为了实现精“芯”服务

被誉为青藏高原“精灵”的藏羚羊，是青藏高原上最为重要和独特的物种，对整个青藏高原的其他物种以及整个生态系统的平衡和稳定有着至关重要的作用，甚至在某种程度上说具有不可取代的决定意义。

每年的6月到8月，绝大多数青藏高原上的雌性藏羚羊都会进行浩大迁徙产仔活动。6月10日开始，央视《新闻频道》在《新闻直播间》已连续几十次报道了青藏高原进行藏羚羊迁徙产仔研究的实况。7月6日，随着第一只戴上北斗卫星定位系统项圈的藏羚羊开始在羌塘国家自然保护区奔跑，人们开始关注藏羚羊迁徙的路线图和其背后的含金量。

带着好奇和探究的心理，我们走访了该项圈的研制单位——中国航天科技集团公司九院772所，听科技人员讲述该所精“芯”服务的故事。

藏羚羊为何套上北斗项圈

由于藏羚羊生存环境和研究手段的局限，藏羚羊为何每年都要进行一次轰轰烈烈迁徙产仔活动，一直是个未解的谜题。早在2007年，我国已经在三江源的藏羚羊迁徙研究中首次使用了法国Argos卫星跟踪设备，但是数据限制给研究带来一定难度。今年的藏羚羊科考，由西北濒危动物研究所和中央电视台参与。这个团队想到，能不能用北斗卫星来给藏羚羊定位？于是他们到处寻找北斗系统终端研制单位，最终线索都指向生产核心芯片的航天772所。

他们在772所找到了满意的答案。从5月开始接触到奔赴科考地，前后不到2个月，20个特别订制的“北斗项圈”就准备就绪，772所还派出技术人员赴为科考保驾护航。

藏羚羊佩戴的项圈由厚牛皮制成，包括芯片、天线和干电池盒共重400克。一个看似普通的咖啡色纯牛皮动物项圈，却因为多了几个特殊装置而变得与众不同。天线、电池、北斗模块和MCU板的“加盟”，让这个项圈具备了定位、导航、授时和通信等功能。

“此次为藏羚羊佩戴的‘北斗项圈’不但可以定位，还可以发短信。”772所导航芯片部副主任毕波是跟随科考人员进入青藏高原的北斗技术研究人员之一。他告诉记者：“短信功能已被科研人员设定为定时自动发送的模式，内容就是藏羚羊当时所处的时间、地点信息。由于短信的发送频次取决于电池的电量，为了尽可能延长北斗项圈的使用寿命，信息发送频次被特殊地设定了，也就是在藏羚羊迁徙的时候，在早上7点到晚上8点之间，每隔一个半小时回传1次定位数据，每天最多发送10次，而在他们活动不频繁的其他季节，每天只发送一次。这样的话，北斗项圈的电池电量能维持两年的时间，以保证科考人员获得更多的信息。”

每天可以传输10次，大大提高了藏羚羊科考的有效性和准确性。而此前装在藏羚羊身上的法国Argos卫星跟踪设备，则是4天提供1次藏羚羊的位置，藏羚羊的奔跑速度极快，可达到每小时60千米，4天1次的定位数据显然难以满足科考的需求，而且定位数据有效性和精度有限，最终数据只能从国外获取。

相较于以往产品，“北斗项圈”系统最大优势在于由772所自主研发，其过程完全可控，不再需要依靠外国的技术支撑来购买昂贵的数据。也就是说，“北斗项圈”从芯片到软件到终端再到系统，完全都是“中国制造”。

“给藏羚羊佩戴项圈并非一件易事。6月30日晚上九点多，我们入藏小组和科考队一起到达了海拔5100米的色吾雪山。这也是我们第一次来到这么高海拔的无人区工作。当晚，我们就连夜对设备进行了调试，因为首次到高原工作，我们都出现了不同程度的高原反应。但设备没有出现相应的‘高反’，这让我们对接下来的工作充满了信心。”

“看着上万只羊就在前面吃草，抓羊可费劲了。”毕波告诉记者，“藏羚羊异常机敏，还没等靠近，早就跑开了。从7月2日起开始围网，十几个人用了4天，尝试十几次才在7月6日下午2点抓住了一头3岁的雌性藏羚羊。这头羊长106厘米，高86厘米。在麻醉状态给它戴上了代号为‘北斗一号’的项圈。”

然而，费了九牛二虎之力为藏羚羊佩戴上项圈后，却没有等来令人兴奋的第一个数据。原因何在？772所科研人员解释道：“卫星的定位和导航有一定要求，如果‘北斗项圈’上的天线位置背向卫星，就有可能接收不到信号。羊是边走边吃，天线有时没对准属于正常现象，但是在现场，我们还是很紧张。”

北斗数据配合测绘局提供的高分辨率地图使用，整个监测周期下来，地图上就显示出那几只藏羚羊清晰的迁徙线。在772所的一间实验室，参加了此次科考的工程师向记者展示了接收端：在电脑屏幕显示了3只藏羚羊的本日数据，包括精确的时间、经纬度和海拔高度。

有专家评论道，首次将我国自主研发的北斗卫星定位系统项圈应用于藏羚羊的迁徙研究，并通过与地理信息结合，借助“天地图”影像资源和三维山川地貌模型直观、立体地展示藏羚羊分布状况、迁徙路线等生态环境现状，为科考及环境物种保护提供了科学的参考依据。很大程度提高了保护工作的效率，同时也将野生动物保护工作提升到了一个新的高度。

北斗系统的独门绝技

“和GPS相比，短报文功能是北斗的一个‘独门绝技’。”772所所长赵元富介绍说，GPS卫星只能发送信号，地面终端用之计算自身位置；而北斗卫星还可以收取终端的反馈，藏羚羊的位置信息正是通过北斗传回后方。

20世纪80年代中期从国防安全需要，中国开始建设北斗导航试验系统。设计之初，科研人员就开创性地为“北斗”增加了短报文功能，使用户能向控制中心回传短信，让别人知道自己在哪儿。北斗导航区域系统于2011年年底试运行，2012年年底正式服务，仍保留了这一功能。用户回传的每条信息可容纳120个汉字；而其位置报告服务，能支持用户将自己的位置发到信息中心，再发给经过授权的其他用户，互相同时解决“我在哪”和“你在哪”的问题。2008年汶川地震，重灾区通信中断。救援部队持“北斗”终端设备进入，利用其短报文功能突破通信盲点，与外界取得了联系。同时管理中心则通过位置报告功能，随时掌握着每一个终端所处的位置。

“我们这次带过去20个项圈，制作费用大概几十万元，但技术上的投入要高出两个数量级。”赵元富说，低耗能优化的设计是长期积累的成果。

记者了解到，想要利用卫星系统长时间监控，最关键的是要实现芯片的低功耗。北斗项圈芯片的设计目标是靠3节干电池用1年半到2年。除了定时向卫星报告位置，以及驱动芯片里的时钟外，它完全不用电。能做到这一点，显示了772所领先业界的技术实力。

赵元富介绍，近十年来，772所全体员工秉承“用芯创造，精芯服务”的价值观，向客户奉献优质的产品与服务，以抗辐射加固设计技术为核心竞争力，初步构建了航天微电子产品体系，解决了多项宇航型号的重大技术瓶颈，奠定了一些国家重点工程元器件国产化的核心地位，成为中国宇航集成电路研制的领航者和主导力量。目前，国内首例百万门级FPGA、首例8位1G超高速转换器等技术难度高、打破国外垄断的具有里程碑意义的产品均在772所研制完成。

作为北斗核心芯片的供应商，772所有大约700人都在从事IC设计，已经形成了“两个中心，一条线”的业务结构，即IC设计中心和封装测试中心，一条国内领先的军用超大规模集成电路封装、测试、老化筛选国军标生产线，同时从事宇航级高等级二、三极管生产，在特种器件（MEMS）特别是陀螺方面也位居国内领先地位的。依托雄厚的航天资源和技术优势，772所开展数字电路、模拟电路和混合信号电路的研发，产品已涵盖卫星导航、通讯、计算机、汽车电子及消费类电子等产品领域，并已形成以北京为中心，以珠三角、长三角、西北地区、西南地区和东北地区为重点，覆盖全国的销售网络。

“半导体产业随着成本下降压力和研发复杂度的不断上升，半导体产业的成功需要对一系列产品以及全面解决方案进行持续不断的创新，而创新则主要依靠具有坚实基础知识和创新能力的工程师。因此，我们推崇学习型组织的建设，并倡导技术民主。在所里，人人都可以成为专家，只要你有创新的意识、过硬的专业技术水平和快速响应市场的能力。”赵元富认为，市场竞争日益激烈，以往市场上多为通用或专用的解决方案，而现在用户需要的是系统级解决方案，因此创新不仅仅是简单的技术与电路的创新、应用需求的创新，更多的是系统与架构的创新。

北斗系统的开发和商业化应用正在摸索当中。赵元富介绍说，与G PS相比，北斗系统虽然在价格上并无优势，但它独有的功能会为新市场的需求提供想象的空间。目前772所研制的芯片和设备，有的帮助海南渔民与岸上应急通讯，有的用在海上浮标的定位，有的用于户外时钟的自动授时，以及野生动物监测……很多特色服务都是GPS办不到的。

如何在市场竞争中突围

未来10年，全球将出现美国GPS、俄罗斯格洛纳斯、中国北斗和欧洲伽利略等四大全球卫星导航系统共存互补的局面，天上将会有100多颗导航卫星。用户将享有更低成本、更高精度、更加可靠、更加多样的定位导航授时服务，卫星导航将以更大的规模，应用在更广泛的领域。毋庸置疑，四个全球卫星导航系统面临残酷的市场竞争关系。我们不妨回忆北斗发展过程中耐人寻味的变化。

772所党委书记赵学严坦陈：“卫星导航定位系统对国家基础工业的要求非常高，我国在相关方面与欧美国家尚有差距。目前世界上的卫星导航系统美俄已经走在前面，欧洲也在发展自己的导航系统，中国北斗从一开始就伴随着激烈的国际斗争，伴随着跟国际抢夺资源、抢夺地位、抢夺市场的残酷局面，在这样情况下我们还要占领一席之地，其难度可想而知。”

1994年“北斗”计划立项，2000年，我国发射了两颗北斗导航试验卫星，初步建成了北斗卫星导航试验系统。2000年5月1日，美国总统克林顿宣布取消禁令，允许轮船、摩托车及行人都可以享受与军方同样精度的全球定位系统的服务。这一命令要求军方停止故意对民用的全球卫星定位系统信号进行的加扰，以成十倍地提高该信号接收者的定位精度。这是将GPS系统广泛应用于民用、商用以及科学研究所迈出的重要一步。这项经过近4年时间反复商议所做出的决定对美国GPST业大为有利，其产值不断实现翻番式增长，GPS手机收入从8亿美元增长到如今千亿美元以上。

随着北斗卫星的不断上天，2005年后，GPS增加了新的导航信号，进一步提升服务性能和导航战能力。为促进应用，俄罗斯的格洛纳斯系统新增了民用导航信号，在空间信号精度方面，2007年底得到大幅提升。为加强兼容互操作，北斗和伽利略系统对信号进行了适应性调整。

经过几年的技术验证，中国于2006年年底公布了“北斗”系统的未来蓝图。北斗卫星导航系统分三步走：第一步北斗卫星导航试验系统已在2003年正式建成，由三颗地球同步静止轨道卫星和地面系统组成；第二步完成北斗卫星导航系统区域组网，2012年年底已发射16颗北斗导航卫星，其中14颗在轨提供服务，整个系统运行稳定，已经为整个亚太地区提供正式服务；第三步，2020年之前建成北斗卫星导航系统的全球系统。

2007年，北斗卫星导航系统成为全球导航卫星系统国际委员会（ICG）确定的全球系统核心供应商之一。北斗系统的建设，促进了全球卫星导航领域的竞争合作，推动了全球卫星导航系统的发展。

2010年俄罗斯的格洛纳斯导航系统建成后，该国政府随即下令，强制要求国家有关行业部门应用此系统，所有在售导航终端也必须安装，在此基础上方可兼容GPS等其他系统。同时俄罗斯政府还积极与其他国家签署协议，努力将该系统推向海外。

“独立自主的卫星导航定位系统具有重要战略意义，要推动北斗导航系统的应用，政府的支持必不可少。”赵学严说，“我国一些政府部门已经在应用方面提供政策支持。“交通运输部等部委已经明确表示了对‘北斗’的支持，很多部门、地方和行业也已开始支持北斗应用示范工程。”

赵学严说：“航天工程是高投入、高产出、高效益。在北斗导航系统能够满足使用需求、连续稳定运行的基础上，只有突出‘北斗’的特点，才能赢得用户青睐。技术必须走向应用才能体现其价值。北斗导航只有与应用结合才能走向成熟，现在是应用为王，市场为主的时代。我们应该解放思想，开阔视野，发挥后发优势，在应用上形成与GPS兼容和差异化发展。”

让航天核“芯”令人心动

1990年，美国著名管理专家普拉哈拉德和加里·哈默在《哈佛商业评论》上发表了共同署名的文章“公司的核心竞争力”，在文中他们首次提出了“核心竞争力”的概念。他们指出，企业“好比一棵大树，树干和几个主要枝杈是核心产品，较纤细的树枝则是业务单元，叶、花与果实则属于最终产品。为大树提供养分和起支撑固定作用的根系就是公司的核心竞争力。”

在整个北斗系统中，无论是天上的卫星还是地面的终端，芯片都是为整个系统提供养分的核心竞争力。目前。中国航天已经突破了北斗的芯片技术（包括北斗与GPS兼容的芯片技术），已经进入了第二轮甚至第三轮的发展阶段，在技术水平和性能上，已经与国外典型产品相当。

多年来，集成电路一直是我国外贸中单品进口额最大的商品，据市场调查机构调查显示，2005年以来中国大陆一直是全球芯片最大市场，不过，大陆当地制造的芯片产值却未随着同步成长。2017年中国大陆芯片市场可望达1390亿美元规模，其中高达85.6%比重是仰赖进口。这说明，无论是国产产品，还是代工产品，基本上很少采用国产芯片。另一个现实是大陆IC行业面临激烈的市场竞争，集成电路领域有600多家企业，整个导航市场呈现“散、乱、小”的特征。这其中的原因很复杂，包括由于发展的时间、投入等问题的制约，目前国内芯片还存在成本偏高的问题，由于尚未经过广泛而充分的应用，可靠性还有待提高与完善。

“我们与国外的技术差距客观存在，所以技术研发还要继续抓紧，只是同时必须要重视后端市场的开拓，从一开始，我国集成电路的发展就有着强烈的技术情结，强调自主产品，但如果从产业的角度看，更要强调其市场性和客观规律，考虑如何满足市场需求，而这一直为人们所忽视。”赵元富如是说，“如今用户看待产品的价值观变得多样化，有的人根据功能选择产品，有的人更看重设计。技术和市场应该相辅相成，两者并不矛盾。”

韩国三星公司的成长便是很好的案例。韩国三星电子公司在创立后的相当长时期内，产品以低端、廉价、仿造为主。上世纪90年代，三星决定把“核心竞争力从大规模制造转向基于数字技术的自有品牌建设”上来。短短十几年间，它不断提高设计研发水平和掌握核心关键技术的能力，迅速完成了从一只模仿猫到太极虎的“蜕变”。同时，三星善于设计那些能让用户怦然心动的产品，用户也乐于为此掏腰包。在电视领域上，三星推出的LED背照灯液晶电视、以葡萄酒杯为超薄形象的平板电视和宽屏手机部大受欢迎，因为它们迎合了不同需求用户的期望，哪怕价格更高。

现在北斗系统还处在应用初始阶段，目前，北斗卫星导航产值市场份额还比较低，但随着持续的应用和推广，到2015年～2020年时，这个比例将会大幅增长。根据测算，我国目前的卫星导航产值大约达到1000亿，预计201 5年可达1500亿，2020年达到4000亿。面对巨大的市场蛋糕，很多企业蜂拥而上，地方政府热情很高。

“天上卫星都是有寿命的，不能让它空转。北斗系统应用的推广机不可失，时不再来。”赵学严建言，“但是，北斗的应用推广不能雷声大、雨点小，或是‘一窝蜂’式地发展，国家要重视标准制订，引导整个行业健康有序发展。航天科技集团公司在北斗产业中从卫星制造、核心芯片、运营终端和地面站部涉及，具有一条清晰的产业链，如何形成集团总体优势，值得思索。”

据了解，工信部制定的《集成电路产业“十二五”发展规划》明确提出了，通过实施若干从集成电路、软件、整机、系统到应用的“一条龙”专项，形成共生的产业生态链/价值链。

除了套在藏羚羊身上的北斗项圈，我们期待更多令人心动的北斗核“芯”产品飞入寻常百姓家，伴随平安出行，护佑幸福生活，让人们梦想成真。

772所产品谱系

1.集成电路

微处理器系列，片上系统电路（SoC）

总线协议控制电路。包括1553、PCI、

SpaceWire总线协议等

存储器电路（SRAM）

可编程逻辑器件（FPGA）

模数/数模转换器电路（AD/DA）

线接收器/驱动器（LVDS/422）

电平转换器及驱动器、模拟开关电路

CPU/DSP通用接口电路

54AC系列逻辑电路

导航芯片组

OMOS图像传感器

专用集成电路（ASIC）

2.多芯片组装产品（MCM）

可编程片上系统集成芯片（SoPO）

1553B总线通讯模块

3.分立器件（宇航用二三极管、高压功率快恢复二极管等）

4.硅基MEMS产品系列

MEMS陀螺仪

MEMS加速度计等

5.模块与板卡产品

军用微处理器开发板，集成微系统板卡

导航模块与接收机板卡