近期,我國在西昌衛星發射中心成功發射第42顆、43顆北斗導航衛星,即北斗三號第18顆、第19顆衛星。至此,我國圓滿完成北斗全球衛星導航系統的基本系統的組網部署,邁出中國北斗從國內走向國際、從區域走向全球的“關鍵一步”。北斗三號的組網將有效帶動行業市場、大眾市場,以及智慧城市等新興領域的發展,為我國衛星導航產業化、規模化發展創造契機,尤其是為終端芯片產業的蓬勃發展提供前所未有的機遇。
全面部署,終端應用“飛入尋常百姓家”
北斗衛星導航系統是我國自主建設、獨立運營的全球衛星定位導航系統,不但是我國重大科技創新成果,還正在形成以北斗衛星導航系統為核心的高技術產業。
1994年,被命名為“北斗”的中國導航衛星定位系統工程正式啟動。2009年,經國家批準,北斗三號工程正式啟動實施。2017年11月5日,我國實施了首次北斗三號組網衛星發射任務。短短一年時間,我國先后將19顆北斗三號導航衛星送入預定軌道,組網發射最短間隔17天,創造了北斗組網發射歷史上高密度、高成功率的新紀錄。北斗三號不僅覆蓋范圍提升至全球,在技術上也實現性能提升和服務擴展。
而隨著北斗三號基本系統的組網部署,手機、車載電子設備、可穿戴及物聯網設備等大眾應用成為北斗應用的新亮點。利用北斗定位功能,可實現手機導航、車輛衛星定位、路線規劃以及傳感數據管理等一系列位置服務功能,使百姓的生活更加便捷。“北斗”終端應用,已經如空氣一般,滲入到我們生活的方方面面。
和芯星通科技(北京)有限公司總經理黃磊博士在接受《中國電子報》記者采訪時表示,隨著芯片工藝不斷提升,體積不斷縮小,功耗不斷降低,北斗三號的終端應用已經逐步“飛入尋常百姓家”,比如在2015年,由和芯星通出品的和芯蜂鳥芯片作為首顆通過AEC-Q100車規級測試認證的北斗芯片,成功應用于大眾車載前裝領域,走近老百姓的生活;再比如,2017年他們發布的28納米火鳥芯片,將芯片尺寸進一步縮小到僅有筆尖大小,已經成功與物聯網企業展開合作,并應用于智慧城市生活的方方面面。此外,基于全系統多核高精度定位芯片的小型化模塊使終端設備尺寸進一步縮小,并廣泛應用于無人機、智能駕駛等與老百姓生活息息相關的行業。北斗三號的組網,意味著更高的精度、更好的融合、更優質的體驗,以及世界范圍的廣泛應用。
不斷造“芯”,產業發展“無邊光景一時新”
據悉,到2020年,我國衛星導航產業規模將超過4000億元,北斗衛星導航系統及其兼容產品對國內衛星導航應用市場的貢獻率將達到60%,重要應用領域將達到80%以上。根據預測,按北斗導航60%的產值貢獻率計算,2020年北斗總產值有望達2400億元,2016年至2020年復合增速約為22%。巨大的市場帶動了整個北斗產業的發展,而芯片研發一直是推進產業前行的關鍵。
對于北斗導航終端設備來說,最關鍵的就是兩個“芯”:射頻芯片和基帶芯片。所謂射頻芯片,就是要接受天上的北斗導航衛星發射的波形信號,它是一種模擬信號,需要用芯片把它放大,并轉換成數字信號。而基帶芯片的作用,就是選擇天上的衛星,并且選擇一定的算法來解碼衛星型號,從而讀出位置以及時間信息。
目前,國內、國際芯片廠商都開始有支持北斗的產品,產業氛圍已經逐步形成,芯片采購企業也越來越重視北斗和GPS的融合。隨著國內北斗芯片企業的不斷成長,北斗產業鏈呈現出“無邊光景一時新”的發展局面。在第16屆中國國際半導體博覽會(IC China 2018)的現場,記者看到了和芯星通最新自主研發的超低功耗射頻基帶一體化GNSS芯片——28納米火鳥芯片UFirebird UC6226。黃磊表示,超低功耗的GNSS芯片研發對于北斗導航終端應用于民用非常重要,終端的功耗和體積變小之后,產品價格就可能降下來,利于民用終端產品的批量生產。目前,企業自主研發的北斗衛星終端主要是行業應用,但隨著2020年北斗全球衛星導航系統的建成,擁有中國“芯”的北斗衛星終端最終將被應用到普通消費者使用的民用產品上。
北斗芯片市場推廣加速,也導致芯片價格普遍有所下降。在基礎產品方面,國產北斗芯片實現規模化應用,工藝由0.35μm提升到28nm,最低單片價格僅6元,總體性能達到甚至優于同類產品。目前,國產北斗芯片累計銷量突破5000萬片,高精度OEM板和接收機天線已分別占國內市場份額的30%和90%。芯片價格下降有利于應用快速推廣。
北斗系統與GPS等其他衛星導航系統可相互兼容、互為補充。多系統融合更有利于提高收星數量和質量,提升導航及定位體驗。目前大多數主流GPS芯片廠商都已支持兩個或以上衛星導航系統,這需要在芯片設計上考慮到多系統融合。
直面痛點,自主創新“柳暗花明又一村”
在系統方面,北斗三號具備高精度、高可靠、高保險、多功能等特點,已具備從服務區域到服務全球的能力。在北斗二號向北斗三號過渡的過程中,如果在原有芯片設計上沒有考慮到向后兼容性,對新信號體制的支持,將會受到一些挑戰。
黃磊表示,以和芯星通為例,他們的芯片在設計之初就充分考慮到了多系統多頻點的支持,并率先支持和成功捕獲到北斗三號衛星信號。他們的系列產品不僅支持北斗三號新信號體制,也全面兼容其他衛星導航系統,全系統全頻點,支持基于網絡或星基L-BAND信號PPP定位,可實現10cm以內的PPP定位精度。
隨著智能時代的到來,用戶對于定位體驗的要求越來越高,需要在更復雜的環境下提供高質量的解決方案。為滿足用戶需求,特別是面對國際競爭對手的競爭,開發擁有核心競爭力的芯片就顯得尤為重要。黃磊坦言,北斗芯片從起步上與國際相比落后幾十年,這就為產品的應用推廣提出很大的挑戰。北斗應用經歷了有機無芯、有芯無量、行業示范到大眾應用幾個階段,關鍵技術從無到有,產品從實驗室走向產業化,應用從政府鼓勵到完全市場化。目前產業化規模已經卓有成效,下一步主要瞄準大眾市場,包括手機、可穿戴、自動駕駛、IoT、智能機器人等。而這些應用,不僅需要北斗系統提供的時間和位置感知,更需要“北斗+”融合應用,如“北斗+多系統融合”“北斗+多傳感器融合”“北斗+5G”“北斗+AI”“北斗IC+云服務”,等等。
“我們通過自己的努力,經歷了90nm、55nm、40nm、28nm,從產品不為國際市場所知,到越來越多的國際客戶選擇我們的產品。隨著北斗三號組網成功,北斗全球化落地,相信越來越多的北斗產品會走向國際,高精度、高可靠、高性能將被國際市場充分認可。”
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原文標題:2020年北斗總產值將達2400億元,是TA在默默推進產業前行
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