海外厂商占过半份额,华大北斗力争导航芯片突围

作者: 半导体行业观察
发布于: 2022-08-31 18:00
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自1994年启动以来,我国相关科研人员一直在稳步推进北斗系统的建设,并如期在2020年完成了北斗三号系统系统建设,正式向全球提供服务,完成了我们初定的北斗系统“三步走”战略。

作为新中国成立以来最重大的科技成就之一,北斗系统的目标是建设世界一流的卫星导航系统,满足国家安全与经济社会发展需求,为全球用户提供连续、稳定、可靠的服务;发展北斗产业,服务经济社会发展和民生改善;深化国际合作,共享卫星导航发展成果,提高全球卫星导航系统的综合应用效益。

而要达到这个目标,除了要打造飞在天空的卫星以外,地面的设备能够准确、快速且低延时地接收到卫星发送的信号也是关键,这就需要相关芯片厂商在产品上能交出一份满意的答案,这也正是深圳华大北斗科技股份有限公司(以下简称“华大北斗”)一直以来追逐的目标。

“不简单”的卫星导航芯片

据相关资料显示,北斗卫星导航试验系统由空间星座段、地面运控段和用户终端段三大部分组成。

其中,空间星座段包括3颗GEO卫星分别定点于东经80度、110.5度和140度赤道上空,地面控制部分由地面控制中心和若干标校站组成,地面控制中心主要完成卫星轨道确定、电离层校正、用户位置确定及用户短报文信息交换等任务;标校站主要为地面控制中心提供距离观测量和校正参数。用户终端部分则由手持型、车载型和指挥型等各种英型的终端组成。

对于一般的消费者来说,基本能接触到的就是“终端部分”,其核心就是负责信号接收的导航芯片。相关资料显示,卫星导航芯片是指专门用于支持卫星导航系统、实现定位导航等服务功能的芯片,里面包含RF射频芯片、基带芯片及微处理器的芯片组。借助这样一颗芯片,相关设备就能接收到导航卫星发射的信号,实现完成定位导航等服务功能。

因为这个芯片关乎到定位的精度与否,而且使用场景也很复杂,这就给其射频前端提出了很高的要求;其次,又因为这些芯片很多情况下需要应用到由电池供电的移动设备上,这就意味着对功耗又有着严格的考验。

华大北斗董事长孙中亮也表示,不管是中国的北斗、美国的GPS ,还是欧洲的伽利略,应用在其上的导航芯片都是基于同一套标准。但是当落地使用到不同场景的时候,芯片解算出来的数据格式和定位数据也有非常大的区别。这就需要芯片开发商在实现了原始观测量的采集输出的基础上,在上层的算法根据不同的使用场景做定制化的适配优化。从这里又可以看出,这类型芯片除了在软件方面有着更高的考验以外,对算力的需求也不容忽视,这又凸显了导航芯片的难。

“导航芯片是一个有着各种各样算法的硬件平台,针对不同的场景做了适配,这和智能手机通信芯片不同,这也是导航定位芯片研发起来周期更长更复杂的原因。”孙中亮强调。

此外,对于国内应用的大多数导航定位芯片来说,他们除了需要兼容GPS和伽利略以外,还需要兼容北斗三系统。客户更是需要设备能够在这些不同的卫星导航系统中无感式兼容,这进一步增加了导航芯片(包括北斗导航芯片)的入行门槛。这也是迄今为止,海外厂商依然垄断包括北斗导航芯片在内的原因。

孙中亮透露,现在国内的导航芯片市场有60%(甚至70%)被外商把持。考虑到现在的国际竞争格局和产业的发展趋势,打造本土的导航芯片刻不容缓。华大北斗正在力争成为其中的“赢家”。

华大北斗的厚积薄发

据介绍,华大北斗脱胎于世界500强企业中国电子信息产业集团有限公司(CEC)旗下导航芯片设计业务,于2016年12月6日在深圳成立。专注从事导航定位芯片、算法及产品的自主设计、研发、销售及相关业务。

作为国家级高新技术企业,华大北斗自主设计研发了“全球首颗支持北斗三号信号体制的多系统多频基带射频一体化高精度芯片”,同时其芯片产品是国内首颗进入国际排名前十位的专业导航定位芯片产品。

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孙中亮也指出,伴随着北斗三号全球卫星导航定位系统的正式全球运营,华大北斗的低功耗导航定位芯片逐步迭代,为实现北斗民用化、大众化规模应用提供芯片的技术支撑。公司以芯片为核心的全栈系列产品也实现了芯片模组终端解决方案全系列的解决方案。定位精度系列也从标准定位精度的 5 到 10 米到亚米级的定位精度,推进到到厘米级的定位精度。日前推出的低功耗旗舰产品HD8120系列,更是华大北斗针对亚米级定位精度需求而推出的、面对大众消费领域使用的一颗导航定位芯片。

“HD8120 实现了全星系的多模支持,能够支持包括北斗、GPS、伽利略、GLONASS以及 QZSS等在内的民用卫星导航信号,实现快速的定位,持久的续航,为卫星导航定位技术在自动驾驶、交通运输领域的广泛应用构建了一个坚实的硬件基础。”孙中亮说。

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华大北斗芯片与算法设计负责人于洪涛也补充说,HD8120是一款单芯片GNSS SoC产品,具备了上图所示的八大领先优势。其芯片及模组全面支持北斗三号信号体制,采用北斗BDS和GPS双系统联合定位,支持BDS、GPS、Galileo、GLONASS、QZSS和SBAS信号,可并发处理3个星系信号,GPS+Galileo与BDS或GLONASS,面向消费类应用市场,满足位置感知、物流运输等导航定位需求。

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他同时指出,HD8120系列支持干扰检测与动态滤除,分辨复杂信号干扰,捕获正确信号,其抗干扰能力在面对城市峡谷环境也能游刃有余,在全球范围内实现稳定高效卫星定位。通过路面的实测数据显示,在不同路面环境下HD8120相比同类产品的定位精度更佳,在受到一定遮挡,或者半开阔区域,卫星导航定位率和定位效率同样优异。

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于洪涛告诉记者,华大北斗不仅仅是一个芯片供应商,而是一个平台,一个全栈的产品解决方案。所以为了方便客户的使用,华大北斗也提供了 HD 8120 芯片系列的新成员——分别命名为TAU1113 和 TAU1114 的两款模组。据介绍,这两个设计不但拥有小尺寸,低功耗,低成本高性价比等特性,还能够兼容现在主流的 GPS 模块,节省了大家产品design in的成本。

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华大北斗方面也强调,两款模组均支持接收BDS B1(B1I,B1C)、GPS L1等卫星信号,兼具HD8120的全部优点,是低成本、高性价比的双模定位模块。TAU1113和TAU1114尺寸分别为10.1mm*9.7mm和12.2mm*16.0mm,高集成度、mini尺寸适用对成本要求高的GNSS规模应用,如车载导航、物流跟踪、车载监控、车联网等。

华大北斗表示,秉承30余年的集成电路设计底蕴和经验积累,公司在BDS/GPS导航定位芯片的基带与射频一体化设计、算法研究、产品化解决方案等方面持续挺进。针对行业应用的不同需求,华大北斗重点围绕共享单车、车载应用、无人机、智能终端、高精度等应用,规划了完整的芯片产品线,包括米级精度的HD8120系列芯片及模组、米级精度HD8040系列芯片及模组、厘米级精度的HD9300系列芯片和高精度定位、定向模组,以领先的技术研发和应用能力,为“北斗地上用好”倍道而进。

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华大北斗进一步指出,公司正积极打造北斗芯片开放平台,依托自主研发的Cynosure III北斗三号信号体制多系统多频高精度系列GNSS芯片,面向核心算法研发和应用集成研发,开放芯片原始测量数据和芯片内核接口资源。赋能产业链企业算法研发和应用集成研发,提供芯片硬件和技术支持,助力应用功能二次开发,全面提升国产芯片的综合能力。

“在以粤港澳大湾区为基础的电子产业发展领域,我们为普及北斗规模化应用提供了坚实的芯片基础,打造了首个,也是唯一一个北斗芯片开放平台,开放芯片原始测量数据和芯片内核接口资源,全面提升国产芯片的综合能力。因为只有开放才能使整个系统更快更广泛的应用,使我们的北斗系统能够更快地走向全球,实现中国的北斗也是世界的北斗。”孙中亮总结说。

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