难异军突起,但北斗芯片未来的发展前景却是不可限量。据有关行业专家估计,民用车载监控及车载导航应用模块和高精度应用的OEM 板到2014 年底累计出货数量有望突破500 万规模。



    展望前景



    我国的导航芯片产业发展起步相对较晚,但发展势头非常强劲。在北斗系统建设前,导航芯片和接收机核心技术呈长期空白状态。随着北斗系统的建设,导航芯片产业开始起步并快速发展。2010 年后,在重大专项支持下推出两代芯片,实现了批量生产和百万级的应用。国内目前有十余家北斗芯片厂商,他们虽然起步晚但起点很高,一开始就将目标定为国际上第三代导航芯片的水平。不同于高通、博通等国际巨头,目前国内卫星导航芯片企业普遍规模较小,且以卫星导航为主业,在与移动通信等技术相融合的趋势中处于相对弱势的位置。随着2013年国产55纳米(nm)北斗/GPS双模芯片的推出,我国北斗卫星导航系统芯片研发取得了长足的进展。部分厂商提供的芯片性能已可与国外同类产品相媲美。在高精度应用如测绘、驾考等领域,国产芯片已在短短时间内占据了30%以上的市场份额。新增用户主要集中在车载监控、专业手持测绘两个领域,用户群体的满意度高于预期水平。


    北斗芯片作为北斗卫星导航系统的一部分,其发展前景与北斗卫星导航系统的发展紧密相关,生息与共。卫星导航系统目前尚没有可替代的技术,美国,俄罗斯,欧洲都在持续增加卫星导航系统的投入升级力度,军民两用的设计也让这一技术走到了综合国力竞争的前列,所以卫星导航系统在国家的战略发展中,地位只能是越来越重要。北斗芯片作为北斗卫星导航系统的落地核心技术,必然要担负起其独特的历史责任。


    对中国而言,北斗卫星导航系统是联合国认可的四大全球导航系统,其建设目标已经安排到2020年,为在四大导航系统的竞争中走到前列,实现对国际社会的承诺以及推动未来北斗卫星导航事业升级发展,北斗卫星导航系统在国家战略中的重要性将会与日俱增。在这样的国际国内大背景下,北斗卫星导航事业的前景无限光明,北斗芯片的前景也是振奋人心的。


  • 阅读(38899)  |   评论(3)  |   推荐(95)
网友评论
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  • 王强支持主任发展北斗事业
  • 2014/10/14 10:05:12回复
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  • 匿名宋主任的大作一点都不矫情。很好的文章。
  • 2014/9/30 10:58:30回复
  • 匿名:e
  • 2017/5/30 17:13:25
  • 发表评论(已有2条评论)
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