北斗三號(hào)的舞臺(tái) 中國(guó)芯占C位

從渤海灣的漁民到內(nèi)蒙草原的牧民，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)成為了他們生活中必不可缺的一部分。災(zāi)情預(yù)報(bào)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、遠(yuǎn)洋漁業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)，北斗的功能覆蓋面越來(lái)越大，而隨著北斗三號(hào)的組網(wǎng)完成，覆蓋一帶一路國(guó)家的太空絲綢之路也將徐徐鋪開(kāi)。在這么良好的產(chǎn)業(yè)背景下，中國(guó)芯會(huì)大有作為嗎？

       進(jìn)擊的北斗三號(hào)

       11月19號(hào)發(fā)射的北斗42、43號(hào)衛(wèi)星，是北斗三號(hào)系統(tǒng)的第十八和十九顆組網(wǎng)衛(wèi)星。這兩顆中圓地球軌道衛(wèi)星和前期發(fā)射的十七顆衛(wèi)星手拉手，標(biāo)志著北斗三號(hào)基本系統(tǒng)建成。

       北斗三號(hào)是真正意義上的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，它的精度和可靠性大幅提高：定位精度為2.5至5米；測(cè)速精度為0.2米/秒；授時(shí)精度為20納秒。另外，它的設(shè)計(jì)壽命也從8年提高到10年到12年，并提出了“保證服務(wù)不間斷”指標(biāo)。

       因?yàn)槭莻€(gè)年輕人，北斗三號(hào)有著技術(shù)上的后發(fā)優(yōu)勢(shì)，這讓GPS等一眾老前輩都羨慕不已。比如，其空間段采用三種軌道衛(wèi)星組成的混合星座，且與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相比高軌衛(wèi)星更多，因此抗遮擋能力強(qiáng)，尤其在低緯度地區(qū)性能特點(diǎn)更為明顯。另外，北斗三號(hào)可提供多個(gè)頻點(diǎn)的導(dǎo)航信號(hào)，能夠通過(guò)多頻信號(hào)組合使用等方式提高服務(wù)精度。

       到2020年，北斗三號(hào)將有35顆衛(wèi)星，系統(tǒng)全面完成，成為世界上最大的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

當(dāng)今世界四大導(dǎo)航系統(tǒng)

       打破瓶頸

       北斗三號(hào)的建成將提速現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，特別是芯片領(lǐng)域。

       說(shuō)起北斗的國(guó)產(chǎn)芯片，很長(zhǎng)時(shí)間都是全行業(yè)的痛點(diǎn)。在北斗系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初計(jì)劃打造的產(chǎn)業(yè)鏈中，芯片和軟件扼守著上游的重要位置，但在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，芯片都是一個(gè)短板，這也是國(guó)內(nèi)芯片行業(yè)的基礎(chǔ)狀況所決定的。2008誕生的基帶芯片“領(lǐng)航一號(hào)”雖然是破局之作，但并沒(méi)有打破國(guó)外芯片一統(tǒng)天下的格局。

       不過(guò)力量一直在積蓄，因?yàn)檎叩闹敢?、市?chǎng)的利好、人才和資本的大量涌入，國(guó)產(chǎn)北斗芯片公司開(kāi)始不斷涌現(xiàn)。從2011年開(kāi)始，就不斷有優(yōu)秀的國(guó)產(chǎn)射頻、基帶芯片進(jìn)入市場(chǎng)。到2017年，國(guó)產(chǎn)北斗芯片累計(jì)銷量已經(jīng)突破5000萬(wàn)片，占據(jù)大部分終端市場(chǎng)，有機(jī)無(wú)芯的局面得到了改善。

       伴隨著國(guó)產(chǎn)北斗芯片的爆發(fā)，高高在上的芯片價(jià)格也順勢(shì)而下，2012年一片民用級(jí)北斗芯片價(jià)格為200元至300元人民幣，當(dāng)時(shí)GPS芯片單價(jià)僅為30元人民幣左右。5年后，北斗芯片單價(jià)已降至1美元以下，與GPS芯片持平。

       在芯片的功能上，隨著原本是不同工藝的射頻芯片和基帶芯片進(jìn)行融合，國(guó)內(nèi)的北斗芯片也開(kāi)始這種升級(jí)。并且，為了適應(yīng)多個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)長(zhǎng)期并存的局面，芯片紛紛開(kāi)始支持多模（多個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)）。從2013年開(kāi)始，泰斗微電子、芯星通和杭州中科微等一批國(guó)內(nèi)公司就相繼推出了多模射頻基帶一體芯片。現(xiàn)在，單模芯片已難覓蹤跡，多模芯片成為主流。

       這次沒(méi)有在起跑線上落后

       北斗三號(hào)從2017年開(kāi)始建設(shè)，同年就有支持三號(hào)系統(tǒng)體制信號(hào)的國(guó)產(chǎn)芯片發(fā)布。該產(chǎn)品也是首枚采用28nm工藝的北斗芯片，尺寸為1.9*2.9mm；跟蹤功耗小于18mW，捕獲功耗<30mW。 同時(shí)，該芯片全球通用，除支持BDS、GPS、GLONASS、Galileo四系統(tǒng)外，還支持WAAS/QZSS/EGNOS /MSAS/GAGAN增強(qiáng)信號(hào)。

       而進(jìn)入今年來(lái)，更是有多款支持北斗三號(hào)的芯片發(fā)布。這些芯片基本都采用28nm工藝，這也符合了國(guó)內(nèi)晶圓廠的主流工藝水平。

       值得一提的是，今年還有一款雙頻北斗芯片發(fā)布。區(qū)別于傳統(tǒng)芯片只能接收單頻(B1I/L1)信號(hào)，帶寬不夠，易受建筑物反射干擾影響的弱點(diǎn)，雙頻方案新增的頻段信號(hào)(B2a/L5)帶寬高、碼率大，折射及反射對(duì)其影響不大；同時(shí)，不同頻率信號(hào)通過(guò)電離層時(shí)的折射率不同，通過(guò)對(duì)比兩路信號(hào)的延遲，可以消除電離層帶來(lái)的誤差，定位精度得到進(jìn)一步提高。

       縱觀今年新發(fā)布的產(chǎn)品，基本具備這樣幾個(gè)特性：

       l 多ARM主控芯片，提高浮點(diǎn)運(yùn)算速度。

       l 多種抗干擾模式（抗窄帶干擾、抗轉(zhuǎn)發(fā)式干擾），滿足高動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)終端的應(yīng)用。

       l 實(shí)現(xiàn)地基、星基的RTD、RTK功能集成。

       l 對(duì)安全性要求高的特殊行業(yè)中內(nèi)置PRM和密碼模塊。

       在未來(lái)，憑借對(duì)北斗系統(tǒng)的深入理解，更多有特色并進(jìn)行優(yōu)化過(guò)的國(guó)產(chǎn)北斗芯還會(huì)不斷出現(xiàn)。

       征途是星辰大海

       北斗的存在感一直是很多人熱議的話題。既然已經(jīng)有了這么大的產(chǎn)業(yè)鏈，為什么普通人依然感受不到北斗的存在呢？

       這其實(shí)是一個(gè)誤會(huì)，除了蘋果，現(xiàn)在的手機(jī)都支持北斗功能，高通、海思、紫光展銳、聯(lián)發(fā)科的手機(jī)芯片從很早就開(kāi)始支持北斗功能，但是最終在應(yīng)用軟件上呈現(xiàn)時(shí)，確多以GPS為結(jié)果，自然就削弱了北斗的存在感。

       北斗三號(hào)的建網(wǎng)可能會(huì)改變這個(gè)局面，因?yàn)樗鼛?lái)了高精度導(dǎo)航，這將是北斗彎道超車GPS的最好機(jī)會(huì)。

       車聯(lián)網(wǎng)被認(rèn)為是北斗大有可為的市場(chǎng)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年我國(guó)北斗車聯(lián)網(wǎng)呈快速發(fā)展態(tài)勢(shì)，用戶規(guī)模突破2200萬(wàn)，較2016年增長(zhǎng)37.5%，車聯(lián)網(wǎng)硬件市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到264億元。按機(jī)動(dòng)車保有量3.1億計(jì)算，北斗車聯(lián)網(wǎng)的市場(chǎng)滲透率為7.1%。加之互聯(lián)網(wǎng)公司和汽車廠商在自動(dòng)駕駛、多媒體方面所達(dá)成的默契，由此帶來(lái)一系列的應(yīng)用市場(chǎng)技術(shù)和服務(wù)的變革，將成為北斗產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新亮點(diǎn)。

       不止于此。多場(chǎng)景突破將是北斗致勝的最好策略。據(jù)《2018中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》預(yù)計(jì)，到2020年北斗應(yīng)用在交通運(yùn)輸、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、城市綜合安防和智慧城市建設(shè)等主要細(xì)分市場(chǎng)的規(guī)模有望超過(guò)2萬(wàn)億元。

       整個(gè)北斗生態(tài)有著無(wú)比美好的前景，但是目前的北斗芯片行業(yè)也還有著很多不足。由于入行門檻比較低，全國(guó)4000多家芯片生產(chǎn)企業(yè)絕大部分是中小企業(yè)，人才不足，不具備研制兼容型、互操作式導(dǎo)航芯片的自主研發(fā)能力，將使我國(guó)的導(dǎo)航芯片產(chǎn)業(yè)繼續(xù)在低附加值狀態(tài)徘徊，北斗專家曹沖就曾經(jīng)這樣評(píng)論。

       好在國(guó)家也意識(shí)到了這點(diǎn)。就在北斗三號(hào)第十七顆衛(wèi)星發(fā)射的前一天，中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室官方發(fā)布了北斗全球信號(hào)射頻基帶一體化集成芯片第二輪測(cè)評(píng)結(jié)果，5家企業(yè)將作為北斗全球用戶終端制造的提供商，支持北斗三號(hào)新體制全球應(yīng)用。這次評(píng)測(cè)將為實(shí)現(xiàn)北斗芯片的自主可控，支撐北斗應(yīng)用推廣設(shè)立一個(gè)嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。