北斗导航破大规模应用瓶颈 首颗40纳米Soc诞生

本报记者 俞陶然

这是一颗5毫米见方的北斗导航芯片，比成人指甲小得多，看上去很不起眼，却是上海科研人员智慧的结晶。今天，上海北伽导航科技有限公司在2014上海军民两用技术促进大会上发布“航芯一号”，标志着我国北斗导航产业大规模应用的最大瓶颈得到突破。这颗芯片将于明年量产，进入中兴等品牌手机，并将逐步进入平板电脑、可穿戴设备、车载导航等设备，使百姓能用到更多北斗导航产品。

据了解，北伽导航公司去年本打算研发55纳米工艺芯片，因为国内主流的北斗芯片生产工艺是130纳米，而且是非一体化工艺(射频芯片与基带芯片分离)。然而，如今问世的是我国首颗40纳米SoC工艺北斗多模射频基带一体化芯片。与国内主流技术相比，沪产芯片可谓跨越了两代。这一“跨越式突破”是如何实现的呢？

要做就做国际一流芯片

北伽导航公司总经理王永平介绍，该公司前身是上海伽利略导航有限公司，成立于2005年。当时，这家国有企业作为我国唯一的地区代表，参与了“中国—欧洲伽利略卫星导航合作计划”。通过国际合作，公司在芯片、高精度地基增强系统等领域积累了一定技术。

2010年，在市政府专题会议上，市领导明确了上海卫星导航产业发展重点：一头抓器件，发挥本市集成电路产业优势，研发北斗芯片；另一头抓位置服务产业。

遗憾的是，北斗系统建设升级后，国家北斗卫星导航管理办公室组织的年度北斗芯片比测中，上海没有团队和企业进入第一阵营。2012年、2013年连续两年的北斗芯片比测中，没有一家上海单位参与。

面对激烈的国内竞争环境，上海政府部门和企业憋着一股劲。2013年，市科委从多个团队的北斗芯片设计方案中，选择了王永平团队提出的55纳米北斗射频基带一体化方案。“这是去年国内提出的最先进北斗芯片方案，对国内企业来说，技术难度已很高。能否研制成功，我心里没底。”王永平告诉记者。

然而去年5月，当他们把完整方案提交市科委后，方案居然被退了回来。原来，市科委相关部门那时已了解到，美国高通公司已在研制40纳米工艺GPS/北斗双模一体化芯片。如果上海决定研发一颗问世后必落后于国际领先技术的导航芯片，那么，它怎能承载国产北斗芯片参与国际竞争的梦想？

“要做，就做国际一流导航芯片。”市科委负责人对王永平说。经过多次论证，这支团队确定了将SoC工艺升级到40纳米的方案。2013年8月，北伽导航公司正式投入研发。

聘海归科学家带队研发

科技创新最重要资源是人才。技术方案一确定，北伽导航公司就开始招揽海外高端人才。

冯卫锋是美国加州大学博士，曾在美国知名芯片企业——博通公司工作，有十几年海外从事通信和导航类集成电路设计的经验。尤为关键的是，他带队研制过40纳米SoC工艺芯片。去年，北伽导航公司将这位华人科学家招致麾下，任命他为副总裁，带队研发北斗芯片。

吴骏，一位在上海长大的“80后”，被北伽导航公司引进前，在美国从事芯片开发。他告诉记者，“SoC芯片设计的工作量非常大，我们导航部团队的成员都是‘80后’，干活特别拼，工作到晚上10点、11点是家常便饭，有时做通宵。”靠着这股拼劲和高端人才的指挥，这支团队在9个月内完成了芯片架构、集成电路设计和算法开发。今年4月底，公司将第一版芯片的设计图纸交给了生产商。7月底，芯片实物样品被送到公司，进入测试阶段。8月5日凌晨3时，当研发团队将芯片连入基板，完成功能测试后，全场爆发出一片欢呼声。“这会是我终身难忘的一刻！”回忆起当时场景，吴骏记忆犹新。“我们做芯片的，最怕把芯片实物样品连入基板后，升起一缕青烟，芯片变成一块石头，上百万元投入就这样报废了。”幸运的是，北伽团队一年多的艰辛付出没有白费。在9月的路测中，这颗芯片的定位精度为2.5米，达到国内一流水平。

除了引进人才，公司还聘请海外顾问。据透露，一位国际卫星导航产业界的“大牛”曾任公司顾问，为北斗芯片研发做了指点。

政府采取“对赌机制”

芯片研发，高额资金投入也是一个问题。选择40纳米工艺方案，研制成功后能使北斗芯片达到国际一流水平，但如果失败，意味着大量经费付诸东流，这是一家企业难以承受的。为此，市科委提出采取“对赌机制”，即政府和企业共同在研发上投入，公司“押宝”40纳米方案，政府也在这个方案上“押宝”。这种机制，既可以解决研发经费问题，也能鼓励企业开展高难度技术攻关。

目前，市科委已投入数百万元，北伽导航公司投入资金更大，使国产北斗芯片实现了“跨越式突破”。据透露，明年市科委将继续投入，立项支持北伽导航公司研制厘米级北斗导航芯片。这颗芯片如问世，能用于地理测绘、车道定位、无人机等领域，有望大幅降低高精度定位的成本。

王永平表示，今天发布的北斗芯片是第一版样品，第二版芯片将于明年初问世，性能指标达到国际一流水平。明年3月，第二版芯片将投入量产，并在中兴手机上开展百万级示范应用。预计2016年，这款芯片将实现超过千万级的大规模应用。“我们还将把北斗芯片推向国际市场，让北斗导航产品进入国外大众消费领域。”