本土企业研发GPS导航核心芯片打破外商垄断格局

自1994年由美国陆海空三军联合发射的24颗GPS卫星布设完成，形成对全球范围内98%的覆盖率并提供民用服务开始，导航时代自此拉开了序幕。在我国，近几年来GPS导航应用得到了飞速的发展并渗透到了许许多多领域当中，GPS导航产品也在国内得到了大规模普及。虽然目前生产GPS导航设备的国内厂商数不胜数，但产品中的核心芯片却是购买国外的，因为GPS导航核心技术和核心芯片都掌握在SiRF、u-box、博通、意法半导体等国际大厂手中，他们具有很强的技术、规模和品牌优势，而国内芯片公司在这一领域几乎没有话语权。不过，国内厂商历来不会轻易把中国这么大的市场拱手相让，在GPS芯片战场上，部分本土芯片公司开始彰显实力，努力打破GPS芯片被国外公司垄断的格局。

以深圳市海威讯科技有限公司为例，该公司主要从事全球卫星导航定位系统核心芯片及其应用系统的研发和生产，目前其推出的导航芯片方案基于GPSL1频段，包括了射频芯片HV5820和基带芯片，其中基带芯片与君正、全志等应用处理器厂商的SoC实现了集成。通过结合自己的导航技术，海威讯与合作厂商共同推出高性价比带GPS方案的MID、PND、GVR等产品。

“我们的GPS芯片方案提供的性能并不亚于一些国外领先大厂的方案，并且在性价比上有较大的优势，”海威讯科技公司总经理朱卫康说道。他表示，通过与国外芯片的多次性能比较分析，海威讯的GPS方案已经能与之相抗衡。以TTF(TimeToFirstFix，首次启动时间)和搜星数两个性能参数为例，在相同的静态环境强信号条件下，海威讯的方案还略优于某国外知名公司的方案。

朱卫康指出，GPS芯片开发的难点在于弱信号的处理，其处理结果即体现在灵敏度上。作为导航芯片最为重要的性能之一，高灵敏度能保证GPS接收机在室内或其他卫星信号较弱的情况下仍然能够实现定位和跟踪，所以高灵敏度也成为各个GPS芯片厂商孜孜以求的目标。对导航系统而言，灵敏度指标除包括首次启动灵敏度外，还体现在弱信号的捕获和跟踪上。“通过我们特有的、有自主知识产权的算法，我们在弱信号的捕获和跟踪上分别能做到-145dBm和-160dBm，具有较高的灵敏度。”朱卫康表示。

目前便携式消费类电子产品整合导航功能是一种趋势，越来越多的智能手机、平板电脑都内置了GPS导航功能，这对GPS芯片的开发也提出了更高的要求。要集成在智能手机等便携产品中，就需要导航芯片具有小型化、单芯片和低功耗等特点。为了达到这些要求并使应用处理器厂商能容易地把导航功能集成到SoC中，海威讯正计划把GPS数字基带用纯软件的方式来实现。

GPS基带功能主要分为两种实现方式，一种是硬件方式，另一种则是软件方式。硬件方式即是射频芯片+基带芯片+AP芯片，这种方式需要导航芯片厂商和应用处理器厂商一起合作，把导航基带芯片加入主控SoC中，要耗费较多的时间和成本。而软件的方式即是把导航基带部分用纯软件的方式实现，再把这个软件包加载到主控SoC芯片中，此时只需要再加一块射频芯片即可实现导航功能，这样不仅可以节省成本还能大大缩短开发时间，有助于加快产品上市时间。不过这种软件实现方式需要应用处理器具有较高的主频。“其实纯软件的基带算法只占100M到200M主频，而现在智能手机和平板电脑等主控芯片的主频都能达到1G到2G左右，跑GPS是完全够用的。”朱卫康说道，“当然不管用什么方式来实现，达到性能要求最重要。目前我们的做法是软件加部分硬件加速，但接下来的目标是采用纯软件的算法来实现GPS功能，并且在性能和功耗方面并不比用硬件实现的方式差。”

虽然是GPS芯片市场的后进者，海威讯依然表现得很自信，它希望通过市场来证明其产品的价值。“我们希望国内的系统厂商能看到，国内的芯片并不比国外的差，甚至有些方面还优于国外产品。我们现在努力帮助国内应用处理器厂商把GPS芯片加入到他们的SoC中，当GPS成为智能手机或平板电脑标配时，我们的产品将会有很大的发展空间。”朱卫康说道。

北斗二代开拓导航市场新格局

为了摆脱对GPS的依赖，我国于2007年开始组建自己的全球卫星导航系统—北斗系统，到目前为止已有13颗卫星在太空运行。按照发展规划，我国的北斗卫星导航系统2012年覆盖亚太地区，到2020年将覆盖全球，并将以“北斗加GPS”技术在全国逐步替代单一的GPS导航。虽然目前北斗系统只是应用在一些专业市场，受区域覆盖率和定位精度等限制仍不能和GPS在大众市场全面竞争，但北斗系统为国内导航芯片厂商崛起创造了很好的机会，国内导航芯片厂商如北斗星通(002151,股吧)、东方联星、国腾电子(300101,股吧)、泰斗微电子、华力创通(300045,股吧)等正在积极部署多模导航芯片的开发并取得一定成果，为北斗系统最终进入大众市场做好技术储备。

泰斗微电子是国内最早进行北斗基带系统级芯片和模组开发的厂商之一，也是国内最早实现北斗二代芯片和模组规模应用的供应商。该公司的BD2/GPS双模基带芯片历经三代设计和两次量产投片，已形成两款成熟的量产芯片TD1002A和TD1010。除此之外，泰斗还推出了TD3000系列高、低精度北斗授时模块、各类车载导航模块、测绘测量应用模块和一系列行业解决方案。

据该公司总经办副主任宁尚国介绍，泰斗的双模导航芯片产品是全硬件方案，即由基带芯片独立完成捕获、跟踪、定位解算等处理。芯片集成了自主知识产权的浮点协处理器，CPU工作时钟频率可配置。通过采用双模融合设计的方法，可灵活配置信号处理通道工作于单BD2模式、单GPS模式或BD2/GPS混合模式。产品具有高性价比、小体积、低功耗等优势，在性能上，其冷启动时间小于35秒，捕获灵敏度和跟踪灵敏度分别达-145dBm和-159dBm。

“在中国，北斗替换GPS是一个趋势。对于在GPS领域的国内导航终端厂商，由于产品门槛低，产品同质化严重，基本都是在进行简单的价格比拼。北斗目前虽然市场规模不如GPS，但是利润空间高，而且国内芯片厂家掌握了一些核心技术，比国外企业相比有先发优势，能够通过产业链及产业集群的共同发展，为终端厂家提供更多更贴心的芯片及模组产品和更好的技术支持服务。”宁尚国说道，“例如对于之前用GPS模组的客户，我们的模组能够进行原位替换，客户开发成本基本为零；对于高端客户，我们还推出可定制化芯片、可定制化模组等策略来满足客户的要求。”

为了加快北斗卫星导航技术的产业化进程，泰斗今年提出了“换芯计划”，即以符合市场需求和行业发展规律的价格及产品，配以优质的服务帮助国内设计公司和系统厂商从车载设备开始全面进入北斗二代/GPS双模时代。

高端技术人才缺乏是目前导航芯片公司面临的一大难题。泰斗微电子意识到人才的重要性，与“换芯计划”一起还推出“大学计划”和“人才计划”两项计划。其“大学计划”重点在于与大学和研究机构联合培养高级卫星导航技术专业人才，将通过提供各种产品和开展学术交流等方式推动自主创新。“人才计划”则是通过广招人才，并提供全方位保姆式服务以及长期激励计划等手段来吸引高端人才加盟并留住人才。

未来导航芯片产业前景巨大，预计2020年中国卫星(600118,股吧)导航产业产值将达到4,000亿元人民币。北斗卫星导航系统的建立能进一步催化我国卫星导航产业的发展，也为打破国内导航市场长期被国外公司垄断的局面提供了可能。“未来我国导航应用将向兼容北斗的多模方向发展，我们要充分利用这样的机会来与国外芯片公司竞争。我们还需要加强卫星导航核心技术的研发及产业化，注重产业集群合理分布，加强产业链战略合作引导，这样才能做大做强我国的卫星导航产业。”宁尚国说道。