北斗三号:中国芯C位起跑

来源:泰伯网 

从渤海湾的渔民到内蒙草原的牧民,北斗导航系统已经成为了他们生活中必不可缺的一部分。灾情预报、精准农业、远洋渔业、物联网,北斗的功能覆盖面越来越大,而随着北斗三号的组网完成,覆盖一带一路国家的太空丝绸之路也将徐徐铺开。在良好的产业背景下,中国芯会大有作为吗?

进击的北斗三号

11月19日发射的北斗42、43号卫星,是北斗三号系统的第十八和十九颗组网卫星。这两颗中圆地球轨道卫星和前期发射的十七颗卫星手拉手,标志着北斗三号基本系统建成。

北斗三号是真正意义上的全球卫星导航系统,它的精度和可靠性大幅提高:定位精度为2.5至5米;测速精度为0.2米/秒;授时精度为20纳秒。另外,它的设计寿命也从8年提高到10年到12年,并提出了“保证服务不间断”指标。

因为是个年轻人,北斗三号有着技术上的后发优势,这让GPS等一众老前辈都羡慕不已。比如,其空间段采用三种轨道卫星组成的混合星座,且与其他卫星导航系统相比高轨卫星更多,因此抗遮挡能力强,尤其在低纬度地区性能特点更为明显。另外,北斗三号可提供多个频点的导航信号,能够通过多频信号组合使用等方式提高服务精度。

2020年,北斗三号将有35颗卫星,系统全面完成,成为世界上最大的卫星导航系统。

 

当今世界四大导航系统

芯片产业提速

北斗三号的建成将提速现有产业链的发展,特别是芯片领域。

说起北斗的国产芯片,很长时间都是全行业的痛点。在北斗系统设计之初计划打造的产业链中,芯片和软件扼守着上游的重要位置,但在很长的一段时间内,芯片都是一个短板,这也是国内芯片行业的基础状况所决定的。2008诞生的基带芯片“领航一号”虽然是破局之作,但并没有打破国外芯片一统天下的格局。

不过力量一直在积蓄,因为政策的指引、市场的利好、人才和资本的大量涌入,国产北斗芯片公司开始不断涌现。从2011年开始,就不断有优秀的国产射频、基带芯片进入市场。到2017年,国产北斗芯片累计销量已经突破5000万片,占据大部分终端市场,有机无芯的局面得到了改善。

伴随着国产北斗芯片的发力,高高在上的芯片价格也顺势而下,2012年一片民用级北斗芯片价格为200元至300元人民币,当时GPS芯片单价仅为30元人民币左右。5年后,北斗芯片单价已降至1美元以下,与GPS芯片持平。

在芯片的功能上,随着原本是不同工艺的射频芯片和基带芯片进行融合,国内的北斗芯片也开始这种升级。并且,为了适应多个导航系统长期并存的局面,芯片纷纷开始支持多模(多个导航系统)。从2013年开始,泰斗微电子、和芯星通和杭州中科微等一批国内公司就相继推出了多模射频基带一体芯片。现在,单模芯片已难觅踪迹,多模芯片成为主流。

在同一起跑线出发

北斗三号从2017年开始建设,同年就有支持三号系统体制信号的国产芯片发布。该产品也是首枚采用28nm工艺的北斗芯片,尺寸为1.9*2.9mm;跟踪功耗小于18mW,捕获功耗<30mW。 同时,该芯片全球通用,除支持BDS、GPS、GLONASS、Galileo四系统外,还支持WAAS/QZSS/EGNOS/MSAS/GAGAN增强信号。

而进入今年来,更是有多款支持北斗三号的芯片发布。这些芯片基本都采用28nm工艺,这也符合了国内晶圆厂的主流工艺水平。

值得一提的是,今年还有一款双频北斗芯片发布。区别于传统芯片只能接收单频(B1I/L1)信号,带宽不够,易受建筑物反射干扰影响的弱点,双频方案新增的频段信号(B2a/L5)带宽高、码率大,折射及反射对其影响不大;同时,不同频率信号通过电离层时的折射率不同,通过对比两路信号的延迟,可以消除电离层带来的误差,定位精度得到进一步提高。

纵观今年新发布的产品,基本具备这样几个特性:

l 多ARM主控芯片,提高浮点运算速度。

l 多种抗干扰模式(抗窄带干扰、抗转发式干扰),满足高动态运动终端的应用。

l 实现地基、星基的RTD、RTK功能集成。

l 对安全性要求高的特殊行业中内置PRM和密码模块。

在未来,凭借对北斗系统的深入理解,更多有特色并进行优化过的国产北斗芯还会不断出现。

北斗存在感亟待提升

北斗的存在感一直是很多人热议的话题。既然已经有了这么大的产业链,为什么普通人依然感受不到北斗的存在呢?

这其实是一个误会,除了苹果,现在的手机都支持北斗功能,高通、海思、紫光展锐、联发科的手机芯片从很早就开始支持北斗功能,但是最终在应用软件上呈现时,确多以GPS为结果,自然就削弱了北斗的存在感。

北斗三号的建网可能会改变这个局面,因为它带来了高精度导航,这将是北斗弯道超车GPS的最好机会。

车联网被认为是北斗大有可为的市场,据统计,2017年我国北斗车联网呈快速发展态势,用户规模突破2200万,较2016年增长37.5%,车联网硬件市场规模达到264亿元。按机动车保有量3.1亿计算,北斗车联网的市场渗透率为7.1%。加之互联网公司和汽车厂商在自动驾驶、多媒体方面所达成的默契,由此带来一系列的应用市场技术和服务的变革,将成为北斗产业发展的新亮点。

不止于此。多场景突破将是北斗致胜的最好策略。据《2018中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》预计,到2020年北斗应用在交通运输、精准农业、城市综合安防和智慧城市建设等主要细分市场的规模有望超过2万亿元。

整个北斗生态有着无比美好的前景,但是目前的北斗芯片行业也还有着很多不足。由于入行门槛比较低,全国4000多家芯片生产企业绝大部分是中小企业,人才不足,不具备研制兼容型、互操作式导航芯片的自主研发能力,将使我国的导航芯片产业继续在低附加值状态徘徊,北斗专家曹冲就曾经这样评论。

好在国家也意识到了这点。就在北斗三号第十七颗卫星发射的前一天,中国卫星导航系统管理办公室官方发布了北斗全球信号射频基带一体化集成芯片第二轮测评结果,5家企业将作为北斗全球用户终端制造的提供商,支持北斗三号新体制全球应用。这次评测将为实现北斗芯片的自主可控,支撑北斗应用推广设立一个严格的标准。

原文链接:http://www.3snews.net/domestic/244000054365.html