北斗導航破大規模應用瓶頸 首顆40納米Soc誕生

本報記者 俞陶然

這是一顆5毫米見方的北斗導航芯片，比成人指甲小得多，看上去很不起眼，卻是上海科研人員智慧的結晶。今天，上海北伽導航科技有限公司在2014上海軍民兩用技術促進大會上發佈“航芯一號”，標誌着我國北斗導航產業大規模應用的最大瓶頸得到突破。這顆芯片將於明年量產，進入中興等品牌手機，並將逐步進入平板電腦、可穿戴設備、車載導航等設備，使百姓能用到更多北斗導航產品。

據瞭解，北伽導航公司去年本打算研發55納米工藝芯片，因為國內主流的北斗芯片生產工藝是130納米，而且是非一體化工藝(射頻芯片與基帶芯片分離)。然而，如今問世的是我國首顆40納米SoC工藝北斗多模射頻基帶一體化芯片。與國內主流技術相比，滬產芯片可謂跨越了兩代。這一“跨越式突破”是如何實現的呢？

要做就做國際一流芯片

北伽導航公司總經理王永平介紹，該公司前身是上海伽利略導航有限公司，成立於2005年。當時，這家國有企業作為我國唯一的地區代表，參與了“中國—歐洲伽利略衞星導航合作計劃”。通過國際合作，公司在芯片、高精度地基增強系統等領域積累了一定技術。

2010年，在市政府專題會議上，市領導明確了上海衞星導航產業發展重點：一頭抓器件，發揮本市集成電路產業優勢，研發北斗芯片；另一頭抓位置服務產業。

遺憾的是，北斗系統建設升級後，國家北斗衞星導航管理辦公室組織的年度北斗芯片比測中，上海沒有團隊和企業進入第一陣營。2012年、2013年連續兩年的北斗芯片比測中，沒有一家上海單位參與。

面對激烈的國內競爭環境，上海政府部門和企業憋着一股勁。2013年，市科委從多個團隊的北斗芯片設計方案中，選擇了王永平團隊提出的55納米北斗射頻基帶一體化方案。“這是去年國內提出的最先進北斗芯片方案，對國內企業來説，技術難度已很高。能否研製成功，我心裏沒底。”王永平告訴記者。

然而去年5月，當他們把完整方案提交市科委後，方案居然被退了回來。原來，市科委相關部門那時已瞭解到，美國高通公司已在研製40納米工藝GPS/北斗雙模一體化芯片。如果上海決定研發一顆問世後必落後於國際領先技術的導航芯片，那麼，它怎能承載國產北斗芯片參與國際競爭的夢想？

“要做，就做國際一流導航芯片。”市科委負責人對王永平説。經過多次論證，這支團隊確定了將SoC工藝升級到40納米的方案。2013年8月，北伽導航公司正式投入研發。

聘海歸科學家帶隊研發

科技創新最重要資源是人才。技術方案一確定，北伽導航公司就開始招攬海外高端人才。

馮衞鋒是美國加州大學博士，曾在美國知名芯片企業——博通公司工作，有十幾年海外從事通信和導航類集成電路設計的經驗。尤為關鍵的是，他帶隊研製過40納米SoC工藝芯片。去年，北伽導航公司將這位華人科學家招致麾下，任命他為副總裁，帶隊研發北斗芯片。

吳駿，一位在上海長大的“80後”，被北伽導航公司引進前，在美國從事芯片開發。他告訴記者，“SoC芯片設計的工作量非常大，我們導航部團隊的成員都是‘80後’，幹活特別拼，工作到晚上10點、11點是家常便飯，有時做通宵。”靠着這股拼勁和高端人才的指揮，這支團隊在9個月內完成了芯片架構、集成電路設計和算法開發。今年4月底，公司將第一版芯片的設計圖紙交給了生產商。7月底，芯片實物樣品被送到公司，進入測試階段。8月5日凌晨3時，當研發團隊將芯片連入基板，完成功能測試後，全場爆發出一片歡呼聲。“這會是我終身難忘的一刻！”回憶起當時場景，吳駿記憶猶新。“我們做芯片的，最怕把芯片實物樣品連入基板後，升起一縷青煙，芯片變成一塊石頭，上百萬元投入就這樣報廢了。”幸運的是，北伽團隊一年多的艱辛付出沒有白費。在9月的路測中，這顆芯片的定位精度為2.5米，達到國內一流水平。

除了引進人才，公司還聘請海外顧問。據透露，一位國際衞星導航產業界的“大牛”曾任公司顧問，為北斗芯片研發做了指點。

政府採取“對賭機制”

芯片研發，高額資金投入也是一個問題。選擇40納米工藝方案，研製成功後能使北斗芯片達到國際一流水平，但如果失敗，意味着大量經費付諸東流，這是一家企業難以承受的。為此，市科委提出採取“對賭機制”，即政府和企業共同在研發上投入，公司“押寶”40納米方案，政府也在這個方案上“押寶”。這種機制，既可以解決研發經費問題，也能鼓勵企業開展高難度技術攻關。

目前，市科委已投入數百萬元，北伽導航公司投入資金更大，使國產北斗芯片實現了“跨越式突破”。據透露，明年市科委將繼續投入，立項支持北伽導航公司研製釐米級北斗導航芯片。這顆芯片如問世，能用於地理測繪、車道定位、無人機等領域，有望大幅降低高精度定位的成本。

王永平表示，今天發佈的北斗芯片是第一版樣品，第二版芯片將於明年初問世，性能指標達到國際一流水平。明年3月，第二版芯片將投入量產，並在中興手機上開展百萬級示範應用。預計2016年，這款芯片將實現超過千萬級的大規模應用。“我們還將把北斗芯片推向國際市場，讓北斗導航產品進入國外大眾消費領域。”