探析中國北斗芯片的發(fā)展之路

在進入芯片領域的論述前，我們來了解北斗導航定位系統(tǒng)的基本情況。北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)由中國研發(fā)，是繼美國全球定位系統(tǒng)(GPS)、俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導航系統(tǒng)(GLONASS)之后第三個成熟的衛(wèi)星導航系統(tǒng)、加上歐盟的GALILE，全球共有四大GNSS系統(tǒng)。

同時，北斗衛(wèi)星導航產業(yè)鏈環(huán)節(jié)分為上游、中游、下游三部分，上游包括芯片、天線、板卡、地圖等基礎產品，中游包括車載、手持、船載或其他行業(yè)應用的終端設備，下游包括面向應用的系統(tǒng)集成與運營服務。

另外，隨著北斗芯片技術的逐步成熟和全球組網加速，北斗產業(yè)鏈將逐步成熟。根據權威機構數(shù)據披露，到2020年，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)上中下游將呈現(xiàn)1:4:5的較為穩(wěn)定的產業(yè)鏈產值分布結構。

預計到2020年，上游的數(shù)據、芯片、模塊類產值在整個產業(yè)鏈的占比穩(wěn)定在10%左右，產值約400億元；中游的系統(tǒng)集成及終端集成產值在整個產業(yè)鏈的占比約為40%，終端產品質量和用戶量將有巨大飛躍，產業(yè)國際競爭力將大幅增強；下游的運營服務產值貢獻預計達到總產值的50%，應用服務水平也將大幅度提高。

北斗芯片產業(yè)的發(fā)展歷程

北斗導航系統(tǒng)在2007年正式研發(fā)形成，故我國北斗芯片產業(yè)以2007年為一個分界點，2007年前后的發(fā)展呈現(xiàn)出不同的特點。在1994-2007年間，中國絕大部分的導航終端均使用美國GPS芯片，且在2000-2007年期間，中國的北斗接收機的芯片也均有美國企業(yè)提供，在北斗導航系統(tǒng)尚未研發(fā)成功前，我國北斗芯片產業(yè)呈現(xiàn)出受制于人的局面。

2007年后，中國企業(yè)自主研發(fā)意識覺醒，開始投入到芯片的研發(fā)制作中，但這一時期國家下?lián)苎邪l(fā)經費較少，芯片研發(fā)嚴重受限；到了2013年，國家頒布《促進信息消費——加快推進北斗衛(wèi)星導航產業(yè)規(guī)?；l(fā)展》，政策中明確提出要支持中國北斗芯片事業(yè)，自此，北斗芯片開始結出碩果。

2013年東莞泰斗微電子發(fā)布的TD1020,意味著中國芯片進入了智能手機時代、2014年，上海北伽導航發(fā)布的航芯一號，也意味著中國芯片進入了平板電腦、可穿戴設備、車載導航時代；2017年9月，華大北斗科技公司所研發(fā)的一體化芯片，這款芯片將射頻芯片與基帶芯片合為一體，也彰顯了北斗芯片的發(fā)展方向；55nm-40nm--28nm,中國導航芯片工藝進入到了28納米的時代，令人贊嘆。

總體來看，雖然中國頭部企業(yè)在近年來為中國芯片事業(yè)做出了突出的貢獻，但整個芯片市場發(fā)展仍是參差不齊，甚至發(fā)展困難依舊存在。

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)芯片發(fā)展受限原因

目前中國芯片的困難，具有一定客觀因素。分析如下：

（1）從產業(yè)研發(fā)投入看

從研制力度看，目前我國北斗導航系統(tǒng)偏重于衛(wèi)星的研制和發(fā)射，占北斗研究總經費的90%，只有不到10%用于導航芯片的開發(fā)研究。而芯片的缺失也嚴重制約了北斗的產業(yè)化進程——現(xiàn)在全國4000多家芯片生產企業(yè)多為中小企業(yè)，人才缺失嚴重、研發(fā)投入嚴重不足，故我國的導航芯片產業(yè)繼續(xù)在低附加值領域徘徊，難以得到長足的發(fā)展。

（2）技術角度看芯片成本之高

從技術角度說，北斗芯片包括射頻芯片以及基帶芯片。射頻芯片負責接收或發(fā)射信號，而基帶芯片則是用來合成即將發(fā)射的信號或對接收到的基帶信號進行解碼。

從專利角度說，芯片相關算法的專利大多被博通等大企業(yè)收購，從事衛(wèi)星導航芯片的企業(yè)（包括國內北斗芯片廠家）很難繞過這一專利壁壘。

另從研制角度看，前期的費用也是芯片發(fā)展的一大難關，如在制作北斗/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。這一關鍵因素也直接導致了資金充足的大企業(yè)更易在芯片研發(fā)上取得突出成果，中小企業(yè)則根本輸不起。

同時，如此大手筆的開支，如果沒有海量的市場需求作為支撐，芯片企業(yè)很難持續(xù)經營下去。而從上述產業(yè)鏈市場規(guī)模來看，芯片在整個產業(yè)鏈的產值占比10%不到，不到400億元；投入大，收益小，也制約著企業(yè)的研發(fā)熱情。

最后，從制作工藝角度看，芯片優(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，功耗也越低，同時其制造難度與成本也越高。

北斗“中國芯”步入28nm時代，這意味著什么？

整體市場的發(fā)展雖然步伐不齊，“中國芯”發(fā)展的內外部環(huán)境也對中小企業(yè)不甚友好，但大型企業(yè)的成果依舊讓人欣喜，28nm時代的到來，這意味著什么呢？

首先，讓我們來介紹下這款芯片的技術特性。這款芯片名為Ufirebird火鳥，由北斗星通旗下和芯星通公司所研發(fā)，從技術參數(shù)來說，芯片內置Sensor Hub，實現(xiàn)多傳感器融合，更可擴展支持WiFi，同時定位時間耗時少（快速啟動的性能）、單點定位差異小，差分定位精度可達0.5m，同時，芯片內置抗干擾模塊和LNA，-162dB的超高靈敏度，可適應更復雜的集成環(huán)境和信號場景，保持持續(xù)精準定位。

除此之外，這款芯片還有諸多亮點——其一，通用四系統(tǒng)支持，全球響應，其二，超低功耗、超強續(xù)航；其三，高集成度，節(jié)約開發(fā)時間與開發(fā)成本，最后就是該款芯片可提供一站式服務；通用四系統(tǒng)支持則為加強了芯片的信號接收與傳輸、低耗可使芯片保持較長時間的穩(wěn)定工作；高集成進一步造福開發(fā)商，便捷它們對下游的應用開發(fā)，而一站式服務，則提升了用戶體驗，滿足了用戶的多元化需求。

制作工藝由0.35微米提升到28納米的同時，最低單片價格則降至6元，總體性能達到甚至優(yōu)于國際同類產品，這意味著什么？意味著北斗基礎產品已經實現(xiàn)了歷史性的跨越。而這款產品，將伴隨著北斗三號系統(tǒng)，運用在公安、交通、漁業(yè)、電力、林業(yè)、減災等諸多領域，并進一步運用于智慧城市建設和社會治理；同時，由于高精度等優(yōu)勢，未來還將解鎖精細農業(yè)、危房監(jiān)測、無人駕駛等領域。為中國在這些領域的發(fā)展搶占先機。

“中國芯”未來發(fā)展機遇

在國家的規(guī)劃里，北斗是要走出國門。要加速融入世界，要多系統(tǒng)實現(xiàn)共贏，要為全球用戶享受更加高效可靠的服務做出突出貢獻。

而北斗三號系統(tǒng)就是中國實現(xiàn)大國責任的利器。國家規(guī)劃，在2018年，北斗建成，第一站是服務“一帶一路”的兄弟；到2020年，建成世界一流的北斗三號系統(tǒng)，繼而服務世界；到2035年，建成以北斗為核心的綜合定位、導航、授時體系，即是取代美國GPS的地位，為全球的定位事業(yè)盡更大的力量。

故這一階段，中國芯片企業(yè)應該相應國家號召，積極向外探索。加快對國外市場的部署，從而分一杯羹。