对标ST！这家国产厂商的该类芯片加速上车
发布日期:2024-03-03
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来源：芯八哥 作者：Joey
高精度定位芯片是智能终端感知绝对位置所必须的芯片，具有进入门槛高、应用广泛等特点。
高精度定位芯片有望迎来爆发
近年来，随着以汽车自动驾驶、机器人、无人机等为代表的高精度应用大规模普及，带动了对高精度定位芯片需求的不断提升。
对于自动驾驶等级在L2+及以上的汽车来说，除了全局性的了解道路状况外，自动驾驶时还必须实时确定车辆自身的确切位置，而这离不开高精度卫星定位。此外，在精度上，自动驾驶的定位精度还要求做到车道级（定位精度达到分米、甚至厘米级），这样才能确保车辆的安全性。因此，高精度 GNSS 芯片是高度自动化以及全自动驾驶车辆的前提条件。
目前，在全球汽车市场上，以特斯拉、蔚来、理想、小鹏等为代表的主机厂主打智能化，该类主机厂商辅助驾驶硬件配置普遍达到了 L2+及以上级别，高精度 GNSS 芯片或模块也得到了普遍运用。
从装车情况看，2022年以来上市的装配高精度定位技术的车型明显增多，其中蔚来、小鹏、理想、合众、华人运通、北汽极狐等在2022年新上车型均实现全系标配高精度定位；而传统主机厂在这方面的部署也明显加快了脚步，如长城的坦克500、长安的深蓝SL03、上汽的飞凡R7、奇瑞的捷途大圣、凯迪拉克的LYRIQ锐歌等均推出了高精度定位的标配、选装等不同版本。
在2023年，特斯拉的HW4.0选用了性能和可靠性更强的GPS三频方案，因其在卫星定位传感器使用方式上的大幅升级，使得高精度定位芯片进一步受到市场关注。
特斯拉的HW4.0使用了性能更强的高精度定位芯片
资料来源：网络
凯芯科技芯片产品负责人张迪表示：自动驾驶面临恶劣气候（传感器使用受限）、复杂路况（环境特征多变、影响传感器工作）、城区驾驶（道路狭窄，精度要求高）等挑战。而高精度定位芯片能够提供厘米级绝对位置信息，并且还能支持全天候定位、降低系统算力开销、提供冗余能力，是自动驾驶感知的基石。随着高精度定位芯片技术的成熟以及成本的可控，目前该类芯片已经逐渐在高阶智能驾驶中实现了规模化应用。
资料来源：凯芯科技
从渗透率来看，据佐思汽研的数据，2022 年中国汽车年产销量约2,000万台，其中智能网联汽车（配备 L2级及以上级别辅助驾驶功能）约 690万辆（包含导航型芯片及高精度芯片），渗透率为35%。而在装配率方面，2022年1-10月份，中国量产乘用车高精度定位装车量已超28万辆，装配率在1.8%左右。利用上述数据，可推算出 2022 年全年智能网联汽车中使用高精度定位技术的车辆约为 36 万台；2023年，随着自动驾驶级别进一步演进，高精度定位相关车辆的渗透率已经得到较高幅度的上升。未来，在技术不断成熟的促进下，预计使用高精度定位技术的车辆将会得到指数级的增长。
竞争格局方面，目前国内外高精度定位芯片尤其是车载领域，主要被ST（意法半导体）和u-blox（优北罗）两家海外企业垄断。而国内市场方面，紫光展锐、北斗星通、博通集成等厂商处于刚起步阶段。
从发展特点来看，u-blox、ST是世界知名的导航型芯片厂商，在智能辅助驾驶推出以前，主要为各主机厂提供车载导航用定位芯片，有着较好的客户基础。目前这两家公司根据用户需求对产品进行迭代，推出了高精度定位芯片、模块并广泛运用；而国内高精度芯片厂商目前也在逐步降低成本、体积和功耗，以适配大规模应用的需要。因此，在自动驾驶的市场，对于目前的各家厂商来说，都是一个比较大的机会所在。
值得注意的是，虽然目前众多厂商都在布局高精度定位芯片，但现在行业内真正做的好的仍寥寥无几。
张迪指出，定位感知是目前汽车领域智能化的核心关注点之一，直接影响到汽车驾驶行车安全，因此在技术上对于感知芯片的精度、可用性、功能安全性、信息安全性及质量稳定性具有很高的要求。在自动驾驶的实际应用中，当前市场上的高精度定位芯片仍存在很多痛点，比如针对NOA系统中所碰到的多种长尾场景，以及高精度定位在智驾应用中比较关切的卫星观测量质量、抗干扰、防欺骗等，都是芯片厂商需要亟需解决的问题。
高精度定位芯片对标ST等龙头
作为一家从事高精度定位芯片自主设计研发的高科技企业，凯芯科技于2021成立。经过连续的奋战，公司现已成功完成多颗先进工艺芯片的流片及量产，并获得多家头部企业的合作和认可。
张迪指出：高精度定位在自动驾驶应用中发挥着非常重要作用，基于行业目前普遍存在的定位性能、安全性和可靠性等问题，凯芯科技新推出的高精度定位芯片KT5030A在原始观测量、开放的高性能处理器平台、功能安全、安全策略、抗干扰、防欺骗等方面都做出了新的探索，能够有效提升NOA系统的安全性和精确性。
资料来源：凯芯科技
具体来看，KT5030A系列高精度芯片是凯芯科技自研的车规级全星座全频点GNSS RF-SoC芯片。该芯片采用 22nm先进制程，搭载600MHz以上高性能多核 CPU，内置双精度浮点运算处理，支持8MB高速数据存储，集成四路高性能射频宽带接收单元，包含1040个跟踪解调一体化通道，可同时对所有可见卫星的全部频点信号进行伪距、载波测量和导航电文解调。
凯芯科技虽然是一家比较年轻的公司，但是我们的技术团队是非常资深的，无论是在SoC芯片设计，还是在高精度定位方面都有着非常丰富的经验。KT5030A集公司技术之大成，不仅在城市峡谷、林荫路、高架桥等复杂场景中能提供优异的定位性能，而且在功能安全方面，KT5030A也能提供冗余的原始观测量输出方案。此外，除了专业级的GNSS接收测量引擎，我们还拥有国际领先的频点信号支持能力，可以同时支持RNSS和RDSS定位和北斗短报文通信一体的功能；而针对星基增强服务，我们也集成了专用的L-Band、QZSS L6的专用增强通道，结合高性能信号接收通道，支持L-Band、PPP-B2b、E6 HAS、QZSS L6 全部星基增强信号。目前，客户基于KT5030A已经实现了非常多的应用，覆盖了自动驾驶、智能机器人以及无人机等多个领域。
张迪说。
资料来源：凯芯科技
对于高精度定位市场，目前ublox （优北罗）的代表性产品为 F9K 高精度 GNSS 模块，ST（意法半导体） 的代表性产品为 STA9100/STA8100 多频 GNSS 芯片。
作为行业龙头企业，u-blox的高精度定位芯片早在2019年就开始在在特斯拉HW3.0上使用。不过由于当时采用的是GNSS L1单频卫星定位传感器方案，定位精度还停留在比较粗糙的2m左右，且经常会因为GNSS L1频点受到干扰而无法定位。在此后的HW4.0产品上，u-blox对相关产品进行了一系列优化，显著提升了自动驾驶系统方案的性能、安全性和可靠性；而意法半导体P-BOX系统解决方案基于ST多频多星座GNSS芯片（STA9100/STA8100）、定位引擎（STA1835）、IMU惯性传感器（ASM330LHB）和电源管理系统（LDO DC-DC L5965）的系统架构，可以在地下车库、林荫道路、城市峡谷、高架桥和隧道等多种复杂场景中实现车道级定位，误差可小于20cm。
作为一家初创厂商，凯芯科技首款产品便直接对标行业龙头u-blox和ST，甚至很多技术指标及功能远远要优于这两家厂商。
凯芯科技KT5030A与竞品比较情况
资料来源：凯芯科技
在谈及公司在市场的竞争优势时，张迪表示:KT5030A是一款业界最小尺寸高精度全频点GNSS SoC芯片，不仅在集成度、功耗、开放度等方面处于行业领先位置，而且在定位性能、抗干扰能力方面优势显著。具体来看，和u-blox、ST相比，公司在林荫路复杂场景的FIX率高达97%，远高于u-blox的80%和和ST的81%，而在定位误差上公司的产品仅为0.12m，远远低于u-blox的0.14m和和ST的0.15m；抗干扰性能上，在L1和L5频段，公司的KT5030A产品在受到干扰后性能仅下降3.75/3.65，而u-blox和ST下降幅度则分别为为6.97/6.66和7.97/7.52。因此，和友商竞品相比，凯芯科技的产品具备的抗干扰能力更强，能有效抵御75dBc高强度的干扰信号的影响。当然，除了上述优势外，公司还拥有完善的应用程序鉴权和加密解决方案，以及能提供强大的应用处理器平台和完整的SDK开发套件，我们相信 KT5030A一定会为行业应用带来新的活力。
目前，自动驾驶等级正由 L2（辅助驾驶）向 L3（有条件自动驾驶）、L4（高度自动驾驶）演进。
自动驾驶的等级越高，对定位精度、可靠性、功能安全的要求也就越高。因此，未来高精度组合定位技术将会在自动驾驶领域得到持续发展，而高精度GNSS芯片/模块将会在自动驾驶车辆中得到广泛运用。
作为一家由清华大学科技成果转化的高科技公司，凯芯科技自成立以来，以提供精准可靠开放的多元定位技术平台为愿景，专注于开放的车规级高性能计算芯片平台的研发。未来，凯芯科技将以KT5030A为基础，与合作伙伴共同实现广泛的应用场景落地，为成为“全球领先的时空感知科技企业”而不断奋斗。
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