北斗卫星芯片技术的攻关方向是什么?

来源:电子信息产业网
目前,卫星导航芯片在结构上主要包括GNSS射频接收机、GNSS基带信号处理器、微处理器、电源管理、内存和控制单元、存储器、串口设备、外围接口电路等部分。

  目前,卫星导航芯片在结构上主要包括GNSS射频接收机、GNSS基带信号处理器、微处理器、电源管理、内存和控制单元、存储器、串口设备、外围接口电路等部分。由于芯片设计复杂,特别是射频和基带一体化SoC芯片的设计复杂度更加复杂,因此卫星导航芯片设计能力的差异,直接影响芯片性能、灵敏度、功耗、尺寸、成本等多个方面,进而也极大地影响着导航定位终端产品的核心竞争力。因此,卫星导航定位芯片的技术方向很大程度上代表了卫星导航终端产品的发展趋势。从卫星导航芯片的结构上,可以较清晰的认识到,集成度、性能和功耗将是北斗芯片未来发展的重点技术攻关方向。

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  芯片技术发展方向1:适合的工艺与SoC集成设计,提升芯片集成度。

  目前导航定位芯片较为成熟且性价比较好的工艺是40nm CMOS工艺,可以为导航定位芯片带来低功耗、低成本、低风险等诸多优势,未来将向22nm CMOS工艺演进和升级。

  SoC芯片在单一芯片上集成微处理器、模拟IP核、数字IP核和存储器、外围接口等,具备集成度高、功能强、功耗低、尺寸小等优点,可以有效地降低电子/信息系统产品的开发成本,缩短开发周期,提高产品的竞争力,是芯片技术发展的必然趋势。

  芯片技术发展方向2:芯片级双频联合定位,提升定位性能

  双频定位在复杂城市环境中对提升定位精准度和可靠性是有很大帮助的。影响卫星定位精度的主要因素是电离层延时和建筑物和遮挡物反射干扰产生的多径效应。一般来说,频段信号的带宽越高,码率越高其受折射和反射的干扰就较少。

  双频甚至多频联合定位技术在导航定位领域是已经得到验证的技术路径,可以较大幅度地提升定位精度和抵抗多径效应。但目前双频甚至多频联合定位功能的实现大多通过板卡或FPGA方式实现,因此存在成本高、功耗高、尺寸大等诸多问题,无法满足手机、智能穿戴等应用领域低功耗、小型化的需求,使得北斗GNSS双频定位技术无法在广泛的大众高精度市场中大规模应用。双频SoC单芯片技术,正是解决双频定位技术大规模应用所需具备的基础技术,也是国际主流发展趋势。

  芯片技术发展方向3:超低功耗设计,延长待机时间

  为了降低芯片功耗,主流卫星导航定位芯片厂商一般采用动态电压频率调整技术、极低待机功耗设计技术和嵌入式存储器技术等方法,从多个方面对芯片功耗进行控制。目前主流卫星导航芯片在待机状态下的整体待机功耗可小于2uA,已达到业界主流低功耗MCU芯片的待机功耗性能。同时,在卫星导航芯片中使用“嵌入式存储器工艺”,在芯片内部集成并行接口的存储单元,在节省封装成本的同时,也可以提升处理器对存储单元的访问效率从而降低访问存储器的功耗。

  北斗高精度大众化应用,将是未来北斗芯片的主要市场

  随着智能手机、物联网、车联网、无人机等应用的快速发展,精准位置服务需求愈加广泛。各类大众化定位终端产品对定位精度的要求已经达到“米级”甚至“亚米级”,传统高精度板卡大尺寸、高功耗的不足愈加凸显,已不能满足高精度大众化应用的需求,芯片级高精度定位产品是高精度大众化应用的必然趋势和产物。部分行业应用市场、民用市场以及物联网应用市场主要针对各类手持终端、便携式移动设备、可穿戴设备等。芯片级高精度解决方案,具备超低功耗和长时间待机的先天优势,将极大地提升高精度终端产品的竞争力,这也将是北斗芯片的主要市场。

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