探析中国北斗芯片的发展之路-电子发烧友网

在进入芯片领域的论述前，我们来了解北斗导航定位系统的基本情况。北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)由中国研发，是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统、加上欧盟的GALILE，全球共有四大GNSS系统。

同时，北斗卫星导航产业链环节分为上游、中游、下游三部分，上游包括芯片、天线、板卡、地图等基础产品，中游包括车载、手持、船载或其他行业应用的终端设备，下游包括面向应用的系统集成与运营服务。

另外，随着北斗芯片技术的逐步成熟和全球组网加速，北斗产业链将逐步成熟。根据权威机构数据披露，到2020年，北斗卫星导航系统上中下游将呈现1:4:5的较为稳定的产业链产值分布结构。

预计到2020年，上游的数据、芯片、模块类产值在整个产业链的占比稳定在10%左右，产值约400亿元；中游的系统集成及终端集成产值在整个产业链的占比约为40%，终端产品质量和用户量将有巨大飞跃，产业国际竞争力将大幅增强；下游的运营服务产值贡献预计达到总产值的50%，应用服务水平也将大幅度提高。

北斗芯片产业的发展历程

北斗导航系统在2007年正式研发形成，故我国北斗芯片产业以2007年为一个分界点，2007年前后的发展呈现出不同的特点。在1994-2007年间，中国绝大部分的导航终端均使用美国GPS芯片，且在2000-2007年期间，中国的北斗接收机的芯片也均有美国企业提供，在北斗导航系统尚未研发成功前，我国北斗芯片产业呈现出受制于人的局面。

2007年后，中国企业自主研发意识觉醒，开始投入到芯片的研发制作中，但这一时期国家下拨研发经费较少，芯片研发严重受限；到了2013年，国家颁布《促进信息消费——加快推进北斗卫星导航产业规模化发展》，政策中明确提出要支持中国北斗芯片事业，自此，北斗芯片开始结出硕果。

2013年东莞泰斗微电子发布的TD1020,意味着中国芯片进入了智能手机时代、2014年，上海北伽导航发布的航芯一号，也意味着中国芯片进入了平板电脑、可穿戴设备、车载导航时代；2017年9月，华大北斗科技公司所研发的一体化芯片，这款芯片将射频芯片与基带芯片合为一体，也彰显了北斗芯片的发展方向；55nm-40nm--28nm,中国导航芯片工艺进入到了28纳米的时代，令人赞叹。

总体来看，虽然中国头部企业在近年来为中国芯片事业做出了突出的贡献，但整个芯片市场发展仍是参差不齐，甚至发展困难依旧存在。

北斗卫星导航系统芯片发展受限原因

目前中国芯片的困难，具有一定客观因素。分析如下：

（1）从产业研发投入看

从研制力度看，目前我国北斗导航系统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。而芯片的缺失也严重制约了北斗的产业化进程——现在全国4000多家芯片生产企业多为中小企业，人才缺失严重、研发投入严重不足，故我国的导航芯片产业继续在低附加值领域徘徊，难以得到长足的发展。

（2）技术角度看芯片成本之高

从技术角度说，北斗芯片包括射频芯片以及基带芯片。射频芯片负责接收或发射信号，而基带芯片则是用来合成即将发射的信号或对接收到的基带信号进行解码。

从专利角度说，芯片相关算法的专利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。

另从研制角度看，前期的费用也是芯片发展的一大难关，如在制作北斗/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。这一关键因素也直接导致了资金充足的大企业更易在芯片研发上取得突出成果，中小企业则根本输不起。

同时，如此大手笔的开支，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。而从上述产业链市场规模来看，芯片在整个产业链的产值占比10%不到，不到400亿元；投入大，收益小，也制约着企业的研发热情。

最后，从制作工艺角度看，芯片优良与否，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。

北斗“中国芯”步入28nm时代，这意味着什么？

整体市场的发展虽然步伐不齐，“中国芯”发展的内外部环境也对中小企业不甚友好，但大型企业的成果依旧让人欣喜，28nm时代的到来，这意味着什么呢？

首先，让我们来介绍下这款芯片的技术特性。这款芯片名为Ufirebird火鸟，由北斗星通旗下和芯星通公司所研发，从技术参数来说，芯片内置Sensor Hub，实现多传感器融合，更可扩展支持WiFi，同时定位时间耗时少（快速启动的性能）、单点定位差异小，差分定位精度可达0.5m，同时，芯片内置抗干扰模块和LNA，-162dB的超高灵敏度，可适应更复杂的集成环境和信号场景，保持持续精准定位。

除此之外，这款芯片还有诸多亮点——其一，通用四系统支持，全球响应，其二，超低功耗、超强续航；其三，高集成度，节约开发时间与开发成本，最后就是该款芯片可提供一站式服务；通用四系统支持则为加强了芯片的信号接收与传输、低耗可使芯片保持较长时间的稳定工作；高集成进一步造福开发商，便捷它们对下游的应用开发，而一站式服务，则提升了用户体验，满足了用户的多元化需求。

制作工艺由0.35微米提升到28纳米的同时，最低单片价格则降至6元，总体性能达到甚至优于国际同类产品，这意味着什么？意味着北斗基础产品已经实现了历史性的跨越。而这款产品，将伴随着北斗三号系统，运用在公安、交通、渔业、电力、林业、减灾等诸多领域，并进一步运用于智慧城市建设和社会治理；同时，由于高精度等优势，未来还将解锁精细农业、危房监测、无人驾驶等领域。为中国在这些领域的发展抢占先机。

“中国芯”未来发展机遇

在国家的规划里，北斗是要走出国门。要加速融入世界，要多系统实现共赢，要为全球用户享受更加高效可靠的服务做出突出贡献。

而北斗三号系统就是中国实现大国责任的利器。国家规划，在2018年，北斗建成，第一站是服务“一带一路”的兄弟；到2020年，建成世界一流的北斗三号系统，继而服务世界；到2035年，建成以北斗为核心的综合定位、导航、授时体系，即是取代美国GPS的地位，为全球的定位事业尽更大的力量。