北斗芯片：事業(yè)剛剛開始，未來面臨洗牌

市場現(xiàn)狀

中國導(dǎo)航定位協(xié)會咨詢中心主任、中國電子科技集團第二十二研究所研究員曹沖指出，揚言自己在研發(fā)北斗芯片的公司和研究機構(gòu)，林林總總差不多有好幾十家，真正宣布已經(jīng)有北斗芯片，而且能夠提供使用的單位至少有十多家，但是實際上具有射頻芯片和基帶兩種芯片的，以及基帶芯片可以批量供貨的，不過數(shù)家而已。例如，廣州市公務(wù)車監(jiān)控項目，數(shù)量達(dá)到萬輛，是利用的和芯星通公司的基帶芯片和廣州潤芯公司的射頻芯片。而交通部“兩客一危”重點運輸過程監(jiān)控項目，作為北斗專項示范工程的北斗車輛終端數(shù)量近八萬臺，招標(biāo)結(jié)果芯片與模塊由東莞泰斗公司中標(biāo)。同時參加投標(biāo)的還有和芯星通公司、東方聯(lián)星公司和西安華訊微電子公司。經(jīng)常有報道的芯片公司，還有華力創(chuàng)通公司、杭州中科微公司、復(fù)旦微電子等。除了民用芯片外，還有若干公司提供軍用的北斗芯片。

目前國內(nèi)公司生產(chǎn)的北斗芯片，與國外的GPS芯片相比，在工藝上相對落后，所以尺寸較大、功耗較高，只能用于車輛終端，無法進(jìn)入移動電話這類產(chǎn)品中。而且在軟件上同樣存在差距，穩(wěn)定性和可靠性方面還需要改進(jìn)。

由此可見，自主的北斗芯片大規(guī)模占領(lǐng)產(chǎn)業(yè)市場，還需要走很長的一段路。

工信部CSIP（國家軟件與集成電路公共服務(wù)平臺）集成電路處處長孫加興博士詳細(xì)地分析道，北斗產(chǎn)品主要有三類：導(dǎo)航，定位，授時。做前兩類產(chǎn)品的企業(yè)比較多，授時產(chǎn)品更多面向?qū)I(yè)的行業(yè)用戶，企業(yè)相對較少。北斗和GPS類似，主要區(qū)別在與接收機核心芯片和天線，尤其是基帶芯片。北斗產(chǎn)品應(yīng)用方向主要分為軍用、民用和科學(xué)研究應(yīng)用，也可以從精度來分，分為高精度定位和普通的導(dǎo)航，從市場劃分可以分為大眾市場、安全市場、行業(yè)專業(yè)市場。

國內(nèi)做GPS終端的企業(yè)非常多，有幾百家，集中在廣東省，產(chǎn)值和銷量居全球首位。大量整機企業(yè)對北斗的期望非常高，希望通過增加北斗導(dǎo)航、定位功能增加產(chǎn)品的附加值，僅東莞泰斗微電子一家，就有60余家終端廠商在試用該公司的北斗模塊，主要應(yīng)用是車載導(dǎo)航儀、行駛記錄儀。

目前，專用的北斗產(chǎn)品市場有限。要擴大市場，必須要走兼容、多模的方式，在一個設(shè)備里同時支持北斗和GPS，或者伽利略與GLONASS，這樣能夠提高精度和可用性，改善用戶的使用體驗。從這個意義上說，北斗的潛在市場是非常大的，不再是一個獨立的市場，而是包含已有的規(guī)模已經(jīng)很大的GPS市場。

未來車載市場、個人移動終端市場容量最大，其他行業(yè)應(yīng)用市場會繼續(xù)發(fā)展，但規(guī)模有限，主要是替換GPS、應(yīng)急通信系統(tǒng)等。要進(jìn)入民用市場，必須在成本、功耗、面積上做到與GPS相近的水平，否則消費者不會埋單。應(yīng)借助我國手機行業(yè)的優(yōu)勢，將北斗的導(dǎo)航、定位功能集成到手機、平板電腦等便攜式終端里，尤其是手機里。北斗也可以借助手機、平板電腦等產(chǎn)品走向全球市場。

北斗芯片只有幾家會勝出

現(xiàn)在做北斗芯片的公司很多，但曹沖指出，北斗芯片類型不在多，而在于精，在于水平高。芯片公司實際上也是不在多，而在強，在于做到其它公司“望塵莫及”。現(xiàn)在有的公司推出芯片一款款，快得令人不可思議，但是沒有真正令人“拍案叫絕”的，也未見大批量的用戶。許多芯片公司都在“懸崖邊”掙扎，這不是好現(xiàn)象。芯片與終端相比，對于從事研制芯片的人而言，更加無情，甚至絕情，最后能夠有收獲的人士可謂“鳳毛麟角”。所以，北斗芯片最后也只能夠有一兩家高精度芯片和兩家或三家導(dǎo)航芯片公司，能夠在激烈的國內(nèi)外市場競爭中勝出，而且不可能通過差異化出現(xiàn)許多芯片，這是國外十幾、二十年的導(dǎo)航芯片發(fā)展史業(yè)已證明了的事實。政府相關(guān)部門應(yīng)該加強對于重點優(yōu)勢芯片企業(yè)的支持，加大支持力度和支持強度，集中支持少量強勢企業(yè)，具備真正的市場競爭能力，以便實現(xiàn)快速突破和可持續(xù)發(fā)展。

導(dǎo)航芯片的更新?lián)Q代非常快，所以國際上的競爭非常殘酷，而北斗兼容導(dǎo)航芯片可能從明年開始，成為國內(nèi)外競爭的焦點，應(yīng)該說，競爭前景不僅僅是非常殘酷，可以說肯定非常慘烈，因為中國北斗這塊大市場實在令人“饞涎欲滴”，大家都是有備而來，憋足勁頭，好有一拼，何況世界上的大廠家都會紛紛登場，顯然一片機、導(dǎo)航通訊融合機、導(dǎo)航IP核等都將各顯神通。

工信部CSIP（國家軟件與集成電路公共服務(wù)平臺）集成電路處處長孫加興也預(yù)感到風(fēng)雨欲來。縱觀GPS的發(fā)展史，曾經(jīng)有很多公司在這個市場上競爭，但目前專業(yè)的GPS芯片廠商只剩下u-blox和SiRF，SiRF因為第三代產(chǎn)品做得不好，被CSR收購了。其余的都是做手機、通信類芯片的公司，比如MTK（臺灣聯(lián)發(fā)科技）、高通、TI、Broadcom都是行業(yè)里實力雄厚、產(chǎn)品豐富的巨頭企業(yè)。GPS只是手機或通信芯片上的一個功能，而且可以集成到單芯片上，即“射頻+基帶”的單芯片方案，成本、面積、功耗都比國內(nèi)的雙芯片方案低很多。

國內(nèi)做北斗芯片的企業(yè)也比較多，大家都看到市場前景好。但是芯片研發(fā)、流片、測試的前期投入很大，有的企業(yè)一直在虧損。

國家在北斗發(fā)展初期對芯片企業(yè)有一定的資金扶持，但在進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段后，就必須依靠企業(yè)的自身能力在市場上去競爭。相信國內(nèi)北斗芯片企業(yè)也會遵循GPS芯片的發(fā)展規(guī)律，經(jīng)過幾輪淘汰，企業(yè)數(shù)由多到少，產(chǎn)業(yè)集中度逐步提高。尤其是一些產(chǎn)品和業(yè)務(wù)單一的企業(yè)，如果一兩款產(chǎn)品做不好，就可能被淘汰。

未來將會剩下兩類北斗芯片企業(yè)，一類是專業(yè)做北斗芯片的企業(yè)，產(chǎn)品的性能很好，依靠規(guī)模優(yōu)勢把成本降得很低，面向行業(yè)應(yīng)用和中高端的消費市場。第二類是在手機芯片、移動終端芯片里提供北斗功能的企業(yè)，通過IP核授權(quán)或軟基帶的方式實現(xiàn)北斗功能，主要面向消費類市場。

北斗系統(tǒng)的挑戰(zhàn)

與發(fā)展了近30年的GPS相比，北斗的主要差距體現(xiàn)在三個方面。

一是天上的衛(wèi)星、地上的地面站不夠多。衛(wèi)星數(shù)量不夠，使得地面終端接收機能接收到的衛(wèi)星數(shù)量少，要提高導(dǎo)航和定位精度，技術(shù)難度更大。地面站的作用非常重要，通過地面站對衛(wèi)星的姿態(tài)、軌道進(jìn)行精確調(diào)整，使衛(wèi)星的軌道更加穩(wěn)定合理，有利于提高地面的信號質(zhì)量。但我國的地面站基本都在境內(nèi)，沒有海外地面站，對衛(wèi)星系統(tǒng)的盡快穩(wěn)定運行十分不利。

二是國外的GPS基帶芯片技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到第四代，在抗多徑、加慣導(dǎo)方面積累了大量的實踐經(jīng)驗，芯片技術(shù)已經(jīng)非常成熟，實現(xiàn)了單芯片方案，在成本上優(yōu)勢非常明顯。這些經(jīng)驗都是通過大量的測試和系統(tǒng)實際運行積累起來的。北斗也要經(jīng)過若干年的經(jīng)驗積累，才能達(dá)到類似的成熟度。

三是要實現(xiàn)高質(zhì)量的差異化服務(wù)，還需要建設(shè)地基增強系統(tǒng)，開展運營和服務(wù)。由于北斗的用戶數(shù)量少，還沒有運營商投資建設(shè)地基增強系統(tǒng)。

北斗的ICD(空間接口)文件尚未正式公布，但我國政府已經(jīng)承諾在年底之前公布，北斗的民用服務(wù)將永遠(yuǎn)免費，這是北斗走向全球的前提條件，是顯示我國大國風(fēng)范和全球影響力的重要標(biāo)志。

目前，北斗產(chǎn)業(yè)主要受制于民用市場規(guī)模還很小，主要集中在行業(yè)應(yīng)用市場和政府示范項目上。市場做不大，無法通過大量出貨攤低研發(fā)、市場推廣等成本，尤其是芯片、模塊、天線的成本降不下來。國內(nèi)入門級的民用北斗模塊的價格約300～500元，u-blox的模塊價格只有50元左右，差距明顯。在民用市場，北斗暫時無法提供明顯的差異化服務(wù)，用戶不會接收這種價格。因此，在市場初期，必須要有政府的支持。

工信部通過重大專項、電子發(fā)展基金等科研項目支持北斗產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。發(fā)改委等部門計劃用采購補貼的方式，支持終端企業(yè)采購國產(chǎn)北斗導(dǎo)航模塊。交通部開展了北斗的示范應(yīng)用，進(jìn)展良好，將穩(wěn)步擴大示范應(yīng)用的規(guī)模。廣東等地方政府也大力支持北斗產(chǎn)業(yè)發(fā)展，積極開展示范應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化基地的建設(shè)。

ICD發(fā)布后，國外芯片公司大約用3個月就能完成北斗芯片的研制，事實上，u-blox、MTK等公司在硬件設(shè)計上已經(jīng)就緒，拿到ICD文件后，通過修改軟件就能支持北斗。因此，留給國內(nèi)芯片企業(yè)的時間窗口是很小的。國內(nèi)企業(yè)應(yīng)通過聯(lián)盟等形式將資源適度集中，共同開拓市場，抵御國外的競爭對手。

北斗芯片可以帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)

盡管北斗芯片發(fā)展的困難很大，但是做自己的北斗芯片的意義很大。首先，發(fā)展北斗產(chǎn)業(yè)，必須要有相應(yīng)的基礎(chǔ)芯片做支撐，否則既談不上產(chǎn)業(yè)發(fā)展，也無法達(dá)到保障國家經(jīng)濟和社會安全的目的。從這個意義上說，北斗芯片做得好壞，關(guān)系到整個北斗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，北斗芯片不是要不要做的問題，而是必須要做好的問題。

北斗芯片對整個北斗產(chǎn)業(yè)乃至信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起著重要的支撐作用，體現(xiàn)在幾個方面。一是產(chǎn)值。芯片的1元產(chǎn)值，可以帶動整機的幾十元甚至上百元的產(chǎn)值。二是擴大整個市場的規(guī)模。芯片成本的穩(wěn)步降低，將使北斗在越來越廣闊的范圍內(nèi)獲得應(yīng)用，從而帶動市場規(guī)模的擴大。三是促進(jìn)我國信息化程度的進(jìn)一步提高。未來，基于位置的廣告、社交、安全等服務(wù)將成為移動互聯(lián)網(wǎng)的重要服務(wù)內(nèi)容。把北斗的位置服務(wù)與車輛的信息服務(wù)相結(jié)合，將使車聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)內(nèi)容更加豐富。

參考文獻(xiàn)：

[1] 3sNews.曹沖:北斗系統(tǒng)是我國衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心推動力.(2011-11-8). http://news.3snews.net/ gundong/20111108/16907.shtml

[2]51GPS世界新聞.正在走向應(yīng)用的北斗.(2012-5-24). http:// www.51gps.com/news/HTML/16605.html

[3]王瑩.政策支持的中國芯如何成功.電子產(chǎn)品世界，2011(12):18

[4]王瑩.跨越式發(fā)展引領(lǐng)本土IC設(shè)計業(yè)做大做強.電子產(chǎn)品世界，2011(8):22

[5]王瑩. 本土芯片如何創(chuàng)新.電子產(chǎn)品世界，2012(5):26

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