[導讀]自1994年由美國陸海空三軍聯(lián)合發(fā)射的24顆GPS衛(wèi)星布設完成，形成對全球范圍內(nèi)98%的覆蓋率并提供民用服務開始，導航時代自此拉開了序幕。在我國，近幾年來GPS導航應用得到了飛速的發(fā)展并滲透到了許許多多領域當中，GPS
自1994年由美國陸海空三軍聯(lián)合發(fā)射的24顆GPS衛(wèi)星布設完成，形成對全球范圍內(nèi)98%的覆蓋率并提供民用服務開始，導航時代自此拉開了序幕。在我國，近幾年來GPS導航應用得到了飛速的發(fā)展并滲透到了許許多多領域當中，GPS導航產(chǎn)品也在國內(nèi)得到了大規(guī)模普及。雖然目前生產(chǎn)GPS導航設備的國內(nèi)廠商數(shù)不勝數(shù)，但產(chǎn)品中的核心芯片卻是購買國外的，因為GPS導航核心技術和核心芯片都掌握在SiRF、u-box、博通、意法半導體等國際大廠手中，他們具有很強的技術、規(guī)模和品牌優(yōu)勢，而國內(nèi)芯片公司在這一領域幾乎沒有話語權。不過，國內(nèi)廠商歷來不會輕易把中國這么大的市場拱手相讓，在GPS芯片戰(zhàn)場上，部分本土芯片公司開始彰顯實力，努力打破GPS芯片被國外公司壟斷的格局。
以深圳市海威訊科技有限公司為例，該公司主要從事全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)核心芯片及其應用系統(tǒng)的研發(fā)和生產(chǎn)，目前其推出的導航芯片方案基于GPSL1頻段，包括了射頻芯片HV5820和基帶芯片，其中基帶芯片與君正、全志等應用處理器廠商的SoC實現(xiàn)了集成。通過結合自己的導航技術，海威訊與合作廠商共同推出高性價比帶GPS方案的MID、PND、GVR等產(chǎn)品。
“我們的GPS芯片方案提供的性能并不亞于一些國外領先大廠的方案，并且在性價比上有較大的優(yōu)勢，”海威訊科技公司總經(jīng)理朱衛(wèi)康說道。他表示，通過與國外芯片的多次性能比較分析，海威訊的GPS方案已經(jīng)能與之相抗衡。以TTFF(TimeToFirstFix，首次啟動時間)和搜星數(shù)兩個性能參數(shù)為例，在相同的靜態(tài)環(huán)境強信號條件下，海威訊的方案還略優(yōu)于某國外知名公司的方案。
朱衛(wèi)康指出，GPS芯片開發(fā)的難點在于弱信號的處理，其處理結果即體現(xiàn)在靈敏度上。作為導航芯片最為重要的性能之一，高靈敏度能保證GPS接收機在室內(nèi)或其他衛(wèi)星信號較弱的情況下仍然能夠實現(xiàn)定位和跟蹤，所以高靈敏度也成為各個GPS芯片廠商孜孜以求的目標。對導航系統(tǒng)而言，靈敏度指標除包括首次啟動靈敏度外，還體現(xiàn)在弱信號的捕獲和跟蹤上?！巴ㄟ^我們特有的、有自主知識產(chǎn)權的算法，我們在弱信號的捕獲和跟蹤上分別能做到-145dBm和-160dBm，具有較高的靈敏度?！敝煨l(wèi)康表示。
目前便攜式消費類電子產(chǎn)品整合導航功能是一種趨勢，越來越多的智能手機、平板電腦都內(nèi)置了GPS導航功能，這對GPS芯片的開發(fā)也提出了更高的要求。要集成在智能手機等便攜產(chǎn)品中，就需要導航芯片具有小型化、單芯片和低功耗等特點。為了達到這些要求并使應用處理器廠商能容易地把導航功能集成到SoC中，海威訊正計劃把GPS數(shù)字基帶用純軟件的方式來實現(xiàn)。
GPS基帶功能主要分為兩種實現(xiàn)方式，一種是硬件方式，另一種則是軟件方式。硬件方式即是射頻芯片+基帶芯片+AP芯片，這種方式需要導航芯片廠商和應用處理器廠商一起合作，把導航基帶芯片加入主控SoC中，要耗費較多的時間和成本。而軟件的方式即是把導航基帶部分用純軟件的方式實現(xiàn)，再把這個軟件包加載到主控SoC芯片中，此時只需要再加一塊射頻芯片即可實現(xiàn)導航功能，這樣不僅可以節(jié)省成本還能大大縮短開發(fā)時間，有助于加快產(chǎn)品上市時間。不過這種軟件實現(xiàn)方式需要應用處理器具有較高的主頻。“其實純軟件的基帶算法只占100M到200M主頻，而現(xiàn)在智能手機和平板電腦等主控芯片的主頻都能達到1G到2G左右，跑GPS是完全夠用的?！敝煨l(wèi)康說道，“當然不管用什么方式來實現(xiàn)，達到性能要求最重要。目前我們的做法是軟件加部分硬件加速，但接下來的目標是采用純軟件的算法來實現(xiàn)GPS功能，并且在性能和功耗方面并不比用硬件實現(xiàn)的方式差。”
雖然是GPS芯片市場的后進者，海威訊依然表現(xiàn)得很自信，它希望通過市場來證明其產(chǎn)品的價值?！拔覀兿Ｍ麌鴥?nèi)的系統(tǒng)廠商能看到，國內(nèi)的芯片并不比國外的差，甚至有些方面還優(yōu)于國外產(chǎn)品。我們現(xiàn)在努力幫助國內(nèi)應用處理器廠商把GPS芯片加入到他們的SoC中，當GPS成為智能手機或平板電腦標配時，我們的產(chǎn)品將會有很大的發(fā)展空間?！敝煨l(wèi)康說道。
北斗二代開拓導航市場新格局
為了擺脫對GPS的依賴，我國于2007年開始組建自己的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)—北斗系統(tǒng)，到目前為止已有13顆衛(wèi)星在太空運行。按照發(fā)展規(guī)劃，我國的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)2012年覆蓋亞太地區(qū)，到2020年將覆蓋全球，并將以“北斗加GPS”技術在全國逐步替代單一的GPS導航。雖然目前北斗系統(tǒng)只是應用在一些專業(yè)市場，受區(qū)域覆蓋率和定位精度等限制仍不能和GPS在大眾市場全面競爭，但北斗系統(tǒng)為國內(nèi)導航芯片廠商崛起創(chuàng)造了很好的機會，國內(nèi)導航芯片廠商如北斗星通(002151,股吧)、東方聯(lián)星、國騰電子(300101,股吧)、泰斗微電子、華力創(chuàng)通(300045,股吧)等正在積極部署多模導航芯片的開發(fā)并取得一定成果，為北斗系統(tǒng)最終進入大眾市場做好技術儲備。
泰斗微電子是國內(nèi)最早進行北斗基帶系統(tǒng)級芯片和模組開發(fā)的廠商之一，也是國內(nèi)最早實現(xiàn)北斗二代芯片和模組規(guī)模應用的供應商。該公司的BD2/GPS雙?；鶐酒瑲v經(jīng)三代設計和兩次量產(chǎn)投片，已形成兩款成熟的量產(chǎn)芯片TD1002A和TD1010。除此之外，泰斗還推出了TD3000系列高、低精度北斗授時模塊、各類車載導航模塊、測繪測量應用模塊和一系列行業(yè)解決方案。
據(jù)該公司總經(jīng)辦副主任寧尚國介紹，泰斗的雙模導航芯片產(chǎn)品是全硬件方案，即由基帶芯片獨立完成捕獲、跟蹤、定位解算等處理。芯片集成了自主知識產(chǎn)權的浮點協(xié)處理器，CPU工作時鐘頻率可配置。通過采用雙模融合設計的方法，可靈活配置信號處理通道工作于單BD2模式、單GPS模式或BD2/GPS混合模式。產(chǎn)品具有高性價比、小體積、低功耗等優(yōu)勢，在性能上，其冷啟動時間小于35秒，捕獲靈敏度和跟蹤靈敏度分別達-145dBm和-159dBm。
“在中國，北斗替換GPS是一個趨勢。對于在GPS領域的國內(nèi)導航終端廠商，由于產(chǎn)品門檻低，產(chǎn)品同質(zhì)化嚴重，基本都是在進行簡單的價格比拼。北斗目前雖然市場規(guī)模不如GPS，但是利潤空間高，而且國內(nèi)芯片廠家掌握了一些核心技術，比國外企業(yè)相比有先發(fā)優(yōu)勢，能夠通過產(chǎn)業(yè)鏈及產(chǎn)業(yè)集群的共同發(fā)展，為終端廠家提供更多更貼心的芯片及模組產(chǎn)品和更好的技術支持服務?！睂幧袊f道，“例如對于之前用GPS模組的客戶，我們的模組能夠進行原位替換，客戶開發(fā)成本基本為零；對于高端客戶，我們還推出可定制化芯片、可定制化模組等策略來滿足客戶的要求。”[!--empirenews.page--]
為了加快北斗衛(wèi)星導航技術的產(chǎn)業(yè)化進程，泰斗今年提出了“換芯計劃”，即以符合市場需求和行業(yè)發(fā)展規(guī)律的價格及產(chǎn)品，配以優(yōu)質(zhì)的服務幫助國內(nèi)設計公司和系統(tǒng)廠商從車載設備開始全面進入北斗二代/GPS雙模時代。
高端技術人才缺乏是目前導航芯片公司面臨的一大難題。泰斗微電子意識到人才的重要性，與“換芯計劃”一起還推出“大學計劃”和“人才計劃”兩項計劃。其“大學計劃”重點在于與大學和研究機構聯(lián)合培養(yǎng)高級衛(wèi)星導航技術專業(yè)人才，將通過提供各種產(chǎn)品和開展學術交流等方式推動自主創(chuàng)新?！叭瞬庞媱潯眲t是通過廣招人才，并提供全方位保姆式服務以及長期激勵計劃等手段來吸引高端人才加盟并留住人才。
未來導航芯片產(chǎn)業(yè)前景巨大，預計2020年中國衛(wèi)星(600118,股吧)導航產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將達到4,000億元人民幣。北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的建立能進一步催化我國衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也為打破國內(nèi)導航市場長期被國外公司壟斷的局面提供了可能。“未來我國導航應用將向兼容北斗的多模方向發(fā)展，我們要充分利用這樣的機會來與國外芯片公司競爭。我們還需要加強衛(wèi)星導航核心技術的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，注重產(chǎn)業(yè)集群合理分布，加強產(chǎn)業(yè)鏈戰(zhàn)略合作引導，這樣才能做大做強我國的衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)?！睂幧袊f道。
以深圳市海威訊科技有限公司為例，該公司主要從事全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)核心芯片及其應用系統(tǒng)的研發(fā)和生產(chǎn)，目前其推出的導航芯片方案基于GPSL1頻段，包括了射頻芯片HV5820和基帶芯片，其中基帶芯片與君正、全志等應用處理器廠商的SoC實現(xiàn)了集成。通過結合自己的導航技術，海威訊與合作廠商共同推出高性價比帶GPS方案的MID、PND、GVR等產(chǎn)品。
“我們的GPS芯片方案提供的性能并不亞于一些國外領先大廠的方案，并且在性價比上有較大的優(yōu)勢，”海威訊科技公司總經(jīng)理朱衛(wèi)康說道。他表示，通過與國外芯片的多次性能比較分析，海威訊的GPS方案已經(jīng)能與之相抗衡。以TTFF(TimeToFirstFix，首次啟動時間)和搜星數(shù)兩個性能參數(shù)為例，在相同的靜態(tài)環(huán)境強信號條件下，海威訊的方案還略優(yōu)于某國外知名公司的方案。
朱衛(wèi)康指出，GPS芯片開發(fā)的難點在于弱信號的處理，其處理結果即體現(xiàn)在靈敏度上。作為導航芯片最為重要的性能之一，高靈敏度能保證GPS接收機在室內(nèi)或其他衛(wèi)星信號較弱的情況下仍然能夠實現(xiàn)定位和跟蹤，所以高靈敏度也成為各個GPS芯片廠商孜孜以求的目標。對導航系統(tǒng)而言，靈敏度指標除包括首次啟動靈敏度外，還體現(xiàn)在弱信號的捕獲和跟蹤上?！巴ㄟ^我們特有的、有自主知識產(chǎn)權的算法，我們在弱信號的捕獲和跟蹤上分別能做到-145dBm和-160dBm，具有較高的靈敏度?！敝煨l(wèi)康表示。
目前便攜式消費類電子產(chǎn)品整合導航功能是一種趨勢，越來越多的智能手機、平板電腦都內(nèi)置了GPS導航功能，這對GPS芯片的開發(fā)也提出了更高的要求。要集成在智能手機等便攜產(chǎn)品中，就需要導航芯片具有小型化、單芯片和低功耗等特點。為了達到這些要求并使應用處理器廠商能容易地把導航功能集成到SoC中，海威訊正計劃把GPS數(shù)字基帶用純軟件的方式來實現(xiàn)。
GPS基帶功能主要分為兩種實現(xiàn)方式，一種是硬件方式，另一種則是軟件方式。硬件方式即是射頻芯片+基帶芯片+AP芯片，這種方式需要導航芯片廠商和應用處理器廠商一起合作，把導航基帶芯片加入主控SoC中，要耗費較多的時間和成本。而軟件的方式即是把導航基帶部分用純軟件的方式實現(xiàn)，再把這個軟件包加載到主控SoC芯片中，此時只需要再加一塊射頻芯片即可實現(xiàn)導航功能，這樣不僅可以節(jié)省成本還能大大縮短開發(fā)時間，有助于加快產(chǎn)品上市時間。不過這種軟件實現(xiàn)方式需要應用處理器具有較高的主頻。“其實純軟件的基帶算法只占100M到200M主頻，而現(xiàn)在智能手機和平板電腦等主控芯片的主頻都能達到1G到2G左右，跑GPS是完全夠用的?！敝煨l(wèi)康說道，“當然不管用什么方式來實現(xiàn)，達到性能要求最重要。目前我們的做法是軟件加部分硬件加速，但接下來的目標是采用純軟件的算法來實現(xiàn)GPS功能，并且在性能和功耗方面并不比用硬件實現(xiàn)的方式差。”
雖然是GPS芯片市場的后進者，海威訊依然表現(xiàn)得很自信，它希望通過市場來證明其產(chǎn)品的價值?！拔覀兿Ｍ麌鴥?nèi)的系統(tǒng)廠商能看到，國內(nèi)的芯片并不比國外的差，甚至有些方面還優(yōu)于國外產(chǎn)品。我們現(xiàn)在努力幫助國內(nèi)應用處理器廠商把GPS芯片加入到他們的SoC中，當GPS成為智能手機或平板電腦標配時，我們的產(chǎn)品將會有很大的發(fā)展空間?！敝煨l(wèi)康說道。
北斗二代開拓導航市場新格局
為了擺脫對GPS的依賴，我國于2007年開始組建自己的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)—北斗系統(tǒng)，到目前為止已有13顆衛(wèi)星在太空運行。按照發(fā)展規(guī)劃，我國的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)2012年覆蓋亞太地區(qū)，到2020年將覆蓋全球，并將以“北斗加GPS”技術在全國逐步替代單一的GPS導航。雖然目前北斗系統(tǒng)只是應用在一些專業(yè)市場，受區(qū)域覆蓋率和定位精度等限制仍不能和GPS在大眾市場全面競爭，但北斗系統(tǒng)為國內(nèi)導航芯片廠商崛起創(chuàng)造了很好的機會，國內(nèi)導航芯片廠商如北斗星通(002151,股吧)、東方聯(lián)星、國騰電子(300101,股吧)、泰斗微電子、華力創(chuàng)通(300045,股吧)等正在積極部署多模導航芯片的開發(fā)并取得一定成果，為北斗系統(tǒng)最終進入大眾市場做好技術儲備。
泰斗微電子是國內(nèi)最早進行北斗基帶系統(tǒng)級芯片和模組開發(fā)的廠商之一，也是國內(nèi)最早實現(xiàn)北斗二代芯片和模組規(guī)模應用的供應商。該公司的BD2/GPS雙?；鶐酒瑲v經(jīng)三代設計和兩次量產(chǎn)投片，已形成兩款成熟的量產(chǎn)芯片TD1002A和TD1010。除此之外，泰斗還推出了TD3000系列高、低精度北斗授時模塊、各類車載導航模塊、測繪測量應用模塊和一系列行業(yè)解決方案。
據(jù)該公司總經(jīng)辦副主任寧尚國介紹，泰斗的雙模導航芯片產(chǎn)品是全硬件方案，即由基帶芯片獨立完成捕獲、跟蹤、定位解算等處理。芯片集成了自主知識產(chǎn)權的浮點協(xié)處理器，CPU工作時鐘頻率可配置。通過采用雙模融合設計的方法，可靈活配置信號處理通道工作于單BD2模式、單GPS模式或BD2/GPS混合模式。產(chǎn)品具有高性價比、小體積、低功耗等優(yōu)勢，在性能上，其冷啟動時間小于35秒，捕獲靈敏度和跟蹤靈敏度分別達-145dBm和-159dBm。
“在中國，北斗替換GPS是一個趨勢。對于在GPS領域的國內(nèi)導航終端廠商，由于產(chǎn)品門檻低，產(chǎn)品同質(zhì)化嚴重，基本都是在進行簡單的價格比拼。北斗目前雖然市場規(guī)模不如GPS，但是利潤空間高，而且國內(nèi)芯片廠家掌握了一些核心技術，比國外企業(yè)相比有先發(fā)優(yōu)勢，能夠通過產(chǎn)業(yè)鏈及產(chǎn)業(yè)集群的共同發(fā)展，為終端廠家提供更多更貼心的芯片及模組產(chǎn)品和更好的技術支持服務?！睂幧袊f道，“例如對于之前用GPS模組的客戶，我們的模組能夠進行原位替換，客戶開發(fā)成本基本為零；對于高端客戶，我們還推出可定制化芯片、可定制化模組等策略來滿足客戶的要求。”[!--empirenews.page--]
為了加快北斗衛(wèi)星導航技術的產(chǎn)業(yè)化進程，泰斗今年提出了“換芯計劃”，即以符合市場需求和行業(yè)發(fā)展規(guī)律的價格及產(chǎn)品，配以優(yōu)質(zhì)的服務幫助國內(nèi)設計公司和系統(tǒng)廠商從車載設備開始全面進入北斗二代/GPS雙模時代。
高端技術人才缺乏是目前導航芯片公司面臨的一大難題。泰斗微電子意識到人才的重要性，與“換芯計劃”一起還推出“大學計劃”和“人才計劃”兩項計劃。其“大學計劃”重點在于與大學和研究機構聯(lián)合培養(yǎng)高級衛(wèi)星導航技術專業(yè)人才，將通過提供各種產(chǎn)品和開展學術交流等方式推動自主創(chuàng)新?！叭瞬庞媱潯眲t是通過廣招人才，并提供全方位保姆式服務以及長期激勵計劃等手段來吸引高端人才加盟并留住人才。
未來導航芯片產(chǎn)業(yè)前景巨大，預計2020年中國衛(wèi)星(600118,股吧)導航產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將達到4,000億元人民幣。北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的建立能進一步催化我國衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也為打破國內(nèi)導航市場長期被國外公司壟斷的局面提供了可能。“未來我國導航應用將向兼容北斗的多模方向發(fā)展，我們要充分利用這樣的機會來與國外芯片公司競爭。我們還需要加強衛(wèi)星導航核心技術的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，注重產(chǎn)業(yè)集群合理分布，加強產(chǎn)業(yè)鏈戰(zhàn)略合作引導，這樣才能做大做強我國的衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)?！睂幧袊f道。
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