中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì)

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“蜂鳥”振翅：北京芯助力北斗導(dǎo)航
京華時(shí)報(bào)
2015/04/23 11:15
它是一枚綠豆大小的芯片，因?yàn)轶w積小、能耗低被命名為“蜂鳥”。在業(yè)內(nèi)，它被譽(yù)為我國十年以來衛(wèi)星導(dǎo)航接收芯片從無到有、打破國外集成電路高端技術(shù)壟斷的優(yōu)秀典范。近日，北京市科委重點(diǎn)支持的和芯星通科技（北京）有限公司北斗導(dǎo)航核心芯片(和芯蜂鳥Humbird)項(xiàng)目獲得了2014年度北京科技獎(jiǎng)。如今，這枚京產(chǎn)“蜂鳥”已經(jīng)展翅高飛，在我國的北斗導(dǎo)航領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。
獲獎(jiǎng)項(xiàng)目
蜂鳥是世界上已知最小的鳥類，飛行時(shí)，蜂鳥翅膀的振動(dòng)頻率非?？?，每秒鐘在50次以上。北京和芯星通采用完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)GNSS技術(shù)研發(fā)的55nm（納米）北斗芯片正因?yàn)槠潴w積小、能耗低而被命名為和芯蜂鳥芯片。目前，和芯蜂鳥芯片已廣泛應(yīng)用于我國北斗導(dǎo)航應(yīng)用市場(chǎng)。為車輛監(jiān)控終端、智能手機(jī)、公安專用手持終端、便攜式導(dǎo)航儀、車載導(dǎo)航儀等終端設(shè)備提供了北斗/GPS雙模定位功能。
□揭秘
定位精度達(dá)到2.5米
據(jù)和芯星通技術(shù)研發(fā)總監(jiān)張正烜介紹，晶片光刻工藝代表了一個(gè)國家高科技發(fā)展的水平。我們常說的130nm、90nm等，指的就是光刻工藝所能達(dá)到的電路線條最小寬度，即硅柵長。硅柵長越小，芯片的面積就越小，功耗就越低，成本就越少。它代表了一個(gè)國家集成電路技術(shù)的最高水平?，F(xiàn)在國外已經(jīng)做到了40nm，我國正在快速趨近。和芯星通的55nm蜂鳥芯片達(dá)到了國內(nèi)最高水平，在這個(gè)基礎(chǔ)上，又采用了先進(jìn)的定位算法，最終定位精度達(dá)到了2.5米。
車輛再定位僅需一秒
據(jù)張正烜介紹，和芯蜂鳥芯片再定位僅需要一秒鐘時(shí)間。例如，當(dāng)司機(jī)駕駛車輛穿越隧道時(shí)，因衛(wèi)星信號(hào)被隧道阻擋車輛定位臨時(shí)中斷，當(dāng)汽車駛出隧道時(shí)，僅用一秒鐘，和芯蜂鳥芯片就能重新捕獲跟蹤信號(hào)。
此外，在大型商場(chǎng)購物時(shí)將車停在地下車庫，離開時(shí)因信號(hào)被地面中斷需重新獲得，這一秒鐘更顯得尤為重要。據(jù)悉，重新捕獲跟蹤信號(hào)用時(shí)一秒目前已接近理論極限。
除重新捕獲跟蹤信號(hào)能力已與國際一流水平相當(dāng)，和芯蜂鳥芯片冷啟動(dòng)即首次定位時(shí)間已經(jīng)高于國際水平。經(jīng)實(shí)際應(yīng)用測(cè)算得出，目前，該芯片首次定位用時(shí)平均小于29秒，而國際水平在32秒。
復(fù)雜環(huán)境里信號(hào)恒強(qiáng)
理論上，衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)應(yīng)直觀地看到衛(wèi)星，這樣可以保證衛(wèi)星信號(hào)的接收強(qiáng)度。但在實(shí)際生活中，特別是在城市中，衛(wèi)星信號(hào)在接收前要穿越層層障礙，大氣層、高層建筑物，甚至車輛前擋風(fēng)玻璃、車頂以及中控臺(tái)都會(huì)或多或少對(duì)信號(hào)有衰減作用，這個(gè)時(shí)候不具備高靈敏性的接收機(jī)便捕獲跟蹤不到信號(hào)。而和芯蜂鳥芯片的高靈敏度基帶設(shè)計(jì)在此起到了關(guān)鍵作用，可以使接收機(jī)在城市及復(fù)雜環(huán)境中仍保持出色的定位效果。
該芯片不僅支持北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，同時(shí)也兼容GPS，也就是說，安裝和芯蜂鳥芯片的車載導(dǎo)航在搜索不到北斗信號(hào)的時(shí)候會(huì)自動(dòng)連接GPS，而在GPS無信號(hào)的時(shí)候再連接北斗。因雙系統(tǒng)的聯(lián)合定位，可以保證旅途中車輛導(dǎo)航信號(hào)十足。
已在多領(lǐng)域發(fā)揮作用
和芯蜂鳥芯片的實(shí)際大小僅為5mm×5mm×1.2mm，這樣一枚綠豆大小的芯片，已經(jīng)在車輛導(dǎo)航和車輛監(jiān)控領(lǐng)域發(fā)揮著不可小覷的作用。
截至目前，我國已有近50萬輛車在出廠前安裝了包含該芯片的車載導(dǎo)航，另有近50萬個(gè)芯片被組裝成獨(dú)立的車載導(dǎo)航在各車企4S店里供車主選擇安裝。還有一部分芯片被組裝成便攜式車載導(dǎo)航、電子狗、智能后視鏡等。
同時(shí)，和芯蜂鳥芯片還被應(yīng)用于電動(dòng)自行車防盜系統(tǒng)。據(jù)悉，該芯片也計(jì)劃用于電動(dòng)汽車防盜系統(tǒng)。
□對(duì)話
政策支持助力芯片研發(fā)
京華時(shí)報(bào)：和芯蜂鳥芯片研發(fā)歷時(shí)多久？研發(fā)過程中是否遇到過阻礙？如何保證研發(fā)的芯片在實(shí)際應(yīng)用中不會(huì)出現(xiàn)問題？
和芯星通技術(shù)研發(fā)總監(jiān)張正烜：從項(xiàng)目論證到芯片問世總計(jì)歷時(shí)兩年半，其中研發(fā)時(shí)間大約為18個(gè)月，這在國內(nèi)市場(chǎng)已經(jīng)是非?？斓乃俣攘?。55nm工藝芯片在研發(fā)過程中加上了PPC（性能、功能、成本）約束，同時(shí)還要與國外一流的產(chǎn)品做比較，就有了很大的難度和挑戰(zhàn)。
研發(fā)過程中有時(shí)會(huì)遇到技術(shù)難點(diǎn)，研發(fā)人員需要進(jìn)行一段時(shí)間的封閉式研發(fā)，芯片剛剛研發(fā)的時(shí)候有一位新入職三天的同事，第四天便進(jìn)了封閉式研發(fā)團(tuán)隊(duì)，半個(gè)月沒回家，還有婚假剛休了兩天便緊急回來加入研發(fā)的同事。在公司近百名研發(fā)人員中，超過70%取得了國內(nèi)外知名院校的博士和碩士學(xué)位，其中多人擁有豐富的海外同行業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)。公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)強(qiáng)大的研發(fā)能力成為蜂鳥芯片取得突破性進(jìn)展的保障。
最重要的是，國家層面和北京市政府從政策和經(jīng)費(fèi)上都給予了大力支持。該項(xiàng)目2010至2012年連續(xù)三年獲得國家層面北斗重大專項(xiàng)第一名，得到了國家的支持；在和芯蜂鳥芯片研發(fā)過程中，北京市政府、北京市科委也在關(guān)鍵時(shí)刻給予了實(shí)實(shí)在在的資金支持。
多款新品5月集中亮相
京華時(shí)報(bào)：目前蜂鳥芯片已經(jīng)應(yīng)用于大眾生活，隨著新應(yīng)用的不斷涌現(xiàn)，未來該芯片是否有繼續(xù)提升的技術(shù)空間？
和芯星通產(chǎn)品經(jīng)理高靜波：隨著北斗在衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域里市場(chǎng)份額的快速擴(kuò)張，和芯蜂鳥芯片的出貨量已經(jīng)超過200萬。從技術(shù)上講，和芯蜂鳥芯片某些方面存在理論極限，從用戶體驗(yàn)的角度來說不足夠完美?，F(xiàn)在來看，雖然和芯蜂鳥芯片在性能和功能上有很多優(yōu)勢(shì)，但是新的應(yīng)用在不斷涌現(xiàn)，和芯蜂鳥芯片未來可以把芯片做得更小，功耗更低。另外，配合互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，除了提供單顆芯片產(chǎn)品外，還可以為下游產(chǎn)業(yè)打造完整的解決方案。
目前，已有多款產(chǎn)品處于研發(fā)階段，在5月召開的第六屆中國衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會(huì)上公司會(huì)有比較集中的新品發(fā)布。
國產(chǎn)芯片有望走出國門
京華時(shí)報(bào)：上個(gè)月，我國成功將首顆新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射升空，這顆衛(wèi)星的升空對(duì)我國芯片產(chǎn)業(yè)來說有何意義？
和芯星通技術(shù)研發(fā)總監(jiān)張正烜：我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)2012年底正式向亞太大部分地區(qū)提供運(yùn)行服務(wù)，公司目前也與韓國、日本等亞太國家進(jìn)行合作。上個(gè)月，我國成功將首顆新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射升空，這是我國發(fā)射的第17顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，但卻是北斗布局全球系統(tǒng)的第一顆實(shí)驗(yàn)星，目前該衛(wèi)星已順利進(jìn)入預(yù)定軌道，標(biāo)志著中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由區(qū)域運(yùn)營向全球拓展的啟動(dòng)。當(dāng)前，業(yè)內(nèi)都在關(guān)注該顆衛(wèi)星升空后的相關(guān)事宜。
未來，隨著北斗導(dǎo)航全球組網(wǎng)完成后，我國自主研發(fā)的芯片也有望走出國門。
京華時(shí)報(bào)記者 郝少穎 京華時(shí)報(bào)制圖 吳尚楠
本專題由北京市科委、北京市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)工作辦公室協(xié)助采訪。
和芯星通供圖