高性能北斗导航芯片发展思路探讨

赵 彬，刘新浩，张如飞

（1.国家无线电监测中心检测中心，北京 100041；2.武汉大学，武汉 430072）

1 引言

随着我国北斗卫星导航系统的不断发展和完善，北斗卫星导航系统覆盖区域逐渐扩大，2020年将实现全球覆盖，国家“一带一路”战略中明确指出我国要大力推动卫星相关产品和元器件的出口。这必将促进GNSS产品市场对高性能北斗导航芯片需求的快速增长。自北斗重大专项实施以来，北斗基础产品中的芯片研发也有了长足的进步，初步形成了以自主芯片为基础的芯片、模块、天线、板卡、终端以及应用解决方案的北斗产业链。然而，作为卫星导航芯片研发的后起力量，国产北斗导航芯片依然处于初始阶段，研发基础薄弱、经验积累不足，与国际一流水平仍有不小的差距。因此，我国北斗导航芯片产业依然面临着严峻的竞争形势，需要加快高性能芯片的的研发进程，抢占高性能北斗导航芯片研发领域的制高点。

2 基带芯片发展现状及存在的问题

随着GNSS产品市场需求的快速增长，导航芯片小型化、低功耗趋势已日趋明显，集成多媒体和通信功能的SoC芯片也是重要的技术发展方向。目前基带芯片技术发展正由GPS单系统向GPS+GLONASS+北斗+Galileo多系统融合应用发展，向低功耗、小型化、高集成度方向发展，芯片工艺从180nm到55nm 再到40nm，体积更小，功耗更低，并且在逐步集成其他芯片功能和应用。

国内以和芯星通科技有限公司、泰斗微电子科技有限公司、西安华讯微电子有限公司、杭州中科微电子有限公司、武汉梦芯科技有限公司等企业不断攻克GNSS多系统信号捕获及联合定位技术、高灵敏度低功耗基带芯片设计技术以及亚微米芯片设计技术等关键技术，先后推出了90nm、55nm和40nm工艺的多模基带芯片，定位性能与国际现有产品相当，缩小了本土技术与国际先进水平之间的差距，为北斗导航芯片及北斗应用产业化发展奠定了坚实基础。

但是，在芯片工艺、集成度、市场应用方面国产导航基带芯片仍有差距。首先国外主流企业全部采用40nm工艺，而国内只有个别厂商达到40nm工艺水平，且功耗偏高，定位速度、可靠性方面也不及国外同类型产品。其次，国外主流行业方案都深度集成了导航定位、通信以及多媒体等功能，而国内只有少数企业将自主基带芯片与其他企业的射频芯片进行了系统级封装，还没有成熟的基带射频一体化SoC芯片。以上两点就导致国产导航芯片市场占有率较低、市场类型主要为行业应用且缺乏千万级别大众消费类市场的支撑、高端应用市场缺乏等一系列问题。

3 射频芯片发展现状及存在的问题

导航射频芯片具有一定的通用性，这就使得国内导航射频芯片企业能够快速研制导航专用射频芯片，国内企业先后解决了射频芯片高度集成、多模多频融合等关键技术。当然，国内企业的射频芯片技术与国际主流射频芯片技术也存在一定的差距，主要表现在以下方面：

第一，国外企业早已推出了射频和数字基带芯片集成在一个芯片上的单芯片SoC解决方案，而国内的射频基带一体化单芯片技术仍不十分成熟。

第二，国外产品主要采用40nm工艺技术，而国内40nm工艺的射频芯片研制仍处于初级阶段，在成本、功耗、性能等方面还有一定的差距。第三，国外射频芯片已实现量产，并广泛应用于个人消费领域。而国内导航射频芯片主要应用在示范工程行业，虽然在智能手机等消费领域有一定的应用，但是仍未实现导航射频芯片千万级用户规模。

4 北斗导航芯片发展思路探讨

现阶段国产北斗导航芯片能基本满足国内行业应用的急需，但由于起步较晚，缺乏技术积累和市场经验，在技术、工艺、成熟度、性价比等关键指标方面与国外先进水平都有着明显差距；另外，由于国内相关政策和法规有滞后性，北斗基础产品相关标准体系尚未完善，这都会阻碍北斗导航芯片的快速发展，进而影响北斗导航芯片的市场规模。为此，必须认真研究北斗导航芯片的发展策略，使得我国自主北斗导航芯片能够占领芯片技术的制高点，并在世界范围内能够得到广泛应用。具体思路如下：

（1）技术方面，在紧追世界先进技术水平的同时，认真总结经验，博采众长，逐步积累、形成本土技术特色，不断追求多技术体制、低功耗、高性能芯片技术。

（2）政策扶持方面，国家持续加大芯片扶持力度，通过国家重大战略方针，确保高性能北斗导航芯片自主可控，从芯片研制到封装测试实现全方位的支持与提升。

（3）标准和知识产权方面，本土企业和政府相关部门应该重视高性能北斗导航芯片相关标准和知识产权的布局工作。在高性能北斗导航芯片方面，大力鼓励企业申请专利、编写标准，从而追赶并引领高性能导航芯片的发展潮流。

（4）应用方面，在巩固、扩展行业应用领域的同时，提高芯片的技术工艺，并有针对性的对特定应用领域需求展开研究，从而扩大芯片的潜在市场。用技术打开市场、用市场检验技术。

5 结束语

在北斗导航卫星全球部署的稳步推进和国家“一带一路”战略稳步实施的形势下，国内外市场对高性能北斗卫星导航芯片的需求必然空前高涨。虽然国内导航芯片研发取得了一定的成绩，也有一定规模的行业市场，但与国际先进水平仍有一定差距，市场占有份额仍有巨大差距。这种情况下就需要本土企业和政府相关部门通力合作，研发多模多频、多技术体制、小型化、高集成的高性能北斗导航芯片，争取在短时间内赶上并引领国际技术先进水平，为我国北斗卫星导航产品产业全球化打下坚实基础。

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