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北斗导航突破大规模应用瓶颈(资料图)

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芯片特写,这一芯片仅有4mm×4mm大

这是一颗5毫米见方的北斗导航芯片,比成人指甲小得多,看上去很不起眼,却是上海科研人员智慧的结晶。今天,上海北伽导航科技有限公司在2014上海军民两用技术促进大会上发布“航芯一号”,标志着我国北斗导航产业大规模应用的最大瓶颈得到突破。这颗芯片将于明年量产,进入中兴等品牌手机,并将逐步进入平板电脑、可穿戴设备、车载导航等设备,使百姓能用到更多北斗导航产品。

据了解,北伽导航公司去年本打算研发55纳米工艺芯片,因为国内主流的北斗芯片生产工艺是130纳米,而且是非一体化工艺(射频芯片与基带芯片分离)。然而,如今问世的是我国首颗40纳米SoC工艺北斗多模射频基带一体化芯片。与国内主流技术相比,沪产芯片可谓跨越了两代。这一“跨越式突破”是如何实现的呢?

要做就做国际一流芯片

北伽导航公司总经理王永平介绍,该公司前身是上海伽利略导航有限公司,成立于2005年。当时,这家国有企业作为我国唯一的地区代表,参与了“中国—欧洲伽利略卫星导航合作计划”。通过国际合作,公司在芯片、高精度地基增强系统等领域积累了一定技术。

2010年,在市政府专题会议上,市领导明确了上海卫星导航产业发展重点:一头抓器件,发挥本市集成电路产业优势,研发北斗芯片;另一头抓位置服务产业。

遗憾的是,北斗系统建设升级后,国家北斗卫星导航管理办公室组织的年度北斗芯片比测中,上海没有团队和企业进入第一阵营。2012年、2013年连续两年的北斗芯片比测中,没有一家上海单位参与。

面对激烈的国内竞争环境,上海政府部门和企业憋着一股劲。2013年,市科委从多个团队的北斗芯片设计方案中,选择了王永平团队提出的55纳米北斗射频基带一体化方案。“这是去年国内提出的最先进北斗芯片方案,对国内企业来说,技术难度已很高。能否研制成功,我心里没底。”王永平告诉记者。

然而去年5月,当他们把完整方案提交市科委后,方案居然被退了回来。原来,市科委相关部门那时已了解到,美国高通公司已在研制40纳米工艺GPS/北斗双模一体化芯片。如果上海决定研发一颗问世后必落后于国际领先技术的导航芯片,那么,它怎能承载国产北斗芯片参与国际竞争的梦想?

“要做,就做国际一流导航芯片。”市科委负责人对王永平说。经过多次论证,这支团队确定了将SoC工艺升级到40纳米的方案。2013年8月,北伽导航公司正式投入研发。

聘海归科学家带队研发

科技创新最重要资源是人才。技术方案一确定,北伽导航公司就开始招揽海外高端人才。

冯卫锋是美国加州大学博士,曾在美国知名芯片企业——博通公司工作,有十几年海外从事通信和导航类集成电路设计的经验。尤为关键的是,他带队研制过40纳米SoC工艺芯片。去年,北伽导航公司将这位华人科学家招致麾下,任命他为副总裁,带队研发北斗芯片。

吴骏,一位在上海长大的“80后”,被北伽导航公司引进前,在美国从事芯片开发。他告诉记者,“SoC芯片设计的工作量非常大,我们导航部团队的成员都是‘80后’,干活特别拼,工作到晚上10点、11点是家常便饭,有时做通宵。”靠着这股拼劲和高端人才的指挥,这支团队在9个月内完成了芯片架构、集成电路设计和算法开发。今年4月底,公司将第一版芯片的设计图纸交给了生产商。7月底,芯片实物样品被送到公司,进入测试阶段。8月5日凌晨3时,当研发团队将芯片连入基板,完成功能测试后,全场爆发出一片欢呼声。“这会是我终身难忘的一刻!”回忆起当时场景,吴骏记忆犹新。“我们做芯片的,最怕把芯片实物样品连入基板后,升起一缕青烟,芯片变成一块石头,上百万元投入就这样报废了。”幸运的是,北伽团队一年多的艰辛付出没有白费。在9月的路测中,这颗芯片的定位精度为2.5米,达到国内一流水平。

除了引进人才,公司还聘请海外顾问。据透露,一位国际卫星导航产业界的“大牛”曾任公司顾问,为北斗芯片研发做了指点。

政府采取“对赌机制”

芯片研发,高额资金投入也是一个问题。选择40纳米工艺方案,研制成功后能使北斗芯片达到国际一流水平,但如果失败,意味着大量经费付诸东流,这是一家企业难以承受的。为此,市科委提出采取“对赌机制”,即政府和企业共同在研发上投入,公司“押宝”40纳米方案,政府也在这个方案上“押宝”。这种机制,既可以解决研发经费问题,也能鼓励企业开展高难度技术攻关。

目前,市科委已投入数百万元,北伽导航公司投入资金更大,使国产北斗芯片实现了“跨越式突破”。据透露,明年市科委将继续投入,立项支持北伽导航公司研制厘米级北斗导航芯片。这颗芯片如问世,能用于地理测绘、车道定位、无人机等领域,有望大幅降低高精度定位的成本。

王永平表示,今天发布的北斗芯片是第一版样品,第二版芯片将于明年初问世,性能指标达到国际一流水平。明年3月,第二版芯片将投入量产,并在中兴手机上开展百万级示范应用。预计2016年,这款芯片将实现超过千万级的大规模应用。“我们还将把北斗芯片推向国际市场,让北斗导航产品进入国外大众消费领域。”

总师:北斗精度局部区域超GPS 星座体质优于美国

作为中国自主发展、独立运行的全球卫星导航系统,北斗卫星导航系统一直广受关注。在近两天召开的北斗应用峰会上,北斗的性能和应用引发热议。与会专家纷纷表示,中国北斗精度指标在局部区域已超GPS;在应用方面,到2016年,北斗的应用总量将超3000万台套,实现从百万量到千万量的突破,从而降低使用成本。

北斗卫星导航系统(BDS)是继美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS)之后,全球第三个成熟的卫星导航系统,提供定位、导航和授时服务。

对于卫星导航系统来说,定位精度是系统性能的关键指标。目前,“北斗”定位系统民用服务精度已达10米,而最新一代导航芯片定位精度可达2.5米,海上北斗增强系统的精度更是已提升至3厘米级别。在昨天的峰会上,包括中国工程院院士在内的多名专家表示,中国的北斗精度指标在局部区域已超GPS。北斗应用系统总师吴光辉说:“这个性能指标,刚才很多专家都已经提到了,特别是许院士不是说到我们的指标普遍和国外GPS是持平的。在个别地区有超过GPS定位精度指标。而且有些局部区域在我们星座构成,特别是在卫星数量、几何因子、几何构型上更好的地域,我们可能比美国GPS要好。”

对于定位精度,中国卫星导航定位协会咨询中心主任李冬航从导航系统原理的角度进行了阐述。他说,在国内以及亚太区域,目前,北斗为用户提供的定位精度更高。

“北斗在国内的覆盖应用肯定是要好于GPS,因为我们的卫星的星座体质是不一样的。美国GPS在中国上空的星是来回跑的,我们有五颗静止星,还有五颗倾斜轨道星,也是始终运行在中国及亚太的上空,还有覆盖到南亚还有南半球部分。它随时可以看到更多的星座,更多的定位星。”中国卫星导航定位应用管理中心副主任李炜在接受本网记者专访时表示,中国正在规划建立数千个差分站,未来有望提供厘米级的定位精度。

“GPS在中国境内的提供的服务也就是3到5米。为什么GPS用得好,因为地面有很多的地面站,在地面站差分的情况下,他们提供给用户的服务可能更好一些。现在我们北斗本身系统提供2.5米,我们现在也正在规划,要在整个中国区域有几千个北斗的差分站。当这个站建成以后,我们提供的精度可能在米级以下,甚至达到厘米级。”

不过,也有业内人士坦言,导航系统属于军民两用。如今,在民用领域,北斗在性能方面已经可以和其他导航系统比肩,但在军用领域还有所差距。对此,国智恒北斗科技集团股份有限公司北斗事业部副经理马振营分析说,导航系统是个复杂的体系,其性能不只由导航系统本身决定。像导航系统定位精度的关键在于时间的精确度,希望北斗提供更好的定位精度就需要掌握更为精确的时间。

“定位的精度高与不高取决于时间,信号源和时间源是有关系的,卫星上是有个原子钟的。为什么中国的精度做的还是差一些?这是卫星定位的核心部件。”

价格也是人们关心的话题。马振营表示,单就芯片来说,目前,北斗导航芯片的价格还是高于GPS芯片。

“我们看手机上都有这个模块,像GPS可能就2美金,北斗做不了这么便宜,现在差不多达到100块人民币。为什么北斗做不了那么便宜,还是量小。”

按照计划,到2016年,中国北斗应用总量超过3000万台套,实现从百万量到千万量的突破。而其中至少有2000万台套是在智能终端上实现。对此,中国卫星导航定位协会咨询中心主任李冬航说,这将降低民用北斗芯片的使用成本。

“这次规划是依托国内主流的几个移动终端的制造商,在整个大众用户里推动2000万台应用量。寄希望于2000万台应用量迅速降低我们使用北斗、采用北斗元器件的价格水平。像国外的芯片厂商在全球一年是几亿甚至几十亿的用户群的量,卖得越多可以薄利多销。”

中国研制出第四代北斗导航芯片 定位精度2.5米

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华迅公司网页上介绍的该型芯片

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芯片特写,这一芯片仅有4mm×4mm大

第四代高性能北斗/GPS导航芯片出炉

中国航天科工信息技术研究院西安航天华迅公司日前宣布,成功研发出第四代高性能北斗/GPS导航芯片。该芯片定位精度为2.5米,俘获灵敏度、跟踪灵敏度等各项性能指标达到国际领先水平。

据了解,北斗四代芯片及其实施和运营不久前成功中标“陕西省公安系统警务用车卫星定位管理系统”项目。该项目是我国公安系统警务用车管理领域首个省级北斗应用项目,陕西全省公安机关各类警务用车累计安装北斗定位车载终端超过一万台,系统建成后将全面提高陕西省警务用车的使用效率。(李国敏)

此前北斗系统厘米级定位是依靠地面增强接收站实现的,只限于局部地区可用,而本次的升级版导航芯片在北斗导航覆盖区域都能实现精度2.5米的定位。据了解,北斗四代芯片及其实施和运营不久前成功中标“陕西省公安系统警务用车卫星定位管理系统”项目。后者是我国公安系统警务用车管理领域首个省级北斗应用项目,陕西全省公安机关各类警务用车累计安装北斗定位车载终端超过一万台,系统建成后将全面提高陕西省警务用车的使用效率。

性能指标:

噪声系数:50dB

芯片尺寸:4mmx4mm

工作温度:-40℃ ~+85℃

封装形式:QFN32

网站上对该芯片的描述:

航天华迅四代双模双通道射频芯片,基于0.11um CMOS 工艺设计,并行支持GPS L1与北斗二代B1 频点;内部集成两极LNA、RFA、MIXER、IFF、PLL、AGC、ADC、SPI、LDO、天线检测等功能模块; 具有低功耗、低成本、抗电磁干扰能力强等优点。、

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