北斗導航22nm芯片即將量產與普及 國產芯片“突圍”之戰開始

就在華為遭美制裁引發全民對中國芯片產業崛起關注之際，北斗商用“意外”地為國產芯片“突圍”打開了一道缺口。

就在本月初北斗三號全球衛星導航系統歷史性地宣布正式商用后，近日中國衛星(600118,股吧)導航系統管理辦公室主任、北斗衛星導航系統新聞發言人冉承其在國新辦發布會上表示，北斗系統28nm工藝芯片已經量產，22nm工藝芯片即將量產。

記者從國內北斗導航芯片研發商國科微(300672,股吧)處獲悉了更為明確的信息。據國科微多媒體事業群副總經理余方桃向記者透露，目前公司最新的22nm支持雙頻雙模的北斗導航定位已完成各項關鍵性能的驗證，有望明年上半年量產。同時，北斗星通(002151,股吧)也于近日展示了全球首顆22nm射頻基帶一體化厘米級定位芯片，北斗星通戰略發展中心品牌總監李楠表示，該芯片有望明年上半年量產。

諸多利好無疑將直接推動北斗的商用進程。作為衛星導航產品的核心部件與產業鏈源頭，芯片側在北斗產業鏈中擁有著重要地位。而在倚仗芯片帶動的產業下游，北斗應用市場也同樣潛力巨大。中國衛星導航定位協會日前最新發布的《2020中國衛星導航與位置服務產業發展白皮書》顯示，國產北斗兼容型芯片及模塊銷量已突破1億片，國內衛星導航定位終端產品總銷量突破4.6億臺，其中具有衛星導航定位功能的智能手機銷售量達到3.72億臺。

隨著北斗22nm芯片的量產與普及，一場國產芯片的“突圍”之戰，已然開始。

為何追求制程？

領銜這場“突圍”戰最關鍵的要素，無疑就是北斗導航芯片在制程上的領先。

據記者了解，相比于目前國際上導航定位芯片40nm的平均制程，22nm制程意味著北斗導航芯片至少在工藝上已經領先全球平均水平兩代，而這種差距將為北斗與其他定位系統競爭時處于優勢地位，包括GPS。

CHIP全球測試中心中國實驗室主任羅國昭告訴記者，相比于GPS，北斗這種后發型的導航平臺產品想要實現趕超，最重要的方式就是商業化。“目前GPS在全球商用市場占比至少超過80%，因此北斗要趕超，就必須在芯片端和專利授權端將成本降得更低，‘白給’用戶更多功能，才能加速商業化進賬。”在羅國昭看來，制程便是降低芯片側成本的利器。

據羅國昭介紹，相比于目前主要采用集成方式的GPS商用芯片，北斗芯片更傾向于依靠一顆SoC芯片來實現所有功能。而對于單顆芯片而言，產業化早期降低成本最有效的方式就是提高制程精度。據記者了解，以北斗星通22nm芯片新品為例，其尺寸是上一代高精度芯片的1/4，功耗是上一代的1/5。

據記者了解，從原理上看，衛星導航芯片包含射頻芯片以及基帶芯片，相關設備通過北斗芯片，可以接受由導航衛星發射的信號，從而完成定位導航的功能。其中，射頻部分對微弱模擬信號進行處理，基帶部分再對其實現數字化 “讀取”。目前衛星導航芯片的發展趨勢是將射頻芯片、基帶芯片合二為一以降低外圍物料成本、面積以及用戶設計難度。

余方桃還告訴記者，早期的導航芯片大部分集中于車載，而沒有覆蓋便攜式產品，因此40nm能滿足暫時的需求。但目前隨著很多便攜式穿戴設備集成導航功能，對功耗的要求就會越來越高，北斗芯片實現22nm規模量產的價值也就不言而喻。

“22nm工藝的芯片，功耗和面積都會大幅降低，這樣就可以用在對功耗和體積要求比較高的便攜式以及穿戴類設備上，如行業的智能監測設備，智能手表、手環，大大延長了待機時間，提高用戶的體驗度。”余方桃表示。同時，深圳華大北斗科技有限公司北京分公司總經理葛晨也認為，想與各行各業進行更好的融合，芯片需要在更先進制程上進行演進。

余方桃認為，在商用市場中，又以可穿戴式設備對于芯片的面積和功耗要求更為苛刻。“可穿戴設備對于體積很敏感，因此會對最新的22nm芯片有更強的升級需求。”余方桃指出。

中航證券研報顯示，隨著衛星導航產品在大眾消費市場需求的快速增長，目前衛星導航芯片的發展趨勢主要是向小型化、低功耗、高集成度方向發展，因此制程工藝的提升將極大提高北斗芯片的商業競爭力。

有望一年內普及

伴隨北斗三號的正式商用，北斗也將迎來市場的快速增長期，而22nm芯片的普及將會成為這一輪過程的開端。

“22nm工藝雙頻定位芯片已具備市場化應用條件。”賽迪顧問智能裝備產業研究中心楊雪瑩日前表示，支持北斗三號新信號的28nm工藝射頻基帶一體化SoC芯片，已經在物聯網和消費電子領域得到了廣泛應用。

中航證券研報顯示，目前衛星導航市場可以分為特殊應用市場、行業應用市場以及大眾應用市場。其中，涵蓋可穿戴式設備、室內定位、車聯網及基于位置服務（LBS）等產品的大眾應用市場將成為新一代北斗導航芯片的主要市場。

IDC發布數據顯示，可穿戴設備2019年全球出貨量達到3.365億部，同比增長89%。其中我國2019年可穿戴設備市場出貨量達9924萬臺，同比增長37.1%。由于智能手表和智能手環可以通過北斗芯片和其他定位模塊來幫助掌握需要關照人群的位置信息，定位精確度成為購買智能可穿戴設備的關切之一。

據記者了解，由于北斗三號定位精度和授時精度要求均提升了1至2倍，因此目前主流的22nm芯片都針對定位精度和授時精度做了大幅提升。以國科微導航芯片為例，其定位精度直接提升至亞米級，通過RTK算法可以做到厘米級，授時精度可以達到5ns，可用于5G基站授時。

據記者了解，國科微此前推出的第一代北斗導航芯片出貨量目前已在共享單車等多個場景應用，未來共享充電、共享電動車、智能穿戴、啞系統監測等應用會越來越多地集成北斗芯片，北斗導航系統將成為新基建的時空基準。在此背景驅動下，22nm芯片的普及進程有望在1年內完成。

而對于大眾關切的成本問題，冉承其表示，目前最便宜的北斗導航芯片不到1美元。高精度板卡，也從10年前的十幾萬元降到了3000元。記者通過多方了解，在22nm問世初期，成本將有所增長，但性能也將明顯提升。隨著北斗衛星導航系統的全球組網完成，越來越多應用對高精度定位和低功耗的需求會增加。屆時對終端企業來說，成本會隨著量價關系下降。

萬聯證券研報指出，在受到疫情沖擊、全球經濟形勢低迷的背景下，衛星導航是少數受影響較小的產業，且有長期增長的潛力。預計到2025年，全球衛星導航與位置服務產業規模將達到7000億元以上，相比2019年的3400多億元增加一倍以上。

補齊短板任重道遠

但值得注意的是，與芯片產業鏈的格局類似，在代工、專利、算法等短板環節，目前國內企業仍未完全將命運“攥”在自己手中。

記者從知情人士處了解到，目前國內的主流北斗芯片公司還是選擇臺積電代工。

同時，多位業內人士告訴記者，我國高精度、低功耗芯片發展仍較弱，美國在衛星導航定位技術專利上居于壟斷地位，制約著我國北斗導航產業發展。“技術端還需要手機芯片廠商和衛星導航廠商突破算法壁壘。”一位人士表示。

艾瑞集團日前發布的《2020年中國衛星導航行業研究報告》明確指出，提高導航芯片精度、降低導航芯片功耗，強化芯片算法能力，已成為我國衛星導航系統發展突破制約的重要路徑之一。

此外，隨著新一代通信、區塊鏈、物聯網、人工智能等技術的出現，“北斗+”生態也進一步豐富。業界認為，對于北斗芯片的要求除工藝制程、定位精度等典型技術指標的升級外，達成相關技術融合，也將是未來的最大挑戰之一。

中國衛星導航定位協會秘書長張全德表示，目前的北斗應用與產業化發展已經全面進入技術融合、應用融合、產業融合的新階段。北斗芯片未來的發展趨勢應是通過功能集成來達到性能優化，同時融合通信、物聯網和各種傳感器，成為推動智能產業發展的助推器。