Atualmente, os chips de navegação por satélite incluem principalmente componentes como receptores RF GNSS, processadores de sinal de banda base GNSS, microprocessadores, gestão de energia, unidades de memória e controlo, dispositivos de armazenamento, dispositivos de série e circuitos de interface periféricos. Devido à complexidade da conceção dos chips, especialmente a integração da RF e da banda de base nos chips SoC, a capacidade de conceber chips de navegação por satélite tem um impacto direto no seu desempenho, sensibilidade, consumo de energia, dimensão e custo. Isto, por sua vez, afecta grandemente a competitividade dos produtos terminais de navegação e posicionamento. Por conseguinte, a direção do desenvolvimento dos chips de navegação por satélite representa em grande medida as tendências dos produtos terminais de navegação por satélite. A partir da estrutura dos chips de navegação por satélite, é evidente que a integração, o desempenho e o consumo de energia serão os principais desafios tecnológicos para o desenvolvimento dos chips Beidou no futuro.

Direcções de desenvolvimento da tecnologia de pastilhas

1. Processo adequado e design de integração de SoC para melhorar a integração de chips
Atualmente, o processo mais maduro e rentável para os chips de navegação e posicionamento é o processo CMOS de 40 nm, que oferece vantagens como o baixo consumo de energia, o baixo custo e o baixo risco. No futuro, este processo evoluirá para um processo CMOS de 22 nm.
O SoC (System on Chip) integra o microprocessador, os núcleos de IP analógicos, os núcleos de IP digitais, a memória e as interfaces periféricas num único chip, oferecendo uma elevada integração, uma forte funcionalidade, um baixo consumo de energia e um tamanho reduzido. Isto reduz significativamente os custos e o tempo de desenvolvimento de produtos electrónicos/sistemas de informação, encurta os ciclos de desenvolvimento e melhora a competitividade dos produtos. O desenvolvimento de chips SoC é uma tendência natural na tecnologia de chips.

2. Posicionamento conjunto de dupla frequência ao nível do chip para melhorar a precisão do posicionamento
O posicionamento por dupla frequência aumenta consideravelmente a precisão e a fiabilidade do posicionamento em ambientes urbanos complexos. Os principais factores que afectam a precisão do posicionamento por satélite incluem o atraso ionosférico e os efeitos de multipercurso causados por reflexões de edifícios e obstáculos. Em geral, uma maior largura de banda e taxas de código mais elevadas conduzem a uma menor interferência da refração e da reflexão.
As tecnologias de posicionamento conjunto de dupla frequência e multifrequência são métodos já validados para melhorar a exatidão do posicionamento e a resistência aos efeitos de multipercurso. No entanto, estas funções são normalmente conseguidas através de placas ou FPGA (Field Programmable Gate Array), o que leva a custos elevados, elevado consumo de energia e grandes dimensões. Isto dificulta as aplicações em smartphones, dispositivos portáteis inteligentes e outras áreas em que o baixo consumo de energia e as dimensões reduzidas são fundamentais. O desenvolvimento da tecnologia de chip único SoC de dupla frequência resolve este problema e é uma tendência internacional fundamental para a aplicação em grande escala do posicionamento de dupla frequência.

3. Conceção de potência ultra-baixa para prolongar o tempo de espera
Para reduzir o consumo de energia, os principais fabricantes de chips de navegação por satélite adoptam normalmente a tecnologia de ajuste dinâmico da tensão e da frequência, técnicas de conceção de energia em modo de espera ultra-baixa e tecnologias de memória incorporadas. Atualmente, o consumo de energia em modo de espera dos principais chips de navegação por satélite é inferior a 2uA, atingindo o mesmo desempenho em modo de espera que os chips MCU (unidade de microcontrolador) de baixo consumo.
Além disso, a utilização de “processos de memória incorporados” nos chips de navegação por satélite, que integram unidades de memória de interface paralela, reduz os custos de embalagem e melhora a eficiência do processador no acesso à memória, reduzindo assim o consumo de energia do acesso à memória.

Aplicações do mercado de massas de alta precisão Beidou

Com o rápido desenvolvimento dos smartphones, da Internet das Coisas (IoT), dos veículos conectados, dos drones e de outras aplicações, a procura de serviços de localização precisos tornou-se cada vez mais generalizada. A precisão de posicionamento exigida por vários terminais de posicionamento do mercado de massas atingiu o “nível do metro” ou mesmo o “nível do submetro”. As limitações das placas tradicionais de alta precisão, de grandes dimensões e elevado consumo de energia, estão a tornar-se mais evidentes e já não conseguem satisfazer as necessidades das aplicações de alta precisão do mercado de massas. Os produtos de posicionamento de alta precisão ao nível do chip são a tendência inevitável e o resultado das aplicações de alta precisão no mercado de massas.

Alguns mercados de aplicações industriais, o mercado civil e os mercados IoT visam principalmente os terminais portáteis, os dispositivos móveis portáteis e os dispositivos wearable. As soluções de alta precisão ao nível dos chips, com as suas vantagens inerentes ao consumo ultra-baixo de energia e ao longo tempo de espera, aumentarão consideravelmente a competitividade dos produtos terminais de alta precisão. Este será o principal mercado para os chips Beidou.