北斗卫星导航产业发展之芯片篇

【导读】：在举国关注“芯片自主”的大前提下，自主研发的北斗芯片登入产业舞台，直击国内卫星导航产业的痛点，在北斗卫星导航产业发展过程中，芯片技术突破功不可没。

卫星定位导航系统对人类社会信息化进程的推进居功至伟，在当前新的产业形势下，我们邀请了北京北斗星通导航技术股份有限公司研究院副院长温景阳博士、深圳市晟达科技有限公司总经理林宏政、深圳华强信息产业有限公司副总刘敏超探讨北斗芯片产业的现状及发展思路。

卫星定位导航系统对人类社会信息化进程的推进居功至伟，它所提供的定位、导航、测量、授时等时空服务，深刻影响着各行各业，成为现今新一代信息技术的核心要素。比如在智能交通领域，通过引入卫星导航技术实现了车辆定位、防盗、反劫、行驶路线监控及呼叫指挥等功能。

2007年，我国北斗卫星导航系统正式建成，5年后投入民用市场，并在全球GNSS行业崭露头角。目前，北斗导航系统已经在我国及东南亚诸国的交通、渔业、测量勘探等行业得到广泛应用，并涌现出北斗星通、华力创通、国腾电子、合众思壮、中海达、中国卫星、江苏三友等一大批上市企业。然而，从整体而言，北斗产业链仍处在“婴幼儿期”，尤其是在北斗芯片、模块等基础领域，更是如此。

在当前新的产业形势下，我们邀请了北京北斗星通导航技术股份有限公司研究院副院长温景阳博士、深圳市晟达科技有限公司总经理林宏政、深圳华强信息产业有限公司副总刘敏超探讨北斗芯片产业的现状及发展思路。

一、我国北斗芯片产业的现状

虽然我国的北斗导航系统已经在诸多民用领域得到广泛的应用，并取得了良好的社会和经济效益。但美国早在1994年就完成24颗GPS卫星的布设，并于当年开始提供全球民用化服务，创造并垄断了市值巨大的卫星导航产业。时至今日，尽管北斗在2013年取得10倍于三年前的终端销量，但目前我国绝大部分的导航终端仍采用美国GPS芯片，其占有率高达95%.

此前，我国在北斗导航系统研究中偏重于卫星的研制和发射，占北斗研究总经费的90%，只有不到10%用于导航芯片的开发研究，芯片技术的缺失严重制约了北斗的产业化进程。对于我国北斗芯片产业的现状，我国著名北斗专家曹冲曾表示：“我国卫星导航芯片的入行门槛比较低，全国4000多家芯片生产企业绝大部分是中小企业，人才不足，不具备研制兼容型、互操作式导航芯片的自主研发能力。这将使我国的导航芯片产业继续在低附加值状态徘徊，实现北斗加GPS导航逐渐替代美国GPS导航的规划步履艰难。”

二、北斗芯片为何物？

北斗芯片是包含RF射频芯片、基带芯片及微处理器的芯片组，相关设备通过北斗芯片，可以接受由北斗卫星发射的信号，从而完成定位导航的功能。

RF射频芯片就是通过固定频率（即频点）接收或发射信号，目前有单频点、双频点、多频点以及多系统多频点等多种类型，是芯片中成本最大的部分。

基带芯片是用来合成即将发射的基带信号，或对接收到的基带信号进行解码。基带算法是影响定位精度的核心因素之一，然而目前拥有相关算法专利的公司大多被博通等大企业收购，从事卫星导航芯片的企业（包括国内北斗芯片厂家）很难绕过这一专利壁垒。国内北斗芯片中一般集成多个基带，封装方式也有差异。目前常用的基带芯片大多采用基于ARM7TDMI内核的微处理器，基带芯片及微处理器一般是信息处理的部分。

此外，芯片制造工艺（也称为“制程”）优良与否，决定了芯片体积和功耗的大小。芯片体积越小，意味着集成电路越精细，功耗也越低，同时其制造难度与成本也越高。

据林宏政表示，卫星导航芯片的前期研发，除了核心技术难于突破之外，费用过于高昂也是一大难关。尤其在制作北斗/GPS设计流片中，仅开一次光罩便要花费600-800万元不等，而一次性流片成功的往往不多。如果没有海量的市场需求作为支撑，芯片企业很难持续经营下去。

目前，国际上知名芯片开发企业有S i R F、u-box、博通、意法半导体等，国内导航芯片企业有北斗星通、东方联星、国腾电子、泰斗微电子、华力创通等。在导航芯片研发领域，国际知名公司拥有绝对的实力。

三、北斗双模芯片的最新进展

温景阳表示：无论是民用导航领域抑或高精度行业应用，无论是单系统抑或是兼容北斗的多模定位模式，芯片都是关键因素。打造北斗芯片在体积、功耗、定位精度、灵敏度等方面的优势，提升芯片的综合品质，提升用户体验，是北斗导航系统成功突围的核心之一。

目前，如何推动北斗芯片产业和谐发展，政府和企业都是摸着石头过河，进行了许多大胆的尝试，比如各级政府的财税补贴、各行各业的示范工程、各地的北斗产业园孵化器以及每年举办各类大型的北斗论坛和展会等等，取得了一定的成效。在全社会的大力参与下，北斗在射频芯片、基带芯片、导航模块等领域获得了突破。

据林宏政介绍，由于GPS导航及定位的应用逐渐走向高精度与高稳定度的应用，并且为了避免对单一系统的依赖，从2008~2009年开始，各GPS原厂陆续投入双模或多模的芯片及模块的开发。晟达科技也于09年开始进行北斗/格洛纳斯双模产品的研发，并顺利投入市场。在此技术及经验背景下，晟达科技从2010年开始开发北斗/GPS双模产品，并于2012年底北斗ICD文件发布的同时，成功推出高性能北斗/ GPS混合芯片与单芯片解决方案，包括基带、射频、软件和SDK等，并开始推向市场。

2013年，在深圳市交委主办的深圳智能交通大讲堂中，林宏政发表演讲《如何利用北斗的特性推广北斗》，介绍了晟达科技的uniquesky双模芯片的卓越性能和特点，并同时展示了uniquesky双模芯片与其他品牌的GPS芯片同时进行路测的效果比较图（如图1所示）。

Uniquesky北斗/GPS双模芯片可混合接收北斗、GPS信号，统一进行混合计算，共同参与定位。通常单GPS系统可搜星8-10颗，而北斗双模系统的模块可搜星数量平均可以达到15颗以上，这也意味着系统的可靠度、定位精度，以及用户的使用体验都要优于单GPS系统。目前Uniquesky北斗双模模块尺寸做到10x12mm，定位感度-163dBm，授时精度50-20ns，定位精度小于2m，有差分辅助的情况下，定位精度小于1m.林宏政表示，Uniquesky北斗双模系统不仅在性能方面完全优于单GPS系统，在价格方面也可做到与单GPS差不多的价格，未来北斗双模终端完全可以发挥自身特有的优势，尤其是在单GPS无法达到的效能下，创造出北斗双模特有的应用市场，比如通过北斗双模开启国内高精度导航及精准定位市场等。

四、国外芯片大厂对北斗市场的影响

目前，国外主流卫星导航企业如英国CSR公司、瑞士u-blox公司、加拿大NovAtel公司、MTK，以及美国的Trimble公司、Qualcomm公司、SiRF科技等，凭借悠久的接收机产品技术研发作为基础以及国内外市场的先入优势，已快速推出支持北斗/GPS双模芯片和多模芯片双模芯片或多模芯片。这无疑将极大推动国内北斗芯片技术的进步和市场的繁荣。

对于国际大厂的涉足对国内北斗导航市场的影响，林宏政做了分析：目前，芯片企业要盈利，首先需要考虑市场的需求量。目前高通、MTK推出的北斗多模芯片主要面向手机、平板等大众通讯市场，对我国车载导航市场影响不大。SiRF的车机在A5、A6平台上带有北斗多模的基带芯片，但其中的算法影响了使用效果。瑞士u-BLOX公司将已经推出u-blox M8的多模GNSS平台，集成了自行开发的第8代芯片技术，根据以往经验，其使用效果应该不错。

对于国内外芯片企业在技术和市场方面的差距，温景阳表示：面对市场竞争，相对于国外企业拥有完善的产业链和生态圈，我们的劣势在于对于用户的理解还不够深，在挖掘客户深层次需求及以满足客户需求的产品创新上，与国外企业还有差距。此外，北斗对于SiRF、u-blox、Qualcomm而言也是新事物，也需要时间进行深度整合，我们要挑战的是这个时间差，而不是GPS发展的30年。而且以北斗星通为代表的国内企业也有自身特殊的优势，那就是基于对北斗系统的深刻理解，以及长期以来在北斗主管部门、政府部门的大力支持下的产品技术积累和规模应用的经验，已经基本具备了正面迎接国外厂商竞争的实力。

五、北斗双模芯片的应用

借鉴全球卫星导航产业的发展轨迹，北斗未来的应用将沿着国防、特定行业和大众三个层次展开。国防应用会率先展开，大众应用将来会是主战场，但在目前北斗双模在特定的行业市场最具优势。

温景阳介绍了公司双模芯片的典型应用--船联网。北斗星通是我国卫星导航行业首家上市公司，目前已经研制出了兼容支持北斗、GPS、格洛纳斯和伽利略四大卫星导航系统的芯片。从2002年起，北斗星通就开始着力研发北斗海洋渔业安全生产信息保障系统（又称“船联网”），先后投入资金超过1亿元进行研发。到目前为止，设备已经在农业部南海渔政渔港约3万条船上得到了应用，并提供基于北斗卫星导航系统的海天地一体化“船联网”综合信息运营服务。

此外，北斗星通为天津港提供了基于L BS的“港口物联网”应用解决方案，并已在上海、宁波、深圳、印度等国内外20多个港口码头成功推广应用。北斗星通率先成为北斗领域最大的服务运营商。

作为专注产业链上游的晟达科技，林宏政表示公司的研发计划将拓展至导航芯片的配套方案上。随着智慧城市建设的兴起，在湖北、云南、贵州等地广泛推行的校园卡、一卡通等都将会集成卫星定位模块；三部委在年初联合发布的5号令，将在全国范围内推广车载定位终端，北斗芯片市场面临巨大机遇。然而，目前很多客户虽然拥有工程项目、终端产品与营销渠道，但苦于缺乏相关配套方案，经营项目难以为继。晟达科技将立足核心芯片技术，为客户提供一揽子的配套解决方案，使北斗双模芯片更好地服务于行业应用市场。

六、北斗芯片对整个产业链的影响

我国卫星导航与位置服务的产业链基本可分为：上游是导航与卫星制造、芯片、OEM板卡、模块、天线等；中游是终端集成、系统集成；下游是销售、运营、服务。

北斗芯片等上游产业直接决定了产业链的可持续发展与整体运营状况。目前，就产业链上游而言，国内芯片、导航模块、高精度板卡等基础产品关键技术已经基本突破并全面实现商业应用，特别是在车载导航方面实现了几十万级的应用。不过相比国内卫星导航产业总规模，北斗市场占比还是相对较低。为了快速提升北斗的产业影响力，需要国内相关企业下大力气快速提升基础产品综合性能，具备国际竞争力。当然，在政府和企业层面，也不能“闭关锁国”，尤其在市场推广方面不能“一刀切”，盲目排外，这样或使得导航芯片技术的中外差距越来越大。

与此同时，产业链中下游市场的繁荣是支撑上游芯片企业正常运营的关键。在芯片、模块、板卡、终端、运营服务等卫星导航产业链各环节中，下游利润最高、中游次之、上游利润最薄，其中芯片利润从几角至几块不等，相比芯片巨额的前期投入形成鲜明对比，需要海量的消费用户作为支撑。目前GPS的需求市场十分庞大，但经过多年的市场竞争，生存下来的芯片企业屈指可数。

目前，北斗市场仍在培育期，以政府示范工程为主导，市场需求量十分有限。但有限的市场，却拥有大量的北斗芯片企业，如果没有成本优势和政府补贴，单纯依靠芯片的销售很难持续经营。因此，利用北斗双模特点，拓展优势领域，扩大产品受众，是目前促进北斗芯片及整个产业链健康发展的重点工作。

让国内卫星导航不再缺“芯”，北斗或许已经做到了。都说芯片产业利润就像肥皂泡，吸引不了VC来投资，但这是刚需，企业想要长久生存下去的必需品，北斗做到了，长存将不再是问题。