北斗導航終端芯片的7年國產(chǎn)化之路

時間:2011-10-25

來源:網(wǎng)絡轉載

導語:去年年底,作為成都國騰電子技術股份有限公司(簡稱國騰電子)技術中心主任,他和團隊研發(fā)了北斗導航終端的射頻芯片和基帶芯片,為北斗終端安上了成都“芯”。

  37歲,電子科大微電子專業(yè)博士,成都國騰電子技術股份有限公司技術中心主任。

  在《射雕英雄傳》中,有一種陣法叫北斗七星陣,是根據(jù)北斗星的七顆亮星的排列方位來確定人的步法,可以對敵人形成包圍,雖然陣式不斷變化,但方向始終明確。而在現(xiàn)代國際星名的命名體系中,北斗星屬于大熊星座。

  37歲的楊洪強從不看武俠小說或者電視劇,對大熊星座也沒什么研究。但是,他卻對星空中另外9顆“北斗星”格外關注,它們的名字叫北斗導航衛(wèi)星。楊洪強所做的,就是能夠讓地面上的人可以得到北斗導航衛(wèi)星提供的定位、時間以及通信服務。

  去年年底,作為成都國騰電子技術股份有限公司(簡稱國騰電子)技術中心主任,他和團隊研發(fā)了北斗導航終端的射頻芯片和基帶芯片,為北斗終端安上了成都“芯”。這也是目前全國唯一一個導航終端整機都使用自主芯片的公司團隊。

  A“用耳朵聽到風的聲音”

  這條路他走了整整7年

  1994年,被命名為“北斗”的中國導航衛(wèi)星定位系統(tǒng)工程正式啟動。1999年,國騰電子成功進入北斗衛(wèi)星導航應用產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè),開始生產(chǎn)一些元器件。在2003年楊洪強來到國騰電子之前,公司的導航終端芯片完全依賴進口,并沒有相關的研發(fā)團隊。這個電子科大微電子專業(yè)的博士,成了公司的指望。

  從北斗導航終端來說,最關鍵是兩個“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航衛(wèi)星發(fā)射的波形信號,“是一種模擬信號,需要用芯片來把它放大,變成數(shù)字信號。”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解碼衛(wèi)星型號,從而讀出位置以及時間信息。

  楊洪強最先負責的就是射頻芯片的研發(fā)。因為衛(wèi)星信號經(jīng)過非常遠的距離到達地面已經(jīng)非常微弱,而且北斗導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信號的干擾,要從眾多的聲音中辨別出微弱的信號,好比用耳朵聽到風的聲音。

  2004年,楊洪強組建了15個人的技術團隊,開始研發(fā)射頻芯片?!皠傞_始什么都不懂,沒什么設備,也沒什么人?!痹跅詈閺姷幕貞浿?,那個時期,他們每天都在電腦前,利用軟件做仿真設計,然后再做測試,最后做成流片,拿去試用。這個流程之后,楊洪強就會和團隊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,來測驗實際效果。除此以外,團隊還會設置各種各樣的場景,看這個位置的信號怎樣,看那個大樓會不會產(chǎn)生干擾?!皢栴}不會一次出現(xiàn),每次遇到細小的問題都要回去再重頭開始,尋找關鍵細節(jié)?!弊铋_始的半年多,楊洪強每個月幾乎要看200篇有關導航芯片的論文,有的是從高校借的,大部分是從國外買來的。

  這樣一條路,楊洪強和公司團隊整整走了7年。

  B從依賴進口

  到成功自主研發(fā)

  “研發(fā)芯片不止需要技術,還要人的一顆心。北斗導航終端芯片的7年國產(chǎn)化之路”楊洪強從大學到畢業(yè)工作一直是這么想的。

  1994年,楊洪強考入電子科技大學微電子專業(yè)。憑著一股扎實勁兒,每次的專業(yè)頭名都非他莫屬。大三結束,他基本確定了保研資格。導師陳星畢讓他從大四就開始進入教研室做課題研究,“從最基本的電路板一點一點開始”,楊洪強到現(xiàn)在還在慶幸當初的訓練。讀研究生照樣順風順水,他取得了碩博連讀的資格,5年時間過去,他說一定要做微電子方面的工作。

  進入國騰電子后,從2004年到2007年期間,楊洪強逐漸為公司培養(yǎng)出了4名技術骨干。正當研發(fā)稍有起色時,4名技術骨干卻相繼離開了公司?!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感。”楊洪強所說的“孤獨感”其實是研發(fā)遇到瓶頸而無人分擔的挫折感。2007年,幾乎被擊垮的楊洪強向國騰電子提出了辭職申請。他反復地思考,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,楊洪強最終帶著這樣的疑問又回到了公司,并決心找出答案。

  楊洪強開始一面招聘科技人才,一面研發(fā)芯片。隨著技術人員不斷增多,射頻芯片和基帶芯片的研究從2007年年底又重新開始了。楊洪強的要求也更加苛刻了,用同事耿建強的話來說是“比大學老師要求嚴格多了”。一次,耿建強在做完仿真設計及測試時,意識到做出的流片可能有些細節(jié)上的問題,但覺得無傷大雅,就沒在芯片評審時說出來。用戶試用后,問題反饋回來,他被外表看起來溫文爾雅的楊洪強“一頓臭罵”。

  2010年,國騰電子終于研制了具有自主知識產(chǎn)權的射頻芯片和基帶芯片,擺脫了芯片進口的束縛,成為了國內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鍵元器件的廠商,在國內市場,北斗終端產(chǎn)品市場占有率達40%以上。

  C不斷造“芯”領跑行業(yè)

  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,北斗導航終端產(chǎn)品開始大量應用于交通、水利、氣象等領域,但是“塊頭大、功率大”的問題也隨之暴露出來。國騰電子又把研究方向投向定位更加精確、功耗更低、體積更小的導航終端產(chǎn)品,而關鍵之鑰仍是芯片。

  于是,楊洪強又帶領團隊開始研究基帶芯片SOC技術。目前,國騰電子自主研發(fā)的低功耗SOC芯片已完成成品測試,這個千萬門級的芯片,能夠大幅度降低功耗,使耗電量從1瓦降低到80毫瓦,相當于能源消耗降低了12.5倍。而且,產(chǎn)品的體積也相對縮小,只相當于普通手機的一半。

  在國騰電子的成果展示廳,記者看到了國騰最新自主研發(fā)的低功耗SOC芯片,正方形的芯片只有9毫米見方。楊洪強表示,低功耗的SOC芯片研發(fā)對于北斗導航終端應用于民用非常重要,“終端的功耗和體積變小了后,產(chǎn)品價格就可能降下來,利于民用終端產(chǎn)品的批量生產(chǎn)。”目前,“成都造”北斗衛(wèi)星終端主要是行業(yè)應用,但隨著2020年北斗全球衛(wèi)星導航系統(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者使用的民用產(chǎn)品上。

  按照國家發(fā)展計劃,到2012年,我國將發(fā)射更多顆北斗導航衛(wèi)星,完成服務范圍覆蓋亞太地區(qū)的目標;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)星導航系統(tǒng),預計中國衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值將達到4000億元的規(guī)模。

  這樣說來,楊洪強和公司團隊還有很長的路要走。(祝迅徐群冠一)

  北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)

  中國自行研制開發(fā)的區(qū)域性有源三維衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)(CNSS),是繼美國的全球定位系統(tǒng)(GPS)、俄羅斯的GLONASS之后第三個成熟的衛(wèi)星導航系統(tǒng),立足向全球用戶提供高質量的定位、導航和授時服務。

  2011年7月,我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征三號甲”運載火箭,成功將第九顆北斗衛(wèi)星送入預定轉移軌道。

  楊洪強團隊所做的就是能夠讓地面上的人可以得到北斗導航衛(wèi)星提供的定位、時間以及通信服務。他和團隊研發(fā)了北斗導航終端的射頻芯片和基帶芯片,為北斗終端安上了成都“芯”。這也是目前全國唯一一個導航終端整機都使用自主芯片的公司團隊。

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