合作信息
單片BD2/GPS雙模導航芯片
發布單位：中國電子科技集團公司第三十八研究所
所屬行業：電子信息
合作信息類型：成果轉讓
機構類型：科研院所
供求關系：供應
合作信息期限：2016-2
參考價格：面議
0
收藏數
合作信息簡介
【技術簡介】隨著我國北斗衛星導航系統完成東南亞的覆蓋，于2012年12月進入試運行階段，為我國開展北斗導航芯片的研制和產業化提供了必要條件。
目前北斗導航終端基本建立在兩片機（射頻前端+基帶處理）的基礎上，其射頻前端利用傳統的超外差接收方式將導航信號下變頻至中頻進行采樣，這種體系架構的不足之處：一是集成度不高，電路構成復雜，芯片內部電路種類和數量相對較多。二是芯片內部模擬電路規模相對較大，不利于利用先進制造工藝來改善芯片的功耗。為了解決上述問題，在充分調研目前GPS芯片的體系架構和未來發展方向，同時結合中國電科38所多年從事數字陣列雷達技術積累,在此基礎上，提出了基于射頻直接采樣技術的單片BD2/GPS雙模導航芯片設計。其體系架構如圖所示：
單片BD2/GPS雙模導航芯片體系架構
導航信號通過天線接收耦合經片外的低噪聲放大器放大，實現低靈敏度接收；通過聲表濾波器濾除帶外干擾，再進入片內的射頻放大器放大，其放大增益要確保ADC采樣時可以實現噪聲分層，ADC采樣的信號進入ASIC電路進行數字下變頻處理得到基帶信號，進行捕獲和跟蹤處理得到導航電文，在CPU中進行位置解算，最后通過串口輸出PVT信息。
【技術特點】受客觀條件限制，目前市場上的民用北斗導航終端基本建立在兩片機（射頻前端+基帶處理）基礎上。基于兩片機的終端架構技術相對成熟，難度較小。但隨著民用北斗ICD文件的公布，國外從事衛星導航芯片的廠商憑借其成熟技術會很快推出北斗導航芯片沖擊國內市場，民用市場關心的是性價比，而目前國內導航芯片由于集成度有限，在成本和性能上很難和國外基于單芯片的導航終端形成競爭，因此為了提高民用產品的性價比，必須研制基于單芯片的北斗導航終端是開展未來民用北斗導航終端產業化的必由之路。
隨著超大規模集成電路設計水平和先進制造工藝的發展，為基于射頻直接采樣的單片北斗芯片研制提供了可能。采用射頻直接采樣技術主要是利用“模擬最小化，數字最大化”，通過“摩爾定律”來降低芯片的面積和功耗，因為數字電路的功耗會隨著先進制造工藝下降，而模擬電路則不能。目前中國電科38所已完成了基于55nm CMOS工藝的單片BD2/GPS雙模導航芯片的樣片研制，相對業內同一制造工藝的芯片，在功耗和成本方面有一定的優勢。為了提高產品的市場競爭力，后期擬在此基礎上，研制28nm制造工藝的單片北斗導航芯片，通過工藝升級，進一步提高功耗和降低面積，提升產品性能。
【技術指標】
單芯片SOC體系架構
支持BD2（B1）/GPS（L1）單模/雙模聯合定位
定位精度：3米（GDOP≤3，CEP 95%）
捕獲靈敏度：-145dBm
跟蹤靈敏度：-160dBm
測速精度：0.1米/秒
授時精度：100ns
冷啟動：≤35秒
熱啟動：≤1秒
工作電壓：2.5V/1.2V
平均功耗：160mW
輸出接口和協議：RS-232/NEMA-0183
封裝形式：BGA121（8mm×8mm）
【技術水平】國際領先
【可應用領域和范圍】應用領域：航運、交通、車載監控、車載導航、手持及物品跟蹤、電信/電力授時、氣象探測等；
應用意向單位：國網電力、展訊通信、成都天奧、北京蒼穹數碼和四創電子等
【專利狀態】已申請專利5項
【技術狀態】樣品、實驗室階段
【合作方式】技術服務
【投入需求】1000萬元
【轉化周期】1年
【預期效益】目前全球衛星導航終端主要是GPS市場，其終端使用的芯片基本上被U-Blox和SiRF為代表的國外幾大廠商所占據，我國是GPS導航系統應用的大國，《國家中長期衛星導航發展規劃》中指出：2020年中國衛星導航產業預計可達4000億元，因此其未來市場空間難以想象。
北斗導航芯片民用產品主要集中在智能手機和車載終端。根據工信部電信研究院公布的數據，2012年上半年國內智能機總體出貨量達9485.5萬部，占同期手機市場出貨量的48.66%。在智能手機突飛猛進的同時，導航已成為標配功能，隨著北斗導航系統建設的完善，在中國，北斗導航取代GPS導航是必然趨勢。智能手機如果按照平均增長率20%計算，2015年達1.8億部，2017年達2.5億部，如果到2017年智能手機的北斗導航成為標配，假設內嵌北斗導航的IP按1美金來算，總計2.5億個美金。如果項目后續28nm的導航IP占領智能手機市場的10%，則銷售額可達2500萬美金，約1.5億人民幣。
目前我國已進入汽車發展大國，受汽車保有量不斷增多的影響，車載導航前裝市場銷售總量也呈現不斷增長的趨勢，據易觀智庫統計：2010年，中國汽車銷量在1800多萬輛，共計600多個車型，從汽車的總數來看，前裝滲透率大概是5%，約90萬臺; 2011年前裝車載導航市場月104萬臺，2012年是130萬臺；在前裝導航滲透率不斷提升的同時，后裝車載市場也在蓬勃發展。據易觀智庫統計：2011年后裝車載導航市場月550萬臺，2012年是673萬臺；如果前后裝車載導航市場按照22%的增長考慮，到2015年年后裝車載導航市場達1452萬臺，2017年達2160萬臺，假設一個北斗導航模組40元，總計市場份額8.6億，如果本項目的北斗導航芯片占領車載導航市場的15%，則銷售額可達1.3億元人民幣。再考慮其它民用市場支持，因此未來經濟效益十分可觀。
【聯系方式】朱家兵0551-65869775/13965081073
目前北斗導航終端基本建立在兩片機（射頻前端+基帶處理）的基礎上，其射頻前端利用傳統的超外差接收方式將導航信號下變頻至中頻進行采樣，這種體系架構的不足之處：一是集成度不高，電路構成復雜，芯片內部電路種類和數量相對較多。二是芯片內部模擬電路規模相對較大，不利于利用先進制造工藝來改善芯片的功耗。為了解決上述問題，在充分調研目前GPS芯片的體系架構和未來發展方向，同時結合中國電科38所多年從事數字陣列雷達技術積累,在此基礎上，提出了基于射頻直接采樣技術的單片BD2/GPS雙模導航芯片設計。其體系架構如圖所示：
單片BD2/GPS雙模導航芯片體系架構
導航信號通過天線接收耦合經片外的低噪聲放大器放大，實現低靈敏度接收；通過聲表濾波器濾除帶外干擾，再進入片內的射頻放大器放大，其放大增益要確保ADC采樣時可以實現噪聲分層，ADC采樣的信號進入ASIC電路進行數字下變頻處理得到基帶信號，進行捕獲和跟蹤處理得到導航電文，在CPU中進行位置解算，最后通過串口輸出PVT信息。
【技術特點】受客觀條件限制，目前市場上的民用北斗導航終端基本建立在兩片機（射頻前端+基帶處理）基礎上。基于兩片機的終端架構技術相對成熟，難度較小。但隨著民用北斗ICD文件的公布，國外從事衛星導航芯片的廠商憑借其成熟技術會很快推出北斗導航芯片沖擊國內市場，民用市場關心的是性價比，而目前國內導航芯片由于集成度有限，在成本和性能上很難和國外基于單芯片的導航終端形成競爭，因此為了提高民用產品的性價比，必須研制基于單芯片的北斗導航終端是開展未來民用北斗導航終端產業化的必由之路。
隨著超大規模集成電路設計水平和先進制造工藝的發展，為基于射頻直接采樣的單片北斗芯片研制提供了可能。采用射頻直接采樣技術主要是利用“模擬最小化，數字最大化”，通過“摩爾定律”來降低芯片的面積和功耗，因為數字電路的功耗會隨著先進制造工藝下降，而模擬電路則不能。目前中國電科38所已完成了基于55nm CMOS工藝的單片BD2/GPS雙模導航芯片的樣片研制，相對業內同一制造工藝的芯片，在功耗和成本方面有一定的優勢。為了提高產品的市場競爭力，后期擬在此基礎上，研制28nm制造工藝的單片北斗導航芯片，通過工藝升級，進一步提高功耗和降低面積，提升產品性能。
【技術指標】
單芯片SOC體系架構
支持BD2（B1）/GPS（L1）單模/雙模聯合定位
定位精度：3米（GDOP≤3，CEP 95%）
捕獲靈敏度：-145dBm
跟蹤靈敏度：-160dBm
測速精度：0.1米/秒
授時精度：100ns
冷啟動：≤35秒
熱啟動：≤1秒
工作電壓：2.5V/1.2V
平均功耗：160mW
輸出接口和協議：RS-232/NEMA-0183
封裝形式：BGA121（8mm×8mm）
【技術水平】國際領先
【可應用領域和范圍】應用領域：航運、交通、車載監控、車載導航、手持及物品跟蹤、電信/電力授時、氣象探測等；
應用意向單位：國網電力、展訊通信、成都天奧、北京蒼穹數碼和四創電子等
【專利狀態】已申請專利5項
【技術狀態】樣品、實驗室階段
【合作方式】技術服務
【投入需求】1000萬元
【轉化周期】1年
【預期效益】目前全球衛星導航終端主要是GPS市場，其終端使用的芯片基本上被U-Blox和SiRF為代表的國外幾大廠商所占據，我國是GPS導航系統應用的大國，《國家中長期衛星導航發展規劃》中指出：2020年中國衛星導航產業預計可達4000億元，因此其未來市場空間難以想象。
北斗導航芯片民用產品主要集中在智能手機和車載終端。根據工信部電信研究院公布的數據，2012年上半年國內智能機總體出貨量達9485.5萬部，占同期手機市場出貨量的48.66%。在智能手機突飛猛進的同時，導航已成為標配功能，隨著北斗導航系統建設的完善，在中國，北斗導航取代GPS導航是必然趨勢。智能手機如果按照平均增長率20%計算，2015年達1.8億部，2017年達2.5億部，如果到2017年智能手機的北斗導航成為標配，假設內嵌北斗導航的IP按1美金來算，總計2.5億個美金。如果項目后續28nm的導航IP占領智能手機市場的10%，則銷售額可達2500萬美金，約1.5億人民幣。
目前我國已進入汽車發展大國，受汽車保有量不斷增多的影響，車載導航前裝市場銷售總量也呈現不斷增長的趨勢，據易觀智庫統計：2010年，中國汽車銷量在1800多萬輛，共計600多個車型，從汽車的總數來看，前裝滲透率大概是5%，約90萬臺; 2011年前裝車載導航市場月104萬臺，2012年是130萬臺；在前裝導航滲透率不斷提升的同時，后裝車載市場也在蓬勃發展。據易觀智庫統計：2011年后裝車載導航市場月550萬臺，2012年是673萬臺；如果前后裝車載導航市場按照22%的增長考慮，到2015年年后裝車載導航市場達1452萬臺，2017年達2160萬臺，假設一個北斗導航模組40元，總計市場份額8.6億，如果本項目的北斗導航芯片占領車載導航市場的15%，則銷售額可達1.3億元人民幣。再考慮其它民用市場支持，因此未來經濟效益十分可觀。
【聯系方式】朱家兵0551-65869775/13965081073
