北斗導(dǎo)航終端芯片的7年國(guó)產(chǎn)化之路
[導(dǎo)讀]1994年，被命名為“北斗”的中國(guó)導(dǎo)航衛(wèi)星定位系統(tǒng)工程正式啟動(dòng)。1999年，國(guó)騰電子成功進(jìn)入北斗衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，開(kāi)始生產(chǎn)一些元器件。在2003年楊洪強(qiáng)來(lái)到國(guó)騰電子之前，公司的導(dǎo)航終端芯片完全依賴進(jìn)口，并沒(méi)
1994年，被命名為“北斗”的中國(guó)導(dǎo)航衛(wèi)星定位系統(tǒng)工程正式啟動(dòng)。1999年，國(guó)騰電子成功進(jìn)入北斗衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，開(kāi)始生產(chǎn)一些元器件。在2003年楊洪強(qiáng)來(lái)到國(guó)騰電子之前，公司的導(dǎo)航終端芯片完全依賴進(jìn)口，并沒(méi)有相關(guān)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)。這個(gè)電子科大微電子專業(yè)的博士，成了公司的指望。
從北斗導(dǎo)航終端來(lái)說(shuō)，最關(guān)鍵是兩個(gè)“芯”：射頻芯片和基帶芯片。所謂射頻芯片，就是要接受天上的北斗導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射的波形信號(hào)，“是一種模擬信號(hào)，需要用芯片來(lái)把它放大，變成數(shù)字信號(hào)。”而基帶芯片的作用，就是選擇天上的衛(wèi)星，并且選擇一定的算法來(lái)解碼衛(wèi)星型號(hào)，從而讀出位置以及時(shí)間信息。
楊洪強(qiáng)最先負(fù)責(zé)的就是射頻芯片的研發(fā)。因?yàn)樾l(wèi)星信號(hào)經(jīng)過(guò)非常遠(yuǎn)的距離到達(dá)地面已經(jīng)非常微弱，而且北斗導(dǎo)航終端的電路板本身都有一定的噪聲，再加上地面一些建筑物對(duì)信號(hào)的干擾，要從眾多的聲音中辨別出微弱的信號(hào)，好比用耳朵聽(tīng)到風(fēng)的聲音。
2004年，楊洪強(qiáng)組建了15個(gè)人的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，開(kāi)始研發(fā)射頻芯片?！皠傞_(kāi)始什么都不懂，沒(méi)什么設(shè)備，也沒(méi)什么人?！痹跅詈閺?qiáng)的回憶中，那個(gè)時(shí)期，他們每天都在電腦前，利用軟件做仿真設(shè)計(jì)，然后再做測(cè)試，最后做成流片，拿去試用。這個(gè)流程之后，楊洪強(qiáng)就會(huì)和團(tuán)隊(duì)成員拿著終端成品做試用，在成都市選擇各種各樣的位置，然后把終端成品放到車上到處跑，來(lái)測(cè)驗(yàn)實(shí)際效果。除此以外，團(tuán)隊(duì)還會(huì)設(shè)置各種各樣的場(chǎng)景，看這個(gè)位置的信號(hào)怎樣，看那個(gè)大樓會(huì)不會(huì)產(chǎn)生干擾?！皢?wèn)題不會(huì)一次出現(xiàn)，每次遇到細(xì)小的問(wèn)題都要回去再重頭開(kāi)始，尋找關(guān)鍵細(xì)節(jié)?！弊铋_(kāi)始的半年多，楊洪強(qiáng)每個(gè)月幾乎要看200篇有關(guān)導(dǎo)航芯片的論文，有的是從高校借的，大部分是從國(guó)外買來(lái)的。
這樣一條路，楊洪強(qiáng)和公司團(tuán)隊(duì)整整走了7年
“研發(fā)芯片不止需要技術(shù)，還要人的一顆心。 ”楊洪強(qiáng)從大學(xué)到畢業(yè)工作一直是這么想的。
1994年，楊洪強(qiáng)考入電子科技大學(xué)微電子專業(yè)。憑著一股扎實(shí)勁兒，每次的專業(yè)頭名都非他莫屬。大三結(jié)束，他基本確定了保研資格。導(dǎo)師陳星畢讓他從大四就開(kāi)始進(jìn)入教研室做課題研究，“從最基本的電路板一點(diǎn)一點(diǎn)開(kāi)始”，楊洪強(qiáng)到現(xiàn)在還在慶幸當(dāng)初的訓(xùn)練。讀研究生照樣順風(fēng)順?biāo)?，他取得了碩博連讀的資格，5年時(shí)間過(guò)去，他說(shuō)一定要做微電子方面的工作。
進(jìn)入國(guó)騰電子后，從2004年到2007年期間，楊洪強(qiáng)逐漸為公司培養(yǎng)出了4名技術(shù)骨干。正當(dāng)研發(fā)稍有起色時(shí)，4名技術(shù)骨干卻相繼離開(kāi)了公司?！白鲅邪l(fā)太辛苦了，不但要承受身體上的壓力，還要承受足夠的孤獨(dú)感。”楊洪強(qiáng)所說(shuō)的“孤獨(dú)感”其實(shí)是研發(fā)遇到瓶頸而無(wú)人分擔(dān)的挫折感。2007年，幾乎被擊垮的楊洪強(qiáng)向國(guó)騰電子提出了辭職申請(qǐng)。他反復(fù)地思考，要不要繼續(xù)做芯片的研發(fā)?是不是已經(jīng)到了山窮水盡的地步了呢?公司老總極力挽留，楊洪強(qiáng)最終帶著這樣的疑問(wèn)又回到了公司，并決心找出答案。
楊洪強(qiáng)開(kāi)始一面招聘科技人才，一面研發(fā)芯片。隨著技術(shù)人員不斷增多，射頻芯片和基帶芯片的研究從2007年年底又重新開(kāi)始了。楊洪強(qiáng)的要求也更加苛刻了，用同事耿建強(qiáng)的話來(lái)說(shuō)是“比大學(xué)老師要求嚴(yán)格多了”。一次，耿建強(qiáng)在做完仿真設(shè)計(jì)及測(cè)試時(shí)，意識(shí)到做出的流片可能有些細(xì)節(jié)上的問(wèn)題，但覺(jué)得無(wú)傷大雅，就沒(méi)在芯片評(píng)審時(shí)說(shuō)出來(lái)。用戶試用后，問(wèn)題反饋回來(lái)，他被外表看起來(lái)溫文爾雅的楊洪強(qiáng)“一頓臭罵”。
2010年，國(guó)騰電子終于研制了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的射頻芯片和基帶芯片，擺脫了芯片進(jìn)口的束縛，成為了國(guó)內(nèi)唯一能夠提供全系列基帶、射頻、天線、功率放大器、低噪放等北斗終端關(guān)鍵元器件的廠商，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，北斗終端產(chǎn)品市場(chǎng)占有率達(dá)40%以上。
最新自產(chǎn)SOC芯片降低能耗12.5倍
在完成射頻芯片和基帶芯片的研發(fā)后，北斗導(dǎo)航終端產(chǎn)品開(kāi)始大量應(yīng)用于交通、水利、氣象等領(lǐng)域，但是“塊頭大、功率大”的問(wèn)題也隨之暴露出來(lái)。國(guó)騰電子又把研究方向投向定位更加精確、功耗更低、體積更小的導(dǎo)航終端產(chǎn)品，而關(guān)鍵之鑰仍是芯片。
于是，楊洪強(qiáng)又帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)始研究基帶芯片SOC技術(shù)。目前，國(guó)騰電子自主研發(fā)的低功耗SOC芯片已完成成品測(cè)試，這個(gè)千萬(wàn)門級(jí)的芯片，能夠大幅度降低功耗，使耗電量從1瓦降低到80毫瓦，相當(dāng)于能源消耗降低了12.5倍。而且，產(chǎn)品的體積也相對(duì)縮小，只相當(dāng)于普通手機(jī)的一半。
在國(guó)騰電子的成果展示廳，記者看到了國(guó)騰最新自主研發(fā)的低功耗SOC芯片，正方形的芯片只有9毫米見(jiàn)方。楊洪強(qiáng)表示，低功耗的SOC芯片研發(fā)對(duì)于北斗導(dǎo)航終端應(yīng)用于民用非常重要，“終端的功耗和體積變小了后，產(chǎn)品價(jià)格就可能降下來(lái)，利于民用終端產(chǎn)品的批量生產(chǎn)?！蹦壳?，“成都造”北斗衛(wèi)星終端主要是行業(yè)應(yīng)用，但隨著2020年北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建成，擁有成都“芯”的北斗衛(wèi)星終端最終將走向普通消費(fèi)者使用的民用產(chǎn)品上。
按照國(guó)家發(fā)展計(jì)劃，到2012年，我國(guó)將發(fā)射更多顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，完成服務(wù)范圍覆蓋亞太地區(qū)的目標(biāo);到2020年，將建成由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成的北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，預(yù)計(jì)中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值將達(dá)到4000億元的規(guī)模。 這樣說(shuō)來(lái)，楊洪強(qiáng)和公司團(tuán)隊(duì)還有很長(zhǎng)的路要走。
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)
中國(guó)自行研制開(kāi)發(fā)的區(qū)域性有源三維衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)(CNSS)，是繼美國(guó)的全球定位系統(tǒng)(GPS)、俄羅斯的GLONASS之后第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),立足向全球用戶提供高質(zhì)量的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)。
2011年7月，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長(zhǎng)征三號(hào)甲”運(yùn)載火箭，成功將第九顆北斗衛(wèi)星送入預(yù)定轉(zhuǎn)移軌道。楊洪強(qiáng)團(tuán)隊(duì)所做的就是能夠讓地面上的人可以得到北斗導(dǎo)航衛(wèi)星提供的定位、時(shí)間以及通信服務(wù)。他和團(tuán)隊(duì)研發(fā)了北斗導(dǎo)航終端的射頻芯片和基帶芯片，為北斗終端安上了成都“芯”。這也是目前全國(guó)唯一一個(gè)導(dǎo)航終端整機(jī)都使用自主芯片的公司團(tuán)隊(duì)。
從北斗導(dǎo)航終端來(lái)說(shuō)，最關(guān)鍵是兩個(gè)“芯”：射頻芯片和基帶芯片。所謂射頻芯片，就是要接受天上的北斗導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射的波形信號(hào)，“是一種模擬信號(hào)，需要用芯片來(lái)把它放大，變成數(shù)字信號(hào)。”而基帶芯片的作用，就是選擇天上的衛(wèi)星，并且選擇一定的算法來(lái)解碼衛(wèi)星型號(hào)，從而讀出位置以及時(shí)間信息。
楊洪強(qiáng)最先負(fù)責(zé)的就是射頻芯片的研發(fā)。因?yàn)樾l(wèi)星信號(hào)經(jīng)過(guò)非常遠(yuǎn)的距離到達(dá)地面已經(jīng)非常微弱，而且北斗導(dǎo)航終端的電路板本身都有一定的噪聲，再加上地面一些建筑物對(duì)信號(hào)的干擾，要從眾多的聲音中辨別出微弱的信號(hào)，好比用耳朵聽(tīng)到風(fēng)的聲音。
2004年，楊洪強(qiáng)組建了15個(gè)人的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，開(kāi)始研發(fā)射頻芯片?！皠傞_(kāi)始什么都不懂，沒(méi)什么設(shè)備，也沒(méi)什么人?！痹跅詈閺?qiáng)的回憶中，那個(gè)時(shí)期，他們每天都在電腦前，利用軟件做仿真設(shè)計(jì)，然后再做測(cè)試，最后做成流片，拿去試用。這個(gè)流程之后，楊洪強(qiáng)就會(huì)和團(tuán)隊(duì)成員拿著終端成品做試用，在成都市選擇各種各樣的位置，然后把終端成品放到車上到處跑，來(lái)測(cè)驗(yàn)實(shí)際效果。除此以外，團(tuán)隊(duì)還會(huì)設(shè)置各種各樣的場(chǎng)景，看這個(gè)位置的信號(hào)怎樣，看那個(gè)大樓會(huì)不會(huì)產(chǎn)生干擾?！皢?wèn)題不會(huì)一次出現(xiàn)，每次遇到細(xì)小的問(wèn)題都要回去再重頭開(kāi)始，尋找關(guān)鍵細(xì)節(jié)?！弊铋_(kāi)始的半年多，楊洪強(qiáng)每個(gè)月幾乎要看200篇有關(guān)導(dǎo)航芯片的論文，有的是從高校借的，大部分是從國(guó)外買來(lái)的。
這樣一條路，楊洪強(qiáng)和公司團(tuán)隊(duì)整整走了7年
“研發(fā)芯片不止需要技術(shù)，還要人的一顆心。 ”楊洪強(qiáng)從大學(xué)到畢業(yè)工作一直是這么想的。
1994年，楊洪強(qiáng)考入電子科技大學(xué)微電子專業(yè)。憑著一股扎實(shí)勁兒，每次的專業(yè)頭名都非他莫屬。大三結(jié)束，他基本確定了保研資格。導(dǎo)師陳星畢讓他從大四就開(kāi)始進(jìn)入教研室做課題研究，“從最基本的電路板一點(diǎn)一點(diǎn)開(kāi)始”，楊洪強(qiáng)到現(xiàn)在還在慶幸當(dāng)初的訓(xùn)練。讀研究生照樣順風(fēng)順?biāo)?，他取得了碩博連讀的資格，5年時(shí)間過(guò)去，他說(shuō)一定要做微電子方面的工作。
進(jìn)入國(guó)騰電子后，從2004年到2007年期間，楊洪強(qiáng)逐漸為公司培養(yǎng)出了4名技術(shù)骨干。正當(dāng)研發(fā)稍有起色時(shí)，4名技術(shù)骨干卻相繼離開(kāi)了公司?！白鲅邪l(fā)太辛苦了，不但要承受身體上的壓力，還要承受足夠的孤獨(dú)感。”楊洪強(qiáng)所說(shuō)的“孤獨(dú)感”其實(shí)是研發(fā)遇到瓶頸而無(wú)人分擔(dān)的挫折感。2007年，幾乎被擊垮的楊洪強(qiáng)向國(guó)騰電子提出了辭職申請(qǐng)。他反復(fù)地思考，要不要繼續(xù)做芯片的研發(fā)?是不是已經(jīng)到了山窮水盡的地步了呢?公司老總極力挽留，楊洪強(qiáng)最終帶著這樣的疑問(wèn)又回到了公司，并決心找出答案。
楊洪強(qiáng)開(kāi)始一面招聘科技人才，一面研發(fā)芯片。隨著技術(shù)人員不斷增多，射頻芯片和基帶芯片的研究從2007年年底又重新開(kāi)始了。楊洪強(qiáng)的要求也更加苛刻了，用同事耿建強(qiáng)的話來(lái)說(shuō)是“比大學(xué)老師要求嚴(yán)格多了”。一次，耿建強(qiáng)在做完仿真設(shè)計(jì)及測(cè)試時(shí)，意識(shí)到做出的流片可能有些細(xì)節(jié)上的問(wèn)題，但覺(jué)得無(wú)傷大雅，就沒(méi)在芯片評(píng)審時(shí)說(shuō)出來(lái)。用戶試用后，問(wèn)題反饋回來(lái)，他被外表看起來(lái)溫文爾雅的楊洪強(qiáng)“一頓臭罵”。
2010年，國(guó)騰電子終于研制了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的射頻芯片和基帶芯片，擺脫了芯片進(jìn)口的束縛，成為了國(guó)內(nèi)唯一能夠提供全系列基帶、射頻、天線、功率放大器、低噪放等北斗終端關(guān)鍵元器件的廠商，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，北斗終端產(chǎn)品市場(chǎng)占有率達(dá)40%以上。
最新自產(chǎn)SOC芯片降低能耗12.5倍
在完成射頻芯片和基帶芯片的研發(fā)后，北斗導(dǎo)航終端產(chǎn)品開(kāi)始大量應(yīng)用于交通、水利、氣象等領(lǐng)域，但是“塊頭大、功率大”的問(wèn)題也隨之暴露出來(lái)。國(guó)騰電子又把研究方向投向定位更加精確、功耗更低、體積更小的導(dǎo)航終端產(chǎn)品，而關(guān)鍵之鑰仍是芯片。
于是，楊洪強(qiáng)又帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)始研究基帶芯片SOC技術(shù)。目前，國(guó)騰電子自主研發(fā)的低功耗SOC芯片已完成成品測(cè)試，這個(gè)千萬(wàn)門級(jí)的芯片，能夠大幅度降低功耗，使耗電量從1瓦降低到80毫瓦，相當(dāng)于能源消耗降低了12.5倍。而且，產(chǎn)品的體積也相對(duì)縮小，只相當(dāng)于普通手機(jī)的一半。
在國(guó)騰電子的成果展示廳，記者看到了國(guó)騰最新自主研發(fā)的低功耗SOC芯片，正方形的芯片只有9毫米見(jiàn)方。楊洪強(qiáng)表示，低功耗的SOC芯片研發(fā)對(duì)于北斗導(dǎo)航終端應(yīng)用于民用非常重要，“終端的功耗和體積變小了后，產(chǎn)品價(jià)格就可能降下來(lái)，利于民用終端產(chǎn)品的批量生產(chǎn)?！蹦壳?，“成都造”北斗衛(wèi)星終端主要是行業(yè)應(yīng)用，但隨著2020年北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建成，擁有成都“芯”的北斗衛(wèi)星終端最終將走向普通消費(fèi)者使用的民用產(chǎn)品上。
按照國(guó)家發(fā)展計(jì)劃，到2012年，我國(guó)將發(fā)射更多顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，完成服務(wù)范圍覆蓋亞太地區(qū)的目標(biāo);到2020年，將建成由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成的北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，預(yù)計(jì)中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值將達(dá)到4000億元的規(guī)模。 這樣說(shuō)來(lái)，楊洪強(qiáng)和公司團(tuán)隊(duì)還有很長(zhǎng)的路要走。
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)
中國(guó)自行研制開(kāi)發(fā)的區(qū)域性有源三維衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)(CNSS)，是繼美國(guó)的全球定位系統(tǒng)(GPS)、俄羅斯的GLONASS之后第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),立足向全球用戶提供高質(zhì)量的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)。
2011年7月，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長(zhǎng)征三號(hào)甲”運(yùn)載火箭，成功將第九顆北斗衛(wèi)星送入預(yù)定轉(zhuǎn)移軌道。楊洪強(qiáng)團(tuán)隊(duì)所做的就是能夠讓地面上的人可以得到北斗導(dǎo)航衛(wèi)星提供的定位、時(shí)間以及通信服務(wù)。他和團(tuán)隊(duì)研發(fā)了北斗導(dǎo)航終端的射頻芯片和基帶芯片，為北斗終端安上了成都“芯”。這也是目前全國(guó)唯一一個(gè)導(dǎo)航終端整機(jī)都使用自主芯片的公司團(tuán)隊(duì)。
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