En la actualidad, los chips de navegación por satélite incluyen principalmente componentes como receptores RF GNSS, procesadores de señal de banda base GNSS, microprocesadores, gestión de energía, unidades de memoria y control, dispositivos de almacenamiento, dispositivos serie y circuitos de interfaz periféricos. Debido a la complejidad del diseño de chips, especialmente la integración de RF y banda base en chips SoC, la capacidad de diseñar chips de navegación por satélite repercute directamente en su rendimiento, sensibilidad, consumo de energía, tamaño y coste. Esto, a su vez, afecta en gran medida a la competitividad de los productos terminales de navegación y posicionamiento. Por lo tanto, la dirección de desarrollo de los chips de navegación por satélite representa en gran medida las tendencias de los productos terminales de navegación por satélite. De la estructura de los chips de navegación por satélite se desprende que la integración, el rendimiento y el consumo de energía serán los principales retos tecnológicos para el desarrollo de los chips Beidou en el futuro.

Direcciones para el desarrollo de la tecnología de chips

1. Diseño adecuado del proceso y de la integración del SoC para mejorar la integración del chip.
En la actualidad, el proceso más maduro y rentable para los chips de navegación y posicionamiento es el CMOS de 40 nm, que ofrece ventajas como bajo consumo, bajo coste y bajo riesgo. En el futuro, evolucionará hacia un proceso CMOS de 22nm.
SoC (System on Chip) integra el microprocesador, los núcleos IP analógicos, los núcleos IP digitales, la memoria y las interfaces periféricas en un único chip, ofreciendo una alta integración, una gran funcionalidad, un bajo consumo de energía y un tamaño reducido. Esto reduce significativamente los costes y el tiempo de desarrollo de los productos electrónicos y de sistemas de información, acorta los ciclos de desarrollo y mejora la competitividad de los productos. El desarrollo de chips SoC es una tendencia natural en la tecnología de chips.

2. Posicionamiento conjunto de doble frecuencia a nivel de chip para mejorar la precisión del posicionamiento.
El posicionamiento por doble frecuencia mejora enormemente la precisión y fiabilidad del posicionamiento en entornos urbanos complejos. Los principales factores que afectan a la precisión del posicionamiento por satélite son el retardo ionosférico y los efectos multitrayectoria causados por los reflejos de edificios y obstáculos. En general, un mayor ancho de banda y una mayor velocidad de codificación reducen las interferencias por refracción y reflexión.
Las tecnologías de posicionamiento conjunto de doble frecuencia y multifrecuencia son métodos ya validados para mejorar la precisión del posicionamiento y la resistencia a los efectos multitrayectoria. Sin embargo, estas funciones se consiguen normalmente mediante placas o FPGA (Field Programmable Gate Array), lo que conlleva costes elevados, alto consumo de energía y grandes tamaños. Esto dificulta las aplicaciones en teléfonos inteligentes, dispositivos inteligentes para llevar puestos y otras áreas en las que el bajo consumo y el pequeño tamaño son fundamentales. El desarrollo de la tecnología SoC de doble frecuencia en un solo chip aborda este problema y es una tendencia internacional clave para la aplicación a gran escala del posicionamiento de doble frecuencia.

3. Diseño de consumo ultrabajo para prolongar el tiempo de espera
Para reducir el consumo de energía, los principales fabricantes de chips de navegación por satélite suelen adoptar tecnologías de ajuste dinámico de voltaje y frecuencia, técnicas de diseño de consumo en espera ultrabajo y tecnologías de memoria integrada. En la actualidad, el consumo de energía en modo de espera de los chips de navegación por satélite convencionales es inferior a 2uA, con lo que alcanzan el mismo rendimiento en modo de espera que los chips MCU (Microcontroller Unit) de bajo consumo.
Además, el uso de “procesos de memoria embebida” en los chips de navegación por satélite, que integran unidades de memoria de interfaz paralela, reduce los costes de embalaje y mejora la eficacia del procesador en el acceso a la memoria, con lo que disminuye el consumo de energía del acceso a la memoria.

Aplicaciones del mercado de masas de alta precisión Beidou

Con el rápido desarrollo de los smartphones, el Internet de las Cosas (IoT), los vehículos conectados, los drones y otras aplicaciones, la demanda de servicios de localización precisos se ha generalizado cada vez más. La precisión de posicionamiento requerida por diversos terminales de posicionamiento de gran consumo ha alcanzado el “nivel de metro” o incluso el “nivel submétrico”. Las limitaciones de las tarjetas tradicionales de alta precisión, gran tamaño y alto consumo energético son cada vez más evidentes y ya no pueden satisfacer las necesidades de las aplicaciones de alta precisión del mercado de masas. Los productos de posicionamiento de alta precisión a nivel de chip son la tendencia inevitable y el resultado de las aplicaciones de alta precisión del mercado de masas.

Algunos mercados de aplicaciones industriales, el mercado civil y los mercados de IoT se centran principalmente en terminales de mano, dispositivos móviles portátiles y dispositivos para llevar puestos. Las soluciones de alta precisión a nivel de chip, con sus ventajas inherentes de consumo de energía ultrabajo y largo tiempo de espera, mejorarán enormemente la competitividad de los productos terminales de alta precisión. Este será el principal mercado para los chips Beidou.