北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)發(fā)展之芯片篇

【導(dǎo)讀】：在舉國(guó)關(guān)注“芯片自主”的大前提下，自主研發(fā)的北斗芯片登入產(chǎn)業(yè)舞臺(tái)，直擊國(guó)內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的痛點(diǎn)，在北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中，芯片技術(shù)突破功不可沒(méi)。

衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)人類社會(huì)信息化進(jìn)程的推進(jìn)居功至偉，在當(dāng)前新的產(chǎn)業(yè)形勢(shì)下，我們邀請(qǐng)了北京北斗星通導(dǎo)航技術(shù)股份有限公司研究院副院長(zhǎng)溫景陽(yáng)博士、深圳市晟達(dá)科技有限公司總經(jīng)理林宏政、深圳華強(qiáng)信息產(chǎn)業(yè)有限公司副總劉敏超探討北斗芯片產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展思路。

衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)人類社會(huì)信息化進(jìn)程的推進(jìn)居功至偉，它所提供的定位、導(dǎo)航、測(cè)量、授時(shí)等時(shí)空服務(wù)，深刻影響著各行各業(yè)，成為現(xiàn)今新一代信息技術(shù)的核心要素。比如在智能交通領(lǐng)域，通過(guò)引入衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)實(shí)現(xiàn)了車輛定位、防盜、反劫、行駛路線監(jiān)控及呼叫指揮等功能。

2007年，我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式建成，5年后投入民用市場(chǎng)，并在全球GNSS行業(yè)嶄露頭角。目前，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)在我國(guó)及東南亞諸國(guó)的交通、漁業(yè)、測(cè)量勘探等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，并涌現(xiàn)出北斗星通、華力創(chuàng)通、國(guó)騰電子、合眾思?jí)?、中海達(dá)、中國(guó)衛(wèi)星、江蘇三友等一大批上市企業(yè)。然而，從整體而言，北斗產(chǎn)業(yè)鏈仍處在“嬰幼兒期”，尤其是在北斗芯片、模塊等基礎(chǔ)領(lǐng)域，更是如此。

在當(dāng)前新的產(chǎn)業(yè)形勢(shì)下，我們邀請(qǐng)了北京北斗星通導(dǎo)航技術(shù)股份有限公司研究院副院長(zhǎng)溫景陽(yáng)博士、深圳市晟達(dá)科技有限公司總經(jīng)理林宏政、深圳華強(qiáng)信息產(chǎn)業(yè)有限公司副總劉敏超探討北斗芯片產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展思路。

一、我國(guó)北斗芯片產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀

雖然我國(guó)的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)在諸多民用領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，并取得了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。但美國(guó)早在1994年就完成24顆GPS衛(wèi)星的布設(shè)，并于當(dāng)年開(kāi)始提供全球民用化服務(wù)，創(chuàng)造并壟斷了市值巨大的衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)。時(shí)至今日，盡管北斗在2013年取得10倍于三年前的終端銷量，但目前我國(guó)絕大部分的導(dǎo)航終端仍采用美國(guó)GPS芯片，其占有率高達(dá)95%.

此前，我國(guó)在北斗導(dǎo)航系統(tǒng)研究中偏重于衛(wèi)星的研制和發(fā)射，占北斗研究總經(jīng)費(fèi)的90%，只有不到10%用于導(dǎo)航芯片的開(kāi)發(fā)研究，芯片技術(shù)的缺失嚴(yán)重制約了北斗的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。對(duì)于我國(guó)北斗芯片產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，我國(guó)著名北斗專家曹沖曾表示：“我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航芯片的入行門檻比較低，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。這將使我國(guó)的導(dǎo)航芯片產(chǎn)業(yè)繼續(xù)在低附加值狀態(tài)徘徊，實(shí)現(xiàn)北斗加GPS導(dǎo)航逐漸替代美國(guó)GPS導(dǎo)航的規(guī)劃步履艱難。”

二、北斗芯片為何物？

北斗芯片是包含RF射頻芯片、基帶芯片及微處理器的芯片組，相關(guān)設(shè)備通過(guò)北斗芯片，可以接受由北斗衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，從而完成定位導(dǎo)航的功能。

RF射頻芯片就是通過(guò)固定頻率（即頻點(diǎn)）接收或發(fā)射信號(hào)，目前有單頻點(diǎn)、雙頻點(diǎn)、多頻點(diǎn)以及多系統(tǒng)多頻點(diǎn)等多種類型，是芯片中成本最大的部分。

基帶芯片是用來(lái)合成即將發(fā)射的基帶信號(hào)，或?qū)邮盏降幕鶐盘?hào)進(jìn)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(guān)算法專利的公司大多被博通等大企業(yè)收購(gòu)，從事衛(wèi)星導(dǎo)航芯片的企業(yè)（包括國(guó)內(nèi)北斗芯片廠家）很難繞過(guò)這一專利壁壘。國(guó)內(nèi)北斗芯片中一般集成多個(gè)基帶，封裝方式也有差異。目前常用的基帶芯片大多采用基于ARM7TDMI內(nèi)核的微處理器，基帶芯片及微處理器一般是信息處理的部分。

此外，芯片制造工藝（也稱為“制程”）優(yōu)良與否，決定了芯片體積和功耗的大小。芯片體積越小，意味著集成電路越精細(xì)，功耗也越低，同時(shí)其制造難度與成本也越高。

據(jù)林宏政表示，衛(wèi)星導(dǎo)航芯片的前期研發(fā)，除了核心技術(shù)難于突破之外，費(fèi)用過(guò)于高昂也是一大難關(guān)。尤其在制作北斗/GPS設(shè)計(jì)流片中，僅開(kāi)一次光罩便要花費(fèi)600-800萬(wàn)元不等，而一次性流片成功的往往不多。如果沒(méi)有海量的市場(chǎng)需求作為支撐，芯片企業(yè)很難持續(xù)經(jīng)營(yíng)下去。

目前，國(guó)際上知名芯片開(kāi)發(fā)企業(yè)有S i R F、u-box、博通、意法半導(dǎo)體等，國(guó)內(nèi)導(dǎo)航芯片企業(yè)有北斗星通、東方聯(lián)星、國(guó)騰電子、泰斗微電子、華力創(chuàng)通等。在導(dǎo)航芯片研發(fā)領(lǐng)域，國(guó)際知名公司擁有絕對(duì)的實(shí)力。

三、北斗雙模芯片的最新進(jìn)展

溫景陽(yáng)表示：無(wú)論是民用導(dǎo)航領(lǐng)域抑或高精度行業(yè)應(yīng)用，無(wú)論是單系統(tǒng)抑或是兼容北斗的多模定位模式，芯片都是關(guān)鍵因素。打造北斗芯片在體積、功耗、定位精度、靈敏度等方面的優(yōu)勢(shì)，提升芯片的綜合品質(zhì)，提升用戶體驗(yàn)，是北斗導(dǎo)航系統(tǒng)成功突圍的核心之一。

目前，如何推動(dòng)北斗芯片產(chǎn)業(yè)和諧發(fā)展，政府和企業(yè)都是摸著石頭過(guò)河，進(jìn)行了許多大膽的嘗試，比如各級(jí)政府的財(cái)稅補(bǔ)貼、各行各業(yè)的示范工程、各地的北斗產(chǎn)業(yè)園孵化器以及每年舉辦各類大型的北斗論壇和展會(huì)等等，取得了一定的成效。在全社會(huì)的大力參與下，北斗在射頻芯片、基帶芯片、導(dǎo)航模塊等領(lǐng)域獲得了突破。

據(jù)林宏政介紹，由于GPS導(dǎo)航及定位的應(yīng)用逐漸走向高精度與高穩(wěn)定度的應(yīng)用，并且為了避免對(duì)單一系統(tǒng)的依賴，從2008~2009年開(kāi)始，各GPS原廠陸續(xù)投入雙?；蚨嗄５男酒澳K的開(kāi)發(fā)。晟達(dá)科技也于09年開(kāi)始進(jìn)行北斗/格洛納斯雙模產(chǎn)品的研發(fā)，并順利投入市場(chǎng)。在此技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)背景下，晟達(dá)科技從2010年開(kāi)始開(kāi)發(fā)北斗/GPS雙模產(chǎn)品，并于2012年底北斗ICD文件發(fā)布的同時(shí)，成功推出高性能北斗/ GPS混合芯片與單芯片解決方案，包括基帶、射頻、軟件和SDK等，并開(kāi)始推向市場(chǎng)。

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(fā)表演講《如何利用北斗的特性推廣北斗》，介紹了晟達(dá)科技的uniquesky雙模芯片的卓越性能和特點(diǎn)，并同時(shí)展示了uniquesky雙模芯片與其他品牌的GPS芯片同時(shí)進(jìn)行路測(cè)的效果比較圖（如圖1所示）。

Uniquesky北斗/GPS雙模芯片可混合接收北斗、GPS信號(hào)，統(tǒng)一進(jìn)行混合計(jì)算，共同參與定位。通常單GPS系統(tǒng)可搜星8-10顆，而北斗雙模系統(tǒng)的模塊可搜星數(shù)量平均可以達(dá)到15顆以上，這也意味著系統(tǒng)的可靠度、定位精度，以及用戶的使用體驗(yàn)都要優(yōu)于單GPS系統(tǒng)。目前Uniquesky北斗雙模模塊尺寸做到10x12mm，定位感度-163dBm，授時(shí)精度50-20ns，定位精度小于2m，有差分輔助的情況下，定位精度小于1m.林宏政表示，Uniquesky北斗雙模系統(tǒng)不僅在性能方面完全優(yōu)于單GPS系統(tǒng)，在價(jià)格方面也可做到與單GPS差不多的價(jià)格，未來(lái)北斗雙模終端完全可以發(fā)揮自身特有的優(yōu)勢(shì)，尤其是在單GPS無(wú)法達(dá)到的效能下，創(chuàng)造出北斗雙模特有的應(yīng)用市場(chǎng)，比如通過(guò)北斗雙模開(kāi)啟國(guó)內(nèi)高精度導(dǎo)航及精準(zhǔn)定位市場(chǎng)等。

四、國(guó)外芯片大廠對(duì)北斗市場(chǎng)的影響

目前，國(guó)外主流衛(wèi)星導(dǎo)航企業(yè)如英國(guó)CSR公司、瑞士u-blox公司、加拿大NovAtel公司、MTK，以及美國(guó)的Trimble公司、Qualcomm公司、SiRF科技等，憑借悠久的接收機(jī)產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)作為基礎(chǔ)以及國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的先入優(yōu)勢(shì)，已快速推出支持北斗/GPS雙模芯片和多模芯片雙模芯片或多模芯片。這無(wú)疑將極大推動(dòng)國(guó)內(nèi)北斗芯片技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)的繁榮。

對(duì)于國(guó)際大廠的涉足對(duì)國(guó)內(nèi)北斗導(dǎo)航市場(chǎng)的影響，林宏政做了分析：目前，芯片企業(yè)要盈利，首先需要考慮市場(chǎng)的需求量。目前高通、MTK推出的北斗多模芯片主要面向手機(jī)、平板等大眾通訊市場(chǎng)，對(duì)我國(guó)車載導(dǎo)航市場(chǎng)影響不大。SiRF的車機(jī)在A5、A6平臺(tái)上帶有北斗多模的基帶芯片，但其中的算法影響了使用效果。瑞士u-BLOX公司將已經(jīng)推出u-blox M8的多模GNSS平臺(tái)，集成了自行開(kāi)發(fā)的第8代芯片技術(shù)，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，其使用效果應(yīng)該不錯(cuò)。

對(duì)于國(guó)內(nèi)外芯片企業(yè)在技術(shù)和市場(chǎng)方面的差距，溫景陽(yáng)表示：面對(duì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，相對(duì)于國(guó)外企業(yè)擁有完善的產(chǎn)業(yè)鏈和生態(tài)圈，我們的劣勢(shì)在于對(duì)于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(chǎn)品創(chuàng)新上，與國(guó)外企業(yè)還有差距。此外，北斗對(duì)于SiRF、u-blox、Qualcomm而言也是新事物，也需要時(shí)間進(jìn)行深度整合，我們要挑戰(zhàn)的是這個(gè)時(shí)間差，而不是GPS發(fā)展的30年。而且以北斗星通為代表的國(guó)內(nèi)企業(yè)也有自身特殊的優(yōu)勢(shì)，那就是基于對(duì)北斗系統(tǒng)的深刻理解，以及長(zhǎng)期以來(lái)在北斗主管部門、政府部門的大力支持下的產(chǎn)品技術(shù)積累和規(guī)模應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)基本具備了正面迎接國(guó)外廠商競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)力。

五、北斗雙模芯片的應(yīng)用

借鑒全球衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的發(fā)展軌跡，北斗未來(lái)的應(yīng)用將沿著國(guó)防、特定行業(yè)和大眾三個(gè)層次展開(kāi)。國(guó)防應(yīng)用會(huì)率先展開(kāi)，大眾應(yīng)用將來(lái)會(huì)是主戰(zhàn)場(chǎng)，但在目前北斗雙模在特定的行業(yè)市場(chǎng)最具優(yōu)勢(shì)。

溫景陽(yáng)介紹了公司雙模芯片的典型應(yīng)用--船聯(lián)網(wǎng)。北斗星通是我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航行業(yè)首家上市公司，目前已經(jīng)研制出了兼容支持北斗、GPS、格洛納斯和伽利略四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的芯片。從2002年起，北斗星通就開(kāi)始著力研發(fā)北斗海洋漁業(yè)安全生產(chǎn)信息保障系統(tǒng)（又稱“船聯(lián)網(wǎng)”），先后投入資金超過(guò)1億元進(jìn)行研發(fā)。到目前為止，設(shè)備已經(jīng)在農(nóng)業(yè)部南海漁政漁港約3萬(wàn)條船上得到了應(yīng)用，并提供基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的海天地一體化“船聯(lián)網(wǎng)”綜合信息運(yùn)營(yíng)服務(wù)。

此外，北斗星通為天津港提供了基于L BS的“港口物聯(lián)網(wǎng)”應(yīng)用解決方案，并已在上海、寧波、深圳、印度等國(guó)內(nèi)外20多個(gè)港口碼頭成功推廣應(yīng)用。北斗星通率先成為北斗領(lǐng)域最大的服務(wù)運(yùn)營(yíng)商。

作為專注產(chǎn)業(yè)鏈上游的晟達(dá)科技，林宏政表示公司的研發(fā)計(jì)劃將拓展至導(dǎo)航芯片的配套方案上。隨著智慧城市建設(shè)的興起，在湖北、云南、貴州等地廣泛推行的校園卡、一卡通等都將會(huì)集成衛(wèi)星定位模塊；三部委在年初聯(lián)合發(fā)布的5號(hào)令，將在全國(guó)范圍內(nèi)推廣車載定位終端，北斗芯片市場(chǎng)面臨巨大機(jī)遇。然而，目前很多客戶雖然擁有工程項(xiàng)目、終端產(chǎn)品與營(yíng)銷渠道，但苦于缺乏相關(guān)配套方案，經(jīng)營(yíng)項(xiàng)目難以為繼。晟達(dá)科技將立足核心芯片技術(shù)，為客戶提供一攬子的配套解決方案，使北斗雙模芯片更好地服務(wù)于行業(yè)應(yīng)用市場(chǎng)。

六、北斗芯片對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的影響

我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)的產(chǎn)業(yè)鏈基本可分為：上游是導(dǎo)航與衛(wèi)星制造、芯片、OEM板卡、模塊、天線等；中游是終端集成、系統(tǒng)集成；下游是銷售、運(yùn)營(yíng)、服務(wù)。

北斗芯片等上游產(chǎn)業(yè)直接決定了產(chǎn)業(yè)鏈的可持續(xù)發(fā)展與整體運(yùn)營(yíng)狀況。目前，就產(chǎn)業(yè)鏈上游而言，國(guó)內(nèi)芯片、導(dǎo)航模塊、高精度板卡等基礎(chǔ)產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)基本突破并全面實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用，特別是在車載導(dǎo)航方面實(shí)現(xiàn)了幾十萬(wàn)級(jí)的應(yīng)用。不過(guò)相比國(guó)內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)總規(guī)模，北斗市場(chǎng)占比還是相對(duì)較低。為了快速提升北斗的產(chǎn)業(yè)影響力，需要國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)下大力氣快速提升基礎(chǔ)產(chǎn)品綜合性能，具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。當(dāng)然，在政府和企業(yè)層面，也不能“閉關(guān)鎖國(guó)”，尤其在市場(chǎng)推廣方面不能“一刀切”，盲目排外，這樣或使得導(dǎo)航芯片技術(shù)的中外差距越來(lái)越大。

與此同時(shí)，產(chǎn)業(yè)鏈中下游市場(chǎng)的繁榮是支撐上游芯片企業(yè)正常運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵。在芯片、模塊、板卡、終端、運(yùn)營(yíng)服務(wù)等衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)中，下游利潤(rùn)最高、中游次之、上游利潤(rùn)最薄，其中芯片利潤(rùn)從幾角至幾塊不等，相比芯片巨額的前期投入形成鮮明對(duì)比，需要海量的消費(fèi)用戶作為支撐。目前GPS的需求市場(chǎng)十分龐大，但經(jīng)過(guò)多年的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，生存下來(lái)的芯片企業(yè)屈指可數(shù)。

目前，北斗市場(chǎng)仍在培育期，以政府示范工程為主導(dǎo)，市場(chǎng)需求量十分有限。但有限的市場(chǎng)，卻擁有大量的北斗芯片企業(yè)，如果沒(méi)有成本優(yōu)勢(shì)和政府補(bǔ)貼，單純依靠芯片的銷售很難持續(xù)經(jīng)營(yíng)。因此，利用北斗雙模特點(diǎn)，拓展優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域，擴(kuò)大產(chǎn)品受眾，是目前促進(jìn)北斗芯片及整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈健康發(fā)展的重點(diǎn)工作。

讓國(guó)內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航不再缺“芯”，北斗或許已經(jīng)做到了。都說(shuō)芯片產(chǎn)業(yè)利潤(rùn)就像肥皂泡，吸引不了VC來(lái)投資，但這是剛需，企業(yè)想要長(zhǎng)久生存下去的必需品，北斗做到了，長(zhǎng)存將不再是問(wèn)題。