《電子技術(shù)應(yīng)用》
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北斗導(dǎo)航終端芯片的7年國產(chǎn)化之路

2011-10-24
來源:成都商報

  楊洪強,,37歲,,電子科大微電子專業(yè)博士,成都國騰電子技術(shù)股份有限公司技術(shù)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(guān)注,,它們的名字叫北斗導(dǎo)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(dǎo)航衛(wèi)星提供的定位,、時間以及通信服務(wù),。

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

  A“用耳朵聽到風(fēng)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(dǎo)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(dǎo)航應(yīng)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(dǎo)航終端芯片完全依賴進口,,并沒有相關(guān)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(dǎo)航終端來說,,最關(guān)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(dǎo)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(zé)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(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(fēng)的聲音。

  2004年,,楊洪強組建了15個人的技術(shù)團隊,,開始研發(fā)射頻芯片。“剛開始什么都不懂,,沒什么設(shè)備,,也沒什么人。”在楊洪強的回憶中,,那個時期,他們每天都在電腦前,,利用軟件做仿真設(shè)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(shè)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,。“問題不會一次出現(xiàn),,每次遇到細小的問題都要回去再重頭開始,尋找關(guān)鍵細節(jié),。”最開始的半年多,,楊洪強每個月幾乎要看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(shù),,還要人的一顆心。”楊洪強從大學(xué)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(xué)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(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(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(shù)骨干,。正當(dāng)研發(fā)稍有起色時,4名技術(shù)骨干卻相繼離開了公司,。“做研發(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(dān)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(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(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(xué)老師要求嚴格多了”,。一次,,耿建強在做完仿真設(shè)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(quán)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(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,,在國內(nèi)市場,北斗終端產(chǎn)品市場占有率達40%以上,。

  C不斷造“芯”領(lǐng)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(dǎo)航終端產(chǎn)品開始大量應(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(dǎo)航終端產(chǎn)品,,而關(guān)鍵之鑰仍是芯片。

  于是,,楊洪強又帶領(lǐng)團隊開始研究基帶芯片SOC技術(shù),。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(dāng)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(dāng)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(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(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(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)計中國衛(wèi)星導(dǎo)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。

  北斗衛(wèi)星導(dǎo)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(dǎo)航系統(tǒng),立足向全球用戶提供高質(zhì)量的定位、導(dǎo)航和授時服務(wù),。

  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(yù)定轉(zhuǎn)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(dǎo)航衛(wèi)星提供的定位,、時間以及通信服務(wù)。他和團隊研發(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”,。這也是目前全國唯一一個導(dǎo)航終端整機都使用自主芯片的公司團隊。

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