Derzeit umfassen Satellitennavigations-Chips hauptsächlich Komponenten wie GNSS-HF-Empfänger, GNSS-Basisband-Signalprozessoren, Mikroprozessoren, Leistungsmanagement, Speicher- und Steuereinheiten, Speichergeräte, serielle Geräte und periphere Schnittstellenschaltungen. Aufgrund der Komplexität des Chipdesigns, insbesondere der Integration von RF und Basisband in SoC-Chips, wirkt sich die Fähigkeit zur Entwicklung von Satellitennavigations-Chips direkt auf deren Leistung, Empfindlichkeit, Stromverbrauch, Größe und Kosten aus. Dies wiederum wirkt sich stark auf die Wettbewerbsfähigkeit von Navigations- und Ortungsgeräten aus. Die Entwicklungsrichtung von Satellitennavigations-Chips spiegelt daher weitgehend die Trends bei Satellitennavigations-Terminalprodukten wider. Aus der Struktur der Satellitennavigations-Chips wird deutlich, dass Integration, Leistung und Stromverbrauch die wichtigsten technologischen Herausforderungen für die Entwicklung von Beidou-Chips in der Zukunft sein werden.

Entwicklungsrichtungen der Chiptechnologie

1. Geeignetes Prozess- und SoC-Integrationsdesign zur Verbesserung der Chipintegration
Das derzeit ausgereifteste und kostengünstigste Verfahren für Navigations- und Ortungschips ist das 40-nm-CMOS-Verfahren, das Vorteile wie geringen Stromverbrauch, niedrige Kosten und geringes Risiko bietet. In Zukunft wird sich dieser Prozess zu einem 22-nm-CMOS-Verfahren weiterentwickeln.
SoC (System on Chip) integriert den Mikroprozessor, analoge IP-Kerne, digitale IP-Kerne, Speicher und Peripherieschnittstellen auf einem einzigen Chip und bietet hohe Integration, starke Funktionalität, geringen Stromverbrauch und geringe Größe. Dadurch werden die Entwicklungskosten und -zeiten von Elektronik-/Informationssystemprodukten erheblich reduziert, die Entwicklungszyklen verkürzt und die Wettbewerbsfähigkeit der Produkte verbessert. Die Entwicklung von SoC-Chips ist ein natürlicher Trend in der Chiptechnologie.

2. Dual-Frequency Joint Positioning auf Chip-Ebene zur Verbesserung der Positionierungsgenauigkeit
Die Zweifrequenz-Ortung verbessert die Ortungsgenauigkeit und Zuverlässigkeit in komplexen städtischen Umgebungen erheblich. Zu den wichtigsten Faktoren, die sich auf die Genauigkeit der Satellitenortung auswirken, gehören die ionosphärische Verzögerung und die durch Gebäude- und Hindernisreflexionen verursachten Mehrwegeffekte. Im Allgemeinen führen höhere Bandbreiten und höhere Coderaten zu weniger Störungen durch Brechung und Reflexion.
Gemeinsame Zweifrequenz- und Mehrfrequenz-Positionierungstechnologien sind bereits validierte Methoden zur Verbesserung der Positionierungsgenauigkeit und der Resistenz gegen Mehrwegeffekte. Diese Funktionen werden jedoch in der Regel durch Platinen oder FPGA (Field Programmable Gate Array) realisiert, was zu hohen Kosten, hohem Stromverbrauch und großen Abmessungen führt. Dies erschwert den Einsatz in Smartphones, intelligenten Wearables und anderen Bereichen, in denen ein niedriger Stromverbrauch und eine geringe Größe entscheidend sind. Die Entwicklung der Dual-Frequency-SoC-Single-Chip-Technologie adressiert dieses Problem und ist ein wichtiger internationaler Trend für die großflächige Anwendung der Dual-Frequency-Positionierung.

3. Ultra-Low-Power-Design zur Verlängerung der Standby-Zeit
Um den Stromverbrauch zu senken, setzen die Hersteller von Mainstream-Satellitennavigations-Chips in der Regel dynamische Spannungs- und Frequenzanpassungstechniken, Designtechniken mit extrem niedrigem Standby-Stromverbrauch und eingebettete Speichertechnologien ein. Derzeit liegt der Standby-Stromverbrauch von Mainstream-Satellitennavigations-Chips bei weniger als 2uA und erreicht damit die gleiche Standby-Leistung wie stromsparende MCU-Chips (Microcontroller Unit).
Darüber hinaus senkt die Verwendung von “eingebetteten Speicherprozessen” in Satellitennavigations-Chips, die parallele Schnittstellenspeichereinheiten integrieren, die Verpackungskosten und verbessert die Effizienz des Prozessors beim Zugriff auf den Speicher, wodurch der Stromverbrauch beim Speicherzugriff gesenkt wird.

Beidou Hochpräzisions-Massenmarktanwendungen

Mit der rasanten Entwicklung von Smartphones, dem Internet der Dinge (IoT), vernetzten Fahrzeugen, Drohnen und anderen Anwendungen ist die Nachfrage nach präzisen Ortungsdiensten immer größer geworden. Die Positionierungsgenauigkeit, die von verschiedenen Positionierungsterminals für den Massenmarkt gefordert wird, hat “Meter-Niveau” oder sogar “Sub-Meter-Niveau” erreicht. Die Grenzen herkömmlicher hochpräziser, großformatiger Boards mit hohem Stromverbrauch werden immer deutlicher und können die Anforderungen hochpräziser Massenmarktanwendungen nicht mehr erfüllen. Hochpräzise Positionierungsprodukte auf Chipebene sind der unvermeidliche Trend und das Ergebnis von hochpräzisen Anwendungen für den Massenmarkt.

Einige industrielle Anwendungsmärkte, der zivile Markt und IoT-Märkte zielen hauptsächlich auf Handheld-Terminals, tragbare mobile Geräte und tragbare Geräte ab. Hochpräzise Lösungen auf Chipebene mit ihren inhärenten Vorteilen eines extrem niedrigen Stromverbrauchs und einer langen Standby-Zeit werden die Wettbewerbsfähigkeit von hochpräzisen Endgeräten erheblich verbessern. Dies wird der Hauptmarkt für Beidou-Chips sein.