新春走基層? | “中國芯”連接“中國星” 萬里通訊無盲區

2月22日，大年初六。俯瞰柴達木盆地西緣的千里戈壁，站立著一個小小的身影。一名叫王峰的地質探測員，手握手機緩緩舉向天空。

手機屏幕上的衛星圖標從灰色變為綠色，隨著一聲短促的“連接成功”提示音，他對著聽筒一字一字地說道:“指揮部，03號勘探點樣本采集已完成，一切正常。

此刻，記者正在千里之外的城市指揮中心，他的聲音清晰渾厚，正通過距地數萬公里的天通衛星，跨越無人的荒漠與山川，實時傳回指揮中心。

而這一聲回復，就依托一枚小小的芯片。這枚芯片突破了低功耗、小型化、高靈敏度的核心技術瓶頸，在極端荒漠、無地面信號的無人區環境下，依然能實現穩定、低時延、高可靠的衛星語音與數據通信，把原本笨重、專用的衛星通信設備，濃縮進一枚鉛筆頭大小的芯片中，真正實現“手機直連衛星、無人區實時通聯”，將無人區通信技術向前邁進了一大步。

近日，西部科學城重慶高新區轄區企業中電科芯片技術股份有限公司(簡稱“電科芯片”)傳來喜訊，其為高端手機自主研發的雙模語音衛星通信射頻基帶一體化SoC芯片已成功量產并配套上市，并提供北斗短報文SoC芯片，以更小尺寸更低功耗，將智能手機與衛星間的通訊變為通途。

這標志著我國在衛星通信芯片領域邁出了自主化、產業化的重要一步，中國手機用上“中國芯”連接“中國星”，萬里通訊無盲區的愿景，正照進現實。

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手機通衛星：背后一顆“中國芯”

新春佳節，濃濃的“年味”洋溢在科學城各個角落，但有這樣一群人，他們正在為更多的“團圓”故事，攻堅克難。

記者在電科芯片實驗室看到，工程師們正在對一批即將交付的衛星通信芯片進行最后的可靠性測試。這些芯片體積雖小，卻承載著讓手機在無地面網絡信號的荒漠、海洋、深山等環境中，依然能夠通過衛星網絡發送緊急消息、撥打衛星電話的重任。

“這顆芯片，可以簡單理解為手機與衛星之間的‘翻譯官’和‘聯絡員’?！表椖亢诵呢撠熑?strong>李家祎一邊向我們展示芯片，一邊說道，它需要完成復雜的信號處理，將語音、文字等原始物理信息轉換成適合通過衛星傳輸的形式，并克服長距離傳輸、高速移動帶來的信號衰減、多普勒頻移等一系列嚴峻挑戰。

據了解，天通衛星系統是中國自主建設的衛星移動通信系統，2020年，隨著天通一號02星進入預定軌道，開始實現為中國及周邊、中東、非洲等相關地區，以及太平洋、印度洋大部分海域用戶，提供全天候、全天時、穩定可靠的話音、短消息和數據等移動通信服務。

但衛星上天后，如何讓衛星電話降低成本、延長通話時間，成為大眾也可以使用的常態化功能，是橫亙在電科芯片面前的一道難題。

李家祎接著說道，衛星通信功能并非新鮮概念，但專業的衛星手機成本動輒幾萬十幾萬。所以，如果有一枚專門的手機芯片，讓智能手機就能實現衛星通信功能，在很大程度上就降低了普通大眾使用衛星通訊的成本。

▲電科芯片。資料圖

但與傳統專業衛星手機芯片方案相比，應用于智能手機的衛星通信芯片在在體積、成本、接收靈敏度和功耗控制上要求都極為苛刻?！八枰黄浦悄苁謾C存在的外型輕薄、天線效率低、信號干擾強等局限，同時還要嚴格控制功耗，不能拖累手機整體的續航。”李家祎說。

于是，一場與時間賽跑的技術攻關就此展開。

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4.7mm的毫厘之爭 約是一個鉛筆頭粗細

在消費級手機上大規模應用衛星通信，是近幾年興起的新趨勢，但市面大多是在手機芯片上搭載通信功能，沒有一款專門的衛星芯片。

“早期，相關芯片方案幾乎全部依賴海外供應商，不僅成本高昂，而且在特定功能定制、供應鏈安全上也存在風險?！睒I界分析師指出。國產芯片要“上車”難，要“上天”并與消費電子結合，挑戰更是幾何級數增加。

一方面，技術門檻高，需要跨越航天與消費電子兩大領域的技術融合；另一方面，手機越來越輕薄，芯片尺寸必須縮小，而芯片縮小后，功耗也需要同步降低，來減少手機的耗電量，而且還必須在靈敏度指標上做大幅優化。

這意味著團隊必須要做大量的技術創新。李家祎帶著我們來到了他們的實驗室，展示了當時的各種方案，他說道，那段時間，我們提出了可重構多模收發、射頻基帶一體化設計技術、高靈敏度快速捕獲設計等多種新的方案，并與手機終端廠商聯合攻關，優化創新資源，才攻克了一個又一個的技術難題。

“最難的階段，是我們需要在實驗室里模擬出各種近乎‘變態’的極端場景——高溫場景下的能耗比、極寒環境中的續航、驟冷驟熱的溫差下，芯片都必須保證通信鏈路不斷。”李家祎回憶道。無數個日夜的測試與調優，才換來了芯片在真實場景下的穩定表現。

▲SoC芯片。楊熙 攝

最終，雙模語音衛星通信射頻基帶一體化SoC芯片流片成功，達到4.7mm*4.7mm尺寸，差不多是接近鉛筆頭粗細的小小正方形，比市面上同類芯片在尺寸上縮小近20%，累計可待機時長達170個小時。

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“中國芯”與“天上星”緊密相連

“讓每一部中國手機，在需要的時候都能連接祖國的衛星。”這不僅是技術目標，更是一份產業使命感。隨著我國衛星系統全面建成、低軌衛星互聯網星座加速部署，天地一體的網絡基礎設施日益完善，也為通訊、集成電路等行業帶來了空前廣闊的市場機遇。

作為國內集成電路產業的重鎮，重慶將衛星互聯網及應用作為重點發展方向進行培育，圍繞衛星通信，從芯片設計、功率器件，到衛星信號射頻處理、終端天線制造等環節，一批企業正在形成聯動。而電科芯片所在的西部科學城重慶高新區，正積極推動從芯片設計、制造到終端應用、運營服務的衛星通信產業鏈集聚。

▲電科芯片測試間內科研人員正測試芯片。雷鍵 攝

“這顆衛星通信芯片的成功，不是終點，而是一個新的起點?！彪娍菩酒嚓P負責人看著這枚小小芯片，堅定地說著。目前，團隊已在著手研發下一代性能更強、集成度更高、功耗更低的芯片，并探索其在物聯網終端、車載應急通信、穿戴設備等更廣闊領域的應用。

“消費級衛星通信芯片的賽道剛剛開啟，未來的競爭將是技術、成本、生態的綜合比拼?！毙袠I觀察家認為，此次突破證明了中國芯片企業有能力在前沿消費電子集成領域與國際巨頭同臺競技。接下來，如何進一步降低成本、提升性能、豐富應用場景，并構建起從芯片到終端到服務的完整良性生態，是持續發展的關鍵。

電科芯片相關負責人信心堅定：“未來可期，從車規芯片到衛星通信芯片，每一次攻堅都在增強我們的‘芯’實力。我們會繼續深耕，讓更多關鍵領域的‘中國芯’跳動起來，不僅服務于中國制造，更賦能全球科技產業?！?/p>

可以預見，隨著更多“中國芯”成功“上天入地”，中國在高端芯片領域的自主創新之路將越走越穩，將為科技發展注入更多智慧與穩定力量。