《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(bào)

  楊洪強(qiáng),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(qiáng)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(qiáng)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(shí)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(tuán)隊(duì)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(gè)導(dǎo)航終端整機(jī)都使用自主芯片的公司團(tuán)隊(duì)。

  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(jìn)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(qiáng)來到國騰電子之前,公司的導(dǎo)航終端芯片完全依賴進(jìn)口,并沒有相關(guān)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)。這個(gè)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(gè)“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(shí)間信息。

  楊洪強(qiáng)最先負(fù)責(zé)的就是射頻芯片的研發(fā)。因?yàn)樾l(wèi)星信號經(jīng)過非常遠(yuǎn)的距離到達(dá)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(qiáng)組建了15個(gè)人的技術(shù)團(tuán)隊(duì),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(qiáng)的回憶中,那個(gè)時(shí)期,他們每天都在電腦前,利用軟件做仿真設(shè)計(jì),然后再做測試,最后做成流片,拿去試用。這個(gè)流程之后,楊洪強(qiáng)就會和團(tuán)隊(duì)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(yàn)實(shí)際效果。除此以外,團(tuán)隊(duì)還會設(shè)置各種各樣的場景,看這個(gè)位置的信號怎樣,看那個(gè)大樓會不會產(chǎn)生干擾。“問題不會一次出現(xiàn),每次遇到細(xì)小的問題都要回去再重頭開始,尋找關(guān)鍵細(xì)節(jié)。”最開始的半年多,楊洪強(qiáng)每個(gè)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(qiáng)和公司團(tuán)隊(duì)整整走了7年。

  B從依賴進(jìn)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(qiáng)從大學(xué)到畢業(yè)工作一直是這么想的。

  1994年,楊洪強(qiáng)考入電子科技大學(xué)微電子專業(yè)。憑著一股扎實(shí)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(jìn)入教研室做課題研究,“從最基本的電路板一點(diǎn)一點(diǎn)開始”,楊洪強(qiáng)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(shí)間過去,他說一定要做微電子方面的工作。

  進(jìn)入國騰電子后,從2004年到2007年期間,楊洪強(qiáng)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(shí),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(dú)感。”楊洪強(qiáng)所說的“孤獨(dú)感”其實(shí)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)的要求也更加苛刻了,用同事耿建強(qiáng)的話來說是“比大學(xué)老師要求嚴(yán)格多了”。一次,耿建強(qiáng)在做完仿真設(shè)計(jì)及測試時(shí),意識到做出的流片可能有些細(xì)節(jié)上的問題,但覺得無傷大雅,就沒在芯片評審時(shí)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(qiáng)“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(jìn)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(dá)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(qiáng)又帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)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(gè)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(jī)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(qiáng)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(jià)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(fèi)者使用的民用產(chǎn)品上。

  按照國家發(fā)展計(jì)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(jì)中國衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值將達(dá)到4000億元的規(guī)模。這樣說來,楊洪強(qiáng)和公司團(tuán)隊(duì)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(gè)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(shí)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(yùn)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(qiáng)團(tuán)隊(duì)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(shí)間以及通信服務(wù)。他和團(tuán)隊(duì)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(gè)導(dǎo)航終端整機(jī)都使用自主芯片的公司團(tuán)隊(duì)。

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