6月23日，北斗三號最后一顆全球組網(wǎng)衛星在西昌衛星發(fā)射中心點(diǎn)火升空，這意味著(zhù)中國北斗衛星導航系統，在長(cháng)達26年的艱辛建設后終于大功告成，完成了“三步走”戰略的最后一步。北斗組網(wǎng)的成功，意味著(zhù)北斗空間定位技術(shù)將更多地賦能各行各業(yè)，給手機、可穿戴設備、無(wú)人機等終端設備帶來(lái)福音的同時(shí)，也將開(kāi)創(chuàng )更多新的應用領(lǐng)域。北斗系統有如今的成就，北斗芯片作為應用技術(shù)的核心可謂是最大的“功臣”。那么在未來(lái)，北斗芯片將會(huì )有哪些新的發(fā)展？技術(shù)趨勢將會(huì )是怎樣？

終端產(chǎn)品造福千萬(wàn)家，北斗芯片功不可沒(méi)

北斗系統全球組網(wǎng)的完成，意味著(zhù)我國北斗全球導航定位系統將全面建成，在功能和性能等方面得到進(jìn)一步的提升，從而具備面向全球的覆蓋和服務(wù)能力，在天上和地下都布滿(mǎn)“天羅地網(wǎng)”，造福各行各業(yè)。

隨著(zhù)北斗系統的建成，北斗產(chǎn)業(yè)鏈也更加完善。北斗系統由空間段、地面段和用戶(hù)段三部分組成。三部分各司其職，在地球表面或近地空間的任何地點(diǎn)為用戶(hù)提供全天候的3維坐標和速度以及時(shí)間信息的空基無(wú)線(xiàn)電導航定位。其中，用戶(hù)段市場(chǎng)化特征最為明顯，可以細分為上中下游產(chǎn)業(yè)：上游為基礎部件，主要由基帶芯片、射頻芯片、板卡、天線(xiàn)等構成；中游主要包括終端集成和系統集成；下游為解決方案和運維服務(wù)，為終端市場(chǎng)提供眾多行業(yè)應用。

人們從哪里能感受到北斗導航定位系統賦能各行各業(yè)呢？答案必然是終端應用市場(chǎng)。小到手機、可穿戴設備，大到汽車(chē)、輪船，人們都能“看”到北斗的身影?！?020中國衛星導航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書(shū)》顯示，2019年北斗系統國內應用突破新高：超過(guò)650萬(wàn)輛營(yíng)運車(chē)輛、4萬(wàn)輛郵政與快遞車(chē)輛、36個(gè)城市約8萬(wàn)輛公交車(chē)安裝北斗系統；3200余座內河導航設施、2900余座海上導航設施應用了北斗系統；國內北斗農機自動(dòng)駕駛系統部署超過(guò)2萬(wàn)臺/套，全國7萬(wàn)余艘漁船和執法船安裝北斗終端；支持北斗定位手機達到近300款……

北斗導航定位系統能夠廣泛應用在各行各業(yè)，北斗芯片功不可沒(méi)。作為整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的核心，北斗芯片的工藝設計極其復雜，有絲毫的偏差都將極大影響終端產(chǎn)品的性能?！氨倍沸酒诮Y構上主要包括GNSS射頻接收機、GNSS基帶信號處理器、微處理器、電源管理、內存和控制單元、存儲器、串口設備、外圍接口電路等部分。北斗芯片設計復雜，特別是射頻和基帶一體化SoC芯片的設計更加復雜，因此芯片設計能力的差異，將直接影響芯片性能、靈敏度、功耗、尺寸、成本等多個(gè)方面，進(jìn)而也極大地影響著(zhù)導航定位終端產(chǎn)品的核心競爭力。因此，北斗芯片的技術(shù)方向很大程度上代表了北斗終端產(chǎn)品的發(fā)展趨勢?！鄙钲谌A大北斗科技有限公司北京分公司總經(jīng)理葛晨向《中國電子報》記者說(shuō)道。

北斗行業(yè)應用提速，對芯片提出新要求

隨著(zhù)5G和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，未來(lái)北斗與其他技術(shù)的融合將成為必然，越來(lái)越多的行業(yè)應用也對北斗芯片提出了更多更嚴峻的“芯”要求。

上海司南衛星導航技術(shù)股份有限公司高精度芯片項目經(jīng)理閆建巧向記者表示，北斗完成全球組網(wǎng)后，在未來(lái)將會(huì )以此為基礎，推進(jìn)衛星導航與其他領(lǐng)域技術(shù)融合與產(chǎn)業(yè)融合，為全球用戶(hù)提供更精準的定位服務(wù)，開(kāi)創(chuàng )各行業(yè)新的融合時(shí)代。比如，通過(guò)在拖拉機和收割機等農業(yè)機械上安裝北斗終端，實(shí)現對農田的精密耕作，讓農業(yè)生產(chǎn)更高效更輕松，大幅提升生產(chǎn)力。

對此，中國衛星導航定位協(xié)會(huì )秘書(shū)長(cháng)張全德認為，北斗“融技術(shù)、融網(wǎng)絡(luò )、融終端、融數據”全面發(fā)展，必將形成一個(gè)個(gè)“北斗+”創(chuàng )新和“北斗+”應用的新生業(yè)態(tài)，成為國家綜合時(shí)空體系建設發(fā)展全新布局的核心基礎和動(dòng)力源。因此，為了能夠與其他領(lǐng)域更好融合，北斗芯片未來(lái)的發(fā)展趨勢是在一顆芯片上實(shí)現多系統多頻、高精度、抗干擾、低功耗、高集成、小型化等多項技術(shù)要求，可見(jiàn)難度非常之高。

“北斗芯片作為終端產(chǎn)品的‘大腦與心臟’，‘芯’強則終端強，‘芯’小則終端小，芯片技術(shù)更直接關(guān)系終端體積、重量、成本和性能，也會(huì )直接影響北斗下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展。讓終端更好地走向市場(chǎng)并服務(wù)民生的關(guān)鍵，是要做好‘北斗芯’。只有做好北斗芯，才能實(shí)現北斗芯片的規?；瘧?，才能在技術(shù)突破的基礎上依托“一帶一路”等機遇實(shí)現出貨量的快速增加?！遍Z建巧說(shuō)道。

終端市場(chǎng)方興未艾，促進(jìn)北斗芯片技術(shù)更加完善

那么如何才能做好“北斗芯”，使其滿(mǎn)足方興未艾的終端市場(chǎng)需求呢？盡管困難重重，北斗芯片仍需在技術(shù)融合的需求中不斷創(chuàng )新和迭代。葛晨認為，北斗芯片技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步也將為北斗系統全球應用提供基礎支撐，為全球用戶(hù)帶來(lái)更精準的應用體驗。

面對應用領(lǐng)域的“芯”要求，北斗芯片將會(huì )有哪些新的發(fā)展方向?對此，葛晨提出了三條“良策”：

第一，為芯片選擇合適的工藝與SoC集成設計，從而提升芯片集成度。SoC芯片在單一芯片上集成微處理器、模擬IP核、數字IP核和存儲器、外圍接口等，具備集成度高、功能強、功耗低、尺寸小等優(yōu)點(diǎn)，可以有效地降低電子/信息系統產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成本，縮短開(kāi)發(fā)周期，提高產(chǎn)品的競爭力。目前導航定位芯片較為成熟且性?xún)r(jià)比較好的工藝是40nm CMOS工藝，可以為導航定位芯片帶來(lái)低功耗、低成本、低風(fēng)險等諸多優(yōu)勢，未來(lái)將向22nm CMOS工藝演進(jìn)和升級。

第二，采用芯片級雙頻聯(lián)合定位，提升定位性能。雙頻定位在復雜城市環(huán)境中對提升定位精準度和可靠性有很大幫助。影響衛星定位精度的主要因素是電離層延時(shí)和建筑物和遮擋物反射干擾產(chǎn)生的多徑效應。因此一般來(lái)說(shuō)，頻段信號的帶寬越高，碼率越高其受折射和反射的干擾就較少。

雙頻甚至多頻聯(lián)合定位技術(shù)在導航定位領(lǐng)域是已經(jīng)得到驗證的技術(shù)路徑，可以較大幅度地提升定位精度和抵抗多徑效應。但目前雙頻甚至多頻聯(lián)合定位功能的實(shí)現大多通過(guò)板卡或FPGA芯片實(shí)現，因此存在成本高、功耗高、尺寸大等諸多問(wèn)題，無(wú)法滿(mǎn)足手機、智能穿戴等應用領(lǐng)域低功耗、小型化的需求，使得目前北斗GNSS雙頻定位技術(shù)無(wú)法在廣泛的大眾高精度市場(chǎng)中大規模應用。

第三，可采用動(dòng)態(tài)電壓頻率調整技術(shù)、極低待機功耗設計技術(shù)和嵌入式存儲器技術(shù)等方法，從多個(gè)方面對芯片功耗進(jìn)行控制。目前主流衛星導航芯片在待機狀態(tài)下的整體待機功耗可小于2μA，已達到業(yè)界主流低功耗MCU芯片的待機功耗性能。同時(shí)，在衛星導航芯片中使用“嵌入式存儲器工藝”，在芯片內部集成并行接口的存儲單元，在節省封裝成本的同時(shí)，也可以提升處理器對存儲單元的訪(fǎng)問(wèn)效率從而降低訪(fǎng)問(wèn)存儲器的功耗。

來(lái)源：中國電子報