xiaoqingmei 發表於 2018-06-04 10:04:46
【導讀】：在舉國關注「晶片自主」的大前提下，自主研發的北鬥晶片登入產業舞臺，直擊國內衛星導航產業的痛點，在北鬥衛星導航產業發展過程中，晶片技術突破功不可沒。
衛星定位導航系統對人類社會信息化進程的推進居功至偉，在當前新的產業形勢下，我們邀請了北京北鬥星通導航技術股份有限公司研究院副院長溫景陽博士、深圳市晟達科技有限公司總經理林宏政、深圳華強信息產業有限公司副總劉敏超探討北鬥晶片產業的現狀及發展思路。
衛星定位導航系統對人類社會信息化進程的推進居功至偉，它所提供的定位、導航、測量、授時等時空服務，深刻影響著各行各業，成為現今新一代信息技術的核心要素。比如在智能交通領域，通過引入衛星導航技術實現了車輛定位、防盜、反劫、行駛路線監控及呼叫指揮等功能。
2007年，我國北鬥衛星導航系統正式建成，5年後投入民用市場，並在全球GNSS行業嶄露頭角。目前，北鬥導航系統已經在我國及東南亞諸國的交通、漁業、測量勘探等行業得到廣泛應用，並湧現出北鬥星通、華力創通、國騰電子、合眾思壯、中海達、中國衛星、江蘇三友等一大批上市企業。然而，從整體而言，北鬥產業鏈仍處在「嬰幼兒期」，尤其是在北鬥晶片、模塊等基礎領域，更是如此。
在當前新的產業形勢下，我們邀請了北京北鬥星通導航技術股份有限公司研究院副院長溫景陽博士、深圳市晟達科技有限公司總經理林宏政、深圳華強信息產業有限公司副總劉敏超探討北鬥晶片產業的現狀及發展思路。
一、我國北鬥晶片產業的現狀雖然我國的北鬥導航系統已經在諸多民用領域得到廣泛的應用，並取得了良好的社會和經濟效益。但美國早在1994年就完成24顆GPS衛星的布設，並於當年開始提供全球民用化服務，創造並壟斷了市值巨大的衛星導航產業。時至今日，儘管北鬥在2013年取得10倍於三年前的終端銷量，但目前我國絕大部分的導航終端仍採用美國GPS晶片，其佔有率高達95%.
此前，我國在北鬥導航系統研究中偏重於衛星的研製和發射，佔北鬥研究總經費的90%，只有不到10%用於導航晶片的開發研究，晶片技術的缺失嚴重製約了北鬥的產業化進程。對於我國北鬥晶片產業的現狀，我國著名北鬥專家曹衝曾表示：「我國衛星導航晶片的入行門檻比較低，全國4000多家晶片生產企業絕大部分是中小企業，人才不足，不具備研製兼容型、互操作式導航晶片的自主研發能力。這將使我國的導航晶片產業繼續在低附加值狀態徘徊，實現北鬥加GPS導航逐漸替代美國GPS導航的規劃步履艱難。」
二、北鬥晶片為何物？北鬥晶片是包含RF射頻晶片、基帶晶片及微處理器的晶片組，相關設備通過北鬥晶片，可以接受由北鬥衛星發射的信號，從而完成定位導航的功能。
RF射頻晶片就是通過固定頻率（即頻點）接收或發射信號，目前有單頻點、雙頻點、多頻點以及多系統多頻點等多種類型，是晶片中成本最大的部分。
基帶晶片是用來合成即將發射的基帶信號，或對接收到的基帶信號進行解碼。基帶算法是影響定位精度的核心因素之一，然而目前擁有相關算法專利的公司大多被博通等大企業收購，從事衛星導航晶片的企業（包括國內北鬥晶片廠家）很難繞過這一專利壁壘。國內北鬥晶片中一般集成多個基帶，封裝方式也有差異。目前常用的基帶晶片大多採用基於ARM7TDMI內核的微處理器，基帶晶片及微處理器一般是信息處理的部分。
此外，晶片製造工藝（也稱為「製程」）優良與否，決定了晶片體積和功耗的大小。晶片體積越小，意味著集成電路越精細，功耗也越低，同時其製造難度與成本也越高。
據林宏政表示，衛星導航晶片的前期研發，除了核心技術難於突破之外，費用過於高昂也是一大難關。尤其在製作北鬥/GPS設計流片中，僅開一次光罩便要花費600-800萬元不等，而一次性流片成功的往往不多。如果沒有海量的市場需求作為支撐，晶片企業很難持續經營下去。
目前，國際上知名晶片開發企業有S i R F、u-box、博通、意法半導體等，國內導航晶片企業有北鬥星通、東方聯星、國騰電子、泰鬥微電子、華力創通等。在導航晶片研發領域，國際知名公司擁有絕對的實力。
三、北鬥雙模晶片的最新進展溫景陽表示：無論是民用導航領域抑或高精度行業應用，無論是單系統抑或是兼容北鬥的多模定位模式，晶片都是關鍵因素。打造北鬥晶片在體積、功耗、定位精度、靈敏度等方面的優勢，提升晶片的綜合品質，提升用戶體驗，是北鬥導航系統成功突圍的核心之一。
目前，如何推動北鬥晶片產業和諧發展，政府和企業都是摸著石頭過河，進行了許多大膽的嘗試，比如各級政府的財稅補貼、各行各業的示範工程、各地的北鬥產業園孵化器以及每年舉辦各類大型的北鬥論壇和展會等等，取得了一定的成效。在全社會的大力參與下，北鬥在射頻晶片、基帶晶片、導航模塊等領域獲得了突破。
據林宏政介紹，由於GPS導航及定位的應用逐漸走向高精度與高穩定度的應用，並且為了避免對單一系統的依賴，從2008~2009年開始，各GPS原廠陸續投入雙模或多模的晶片及模塊的開發。晟達科技也於09年開始進行北鬥/格洛納斯雙模產品的研發，並順利投入市場。在此技術及經驗背景下，晟達科技從2010年開始開發北鬥/GPS雙模產品，並於2012年底北鬥ICD文件發布的同時，成功推出高性能北鬥/ GPS混合晶片與單晶片解決方案，包括基帶、射頻、軟體和SDK等，並開始推向市場。
2013年，在深圳市交委主辦的深圳智能交通大講堂中，林宏政發表演講《如何利用北鬥的特性推廣北鬥》，介紹了晟達科技的uniquesky雙模晶片的卓越性能和特點，並同時展示了uniquesky雙模晶片與其他品牌的GPS晶片同時進行路測的效果比較圖（如圖1所示）。
Uniquesky北鬥/GPS雙模晶片可混合接收北鬥、GPS信號，統一進行混合計算，共同參與定位。通常單GPS系統可搜星8-10顆，而北鬥雙模系統的模塊可搜星數量平均可以達到15顆以上，這也意味著系統的可靠度、定位精度，以及用戶的使用體驗都要優於單GPS系統。目前Uniquesky北鬥雙模模塊尺寸做到10x12mm，定位感度-163dBm，授時精度50-20ns，定位精度小於2m，有差分輔助的情況下，定位精度小於1m.林宏政表示，Uniquesky北鬥雙模系統不僅在性能方面完全優於單GPS系統，在價格方面也可做到與單GPS差不多的價格，未來北鬥雙模終端完全可以發揮自身特有的優勢，尤其是在單GPS無法達到的效能下，創造出北鬥雙模特有的應用市場，比如通過北鬥雙模開啟國內高精度導航及精準定位市場等。
四、國外晶片大廠對北鬥市場的影響目前，國外主流衛星導航企業如英國CSR公司、瑞士u-blox公司、加拿大NovAtel公司、MTK，以及美國的Trimble公司、Qualcomm公司、SiRF科技等，憑藉悠久的接收機產品技術研發作為基礎以及國內外市場的先入優勢，已快速推出支持北鬥/GPS雙模晶片和多模晶片雙模晶片或多模晶片。這無疑將極大推動國內北鬥晶片技術的進步和市場的繁榮。
對於國際大廠的涉足對國內北鬥導航市場的影響，林宏政做了分析：目前，晶片企業要盈利，首先需要考慮市場的需求量。目前高通、MTK推出的北鬥多模晶片主要面向手機、平板等大眾通訊市場，對我國車載導航市場影響不大。SiRF的車機在A5、A6平臺上帶有北鬥多模的基帶晶片，但其中的算法影響了使用效果。瑞士u-BLOX公司將已經推出u-blox M8的多模GNSS平臺，集成了自行開發的第8代晶片技術，根據以往經驗，其使用效果應該不錯。
對於國內外晶片企業在技術和市場方面的差距，溫景陽表示：面對市場競爭，相對於國外企業擁有完善的產業鏈和生態圈，我們的劣勢在於對於用戶的理解還不夠深，在挖掘客戶深層次需求及以滿足客戶需求的產品創新上，與國外企業還有差距。此外，北鬥對於SiRF、u-blox、Qualcomm而言也是新事物，也需要時間進行深度整合，我們要挑戰的是這個時間差，而不是GPS發展的30年。而且以北鬥星通為代表的國內企業也有自身特殊的優勢，那就是基於對北鬥系統的深刻理解，以及長期以來在北鬥主管部門、政府部門的大力支持下的產品技術積累和規模應用的經驗，已經基本具備了正面迎接國外廠商競爭的實力。
五、北鬥雙模晶片的應用借鑑全球衛星導航產業的發展軌跡，北鬥未來的應用將沿著國防、特定行業和大眾三個層次展開。國防應用會率先展開，大眾應用將來會是主戰場，但在目前北鬥雙模在特定的行業市場最具優勢。
溫景陽介紹了公司雙模晶片的典型應用--船聯網。北鬥星通是我國衛星導航行業首家上市公司，目前已經研製出了兼容支持北鬥、GPS、格洛納斯和伽利略四大衛星導航系統的晶片。從2002年起，北鬥星通就開始著力研發北鬥海洋漁業安全生產信息保障系統（又稱「船聯網」），先後投入資金超過1億元進行研發。到目前為止，設備已經在農業部南海漁政漁港約3萬條船上得到了應用，並提供基於北鬥衛星導航系統的海天地一體化「船聯網」綜合信息運營服務。
此外，北鬥星通為天津港提供了基於L BS的「港口物聯網」應用解決方案，並已在上海、寧波、深圳、印度等國內外20多個港口碼頭成功推廣應用。北鬥星通率先成為北鬥領域最大的服務運營商。
作為專注產業鏈上遊的晟達科技，林宏政表示公司的研發計劃將拓展至導航晶片的配套方案上。隨著智慧城市建設的興起，在湖北、雲南、貴州等地廣泛推行的校園卡、一卡通等都將會集成衛星定位模塊；三部委在年初聯合發布的5號令，將在全國範圍內推廣車載定位終端，北鬥晶片市場面臨巨大機遇。然而，目前很多客戶雖然擁有工程項目、終端產品與營銷渠道，但苦於缺乏相關配套方案，經營項目難以為繼。晟達科技將立足核心晶片技術，為客戶提供一攬子的配套解決方案，使北鬥雙模晶片更好地服務於行業應用市場。
六、北鬥晶片對整個產業鏈的影響我國衛星導航與位置服務的產業鏈基本可分為：上遊是導航與衛星製造、晶片、OEM板卡、模塊、天線等；中遊是終端集成、系統集成；下遊是銷售、運營、服務。
北鬥晶片等上遊產業直接決定了產業鏈的可持續發展與整體運營狀況。目前，就產業鏈上遊而言，國內晶片、導航模塊、高精度板卡等基礎產品關鍵技術已經基本突破並全面實現商業應用，特別是在車載導航方面實現了幾十萬級的應用。不過相比國內衛星導航產業總規模，北鬥市場佔比還是相對較低。為了快速提升北鬥的產業影響力，需要國內相關企業下大力氣快速提升基礎產品綜合性能，具備國際競爭力。當然，在政府和企業層面，也不能「閉關鎖國」，尤其在市場推廣方面不能「一刀切」，盲目排外，這樣或使得導航晶片技術的中外差距越來越大。
與此同時，產業鏈中下遊市場的繁榮是支撐上遊晶片企業正常運營的關鍵。在晶片、模塊、板卡、終端、運營服務等衛星導航產業鏈各環節中，下遊利潤最高、中遊次之、上遊利潤最薄，其中晶片利潤從幾角至幾塊不等，相比晶片巨額的前期投入形成鮮明對比，需要海量的消費用戶作為支撐。目前GPS的需求市場十分龐大，但經過多年的市場競爭，生存下來的晶片企業屈指可數。
目前，北鬥市場仍在培育期，以政府示範工程為主導，市場需求量十分有限。但有限的市場，卻擁有大量的北鬥晶片企業，如果沒有成本優勢和政府補貼，單純依靠晶片的銷售很難持續經營。因此，利用北鬥雙模特點，拓展優勢領域，擴大產品受眾，是目前促進北鬥晶片及整個產業鏈健康發展的重點工作。
讓國內衛星導航不再缺「芯」，北鬥或許已經做到了。都說晶片產業利潤就像肥皂泡，吸引不了VC來投資，但這是剛需，企業想要長久生存下去的必需品，北鬥做到了，長存將不再是問題。
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