در حال حاضر، تراشه‌های ناوبری ماهواره‌ای عمدتاً شامل مؤلفه‌هایی مانند گیرنده‌های RF GNSS، پردازنده‌های سیگنال پایه باند GNSS، ریزپردازنده‌ها، واحدهای مدیریت قدرت، حافظه و کنترل، دستگاه‌های ذخیره‌سازی، دستگاه‌های سریال و مدارهای رابط محیطی هستند. به دلیل پیچیدگی طراحی تراشه، به ویژه یکپارچه‌سازی RF و پایه باند در تراشه‌های SoC، توانایی طراحی تراشه‌های ناوبری ماهواره‌ای مستقیماً بر عملکرد، حساسیت، مصرف قدرت، اندازه و هزینه آنها تأثیر می‌گذارد. این امر به نوبه خود، بر رقابت‌پذیری محصولات پایانه ناوبری و موقعیت‌یابی تأثیر زیادی دارد. بنابراین، جهت توسعه چیپ‌های ناوبری ماهواره‌ای تا حد زیادی نمایانگر روندهای محصولات پایانه ناوبری ماهواره‌ای است. از ساختار چیپ‌های ناوبری ماهواره‌ای می‌توان دریافت که ادغام، عملکرد و مصرف انرژی، چالش‌های کلیدی فناوری برای توسعه چیپ بیدو در آینده خواهند بود.

جهت‌های توسعه فناوری چیپ

۱. طراحی فرآیند و یکپارچه‌سازی SoC مناسب برای بهبود یکپارچگی تراشه
در حال حاضر، بالغ‌ترین و مقرون‌به‌صرفه‌ترین فرآیند برای تراشه‌های ناوبری و موقعیت‌یابی، فرآیند ۴۰ نانومتری CMOS است که مزایایی مانند مصرف توان پایین، هزینه کم و ریسک اندک را فراهم می‌کند. در آینده، این فرآیند به سمت فرآیند ۲۲ نانومتری CMOS تکامل خواهد یافت.
سیستم روی تراشه (SoC) ریزپردازنده، هسته‌های IP آنالوگ، هسته‌های IP دیجیتال، حافظه و رابط‌های جانبی را در یک تراشه واحد ادغام می‌کند و یکپارچگی بالا، کارایی قوی، مصرف توان پایین و اندازه کوچک را فراهم می‌آورد. این امر به‌طور چشمگیری هزینه‌ها و زمان توسعه محصولات سیستم‌های الکترونیکی/اطلاعاتی را کاهش می‌دهد، چرخه‌های توسعه را کوتاه می‌کند و رقابت‌پذیری محصولات را بهبود می‌بخشد. توسعه تراشه‌های SoC گرایشی طبیعی در فناوری تراشه‌ها است.

۲. موقعیت‌یابی مشترک دوفرکانسی در سطح چیپ برای بهبود دقت موقعیت‌یابی
موقعیت‌یابی دوفرکانسی دقت و قابلیت اطمینان موقعیت‌یابی را در محیط‌های شهری پیچیده به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهد. عوامل اصلی مؤثر بر دقت موقعیت‌یابی ماهواره‌ای شامل تأخیر یونسفری و اثرات چندمسیره ناشی از بازتاب ساختمان‌ها و موانع است. به‌طور کلی، پهنای باند بالاتر و نرخ کد بالاتر منجر به تداخل کمتر ناشی از انکسار و بازتاب می‌شوند.
فناوری‌های موقعیت‌یابی مشترک دوفرکانسی و چندفرکانسی در حال حاضر روش‌های معتبری برای بهبود دقت موقعیت‌یابی و مقاومت در برابر اثرات مسیرهای چندگانه هستند. با این حال، این قابلیت‌ها معمولاً از طریق بردها یا FPGA (مجموعه دروازه‌های قابل برنامه‌ریزی در میدان) محقق می‌شوند که منجر به هزینه‌های بالا، مصرف توان زیاد و ابعاد بزرگ می‌شود. این امر، کاربرد آن را در گوشی‌های هوشمند، پوشیدنی‌های هوشمند و سایر حوزه‌هایی که مصرف توان پایین و اندازه کوچک در آن‌ها حیاتی است، چالش‌برانگیز می‌کند. توسعه فناوری چیپ‌تک SoC دوفرکانسی به این مسئله می‌پردازد و یک روند کلیدی بین‌المللی برای کاربرد گسترده موقعیت‌یابی دوفرکانسی است.

۳. طراحی با مصرف توان فوق‌العاده کم برای افزایش زمان آماده‌به‌کار
برای کاهش مصرف توان، تولیدکنندگان عمده تراشه‌های ناوبری ماهواره‌ای معمولاً از فناوری تنظیم پویا ولتاژ و فرکانس، تکنیک‌های طراحی مصرف توان استندبای فوق‌العاده کم و فناوری‌های حافظهٔ تعبیه‌شده استفاده می‌کنند. در حال حاضر، مصرف توان استندبای تراشه‌های ناوبری ماهواره‌ای رایج کمتر از ۲ میکروآمپر است و عملکرد استندبای مشابهی با ریزکنترلگرهای کم‌مصرف ارائه می‌دهد.
علاوه بر این، استفاده از “فرآیندهای حافظهٔ تعبیه‌شده” در تراشه‌های ناوبری ماهواره‌ای که واحدهای حافظه با رابط موازی را یکپارچه می‌کنند، هزینه‌های بسته‌بندی را کاهش داده و کارایی پردازنده را در دسترسی به حافظه بهبود می‌بخشد و در نتیجه مصرف توان دسترسی به حافظه را کاهش می‌دهد.

کاربردهای بازار انبوه با دقت بالا بییدو

با توسعه سریع تلفن‌های هوشمند، اینترنت اشیاء (IoT)، خودروهای متصل، پهپادها و سایر کاربردها، تقاضا برای خدمات موقعیت‌یابی دقیق به طور فزاینده‌ای گسترده شده است. دقت موقعیت‌یابی مورد نیاز پایانه‌های موقعیت‌یابی مختلف بازار انبوه به “سطح متری” یا حتی “سطح زیرمتری” رسیده است. محدودیت‌های بردهای سنتی با دقت بالا، ابعاد بزرگ و مصرف توان بالا هرچه بیشتر آشکار شده و دیگر نمی‌توانند نیازهای کاربردهای بازار انبوه با دقت بالا را برآورده کنند. محصولات موقعیت‌یابی با دقت بالا در سطح تراشه، روند و نتیجه اجتناب‌ناپذیر کاربردهای بازار انبوه با دقت بالا هستند.

برخی بازارهای کاربرد صنعتی، بازار غیرنظامی و بازارهای اینترنت اشیاء عمدتاً بر پایانه‌های دستی، دستگاه‌های همراه قابل حمل و دستگاه‌های پوشیدنی متمرکز هستند. راه‌حل‌های با دقت بالا در سطح تراشه، با مزایای ذاتی مصرف توان فوق‌العاده پایین و زمان آماده‌به‌کار طولانی، به‌طور چشمگیری رقابت‌پذیری محصولات پایانه با دقت بالا را افزایش خواهند داد. این بازار اصلی برای تراشه‌های بیدو خواهد بود.