中国国产芯片另辟蹊径 北斗22nm芯片将量产领先GPS两代工艺

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2020年6月23日,北斗三号全球卫星导航系统的最后一颗全球组网卫星,于西昌卫星发射中心以长征三号乙火箭成功发射升空。(新华社)

就在华为遭美制裁引发全民对中国芯片产业崛起关注之际,北斗商用“意外”地为国产芯片“突围”打开了一道缺口。

据《中国经营报》8月29日报道,就在8月初北斗三号全球卫星导航系统历史性地宣布正式商用后,近日中国卫星导航系统管理办公室主任、北斗卫星导航系统新闻发言人冉承其在国新办发布会上表示,北斗系统28nm工艺芯片已经量产,22nm工艺芯片即将量产。

中国北斗导航芯片研发商国科微多媒体事业群副总经理余方桃向记者透露,目前公司最新的22nm支持双频双模的北斗导航定位已完成各项关键性能的验证,有望2021年上半年量产。同时,北斗星通也于近日展示了全球首颗22nm射频基带一体化厘米级定位芯片,北斗星通战略发展中心品牌总监李楠表示,该芯片有望2021年上半年量产。

诸多利好无疑将直接推动北斗的商用进程。作为卫星导航产品的核心部件与产业链源头,芯片侧在北斗产业链中拥有着重要地位。而在倚仗芯片带动的产业下游,北斗应用市场也同样潜力巨大。中国卫星导航定位协会日前最新发布的《2020中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》显示,国产北斗兼容型芯片及模块销量已突破1亿片,国内卫星导航定位终端产品总销量突破4.6亿台,其中具有卫星导航定位功能的智能手机销售量达到3.72亿台。

领衔这场“突围”战最关键的要素,无疑就是北斗导航芯片在制程上的领先。

据了解,相比于目前国际上导航定位芯片40nm的平均制程,22nm制程意味着北斗导航芯片至少在工艺上已经领先全球平均水平两代,而这种差距将为北斗与其他定位系统竞争时处于优势地位,包括GPS。

CHIP全球测试中心中国实验室主任罗国昭表示,相比于GPS,北斗这种后发型的导航平台产品想要实现赶超,最重要的方式就是商业化。“目前GPS在全球商用市场占比至少超过80%,因此北斗要赶超,就必须在芯片端和专利授权端将成本降得更低,‘白给’用户更多功能,才能加速商业化进账。”在罗国昭看来,制程便是降低芯片侧成本的利器。

据罗国昭介绍,相比于目前主要采用集成方式的GPS商用芯片,北斗芯片更倾向于依靠一颗SoC芯片来实现所有功能。而对于单颗芯片而言,产业化早期降低成本最有效的方式就是提高制程精度。据了解,以北斗星通22nm芯片新品为例,其尺寸是上一代高精度芯片的1/4,功耗是上一代的1/5。

据了解,从原理上看,卫星导航芯片包含射频芯片以及基带芯片,相关设备通过北斗芯片,可以接受由导航卫星发射的信号,从而完成定位导航的功能。其中,射频部分对微弱模拟信号进行处理,基带部分再对其实现数字化 “读取”。目前卫星导航芯片的发展趋势是将射频芯片、基带芯片合二为一以降低外围物料成本、面积以及用户设计难度。

余方桃透露,早期的导航芯片大部分集中于车载,而没有覆盖便携式产品,因此40nm能满足暂时的需求。但目前随着很多便携式穿戴设备集成导航功能,对功耗的要求就会越来越高,北斗芯片实现22nm规模量产的价值也就不言而喻。

“22nm工艺的芯片,功耗和面积都会大幅降低,这样就可以用在对功耗和体积要求比较高的便携式以及穿戴类设备上,如行业的智能监测设备,智能手表、手环,大大延长了待机时间,提高用户的体验度。”余方桃表示。同时,深圳华大北斗科技有限公司北京分公司总经理葛晨也认为,想与各行各业进行更好的融合,芯片需要在更先进制程上进行演进。

余方桃认为,在商用市场中,又以可穿戴式设备对于芯片的面积和功耗要求更为苛刻。“可穿戴设备对于体积很敏感,因此会对最新的22nm芯片有更强的升级需求。”余方桃指出。

中航证券研报显示,随着卫星导航产品在大众消费市场需求的快速增长,目前卫星导航芯片的发展趋势主要是向小型化、低功耗、高集成度方向发展,因此制程工艺的提升将极大提高北斗芯片的商业竞争力。

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