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高精度定位芯片是智能終端感知絕對位置所必須的芯片，具有進(jìn)入門檻高、應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)。
高精度定位芯片有望迎來爆發(fā)
近年來，隨著以汽車自動(dòng)駕駛、機(jī)器人、無人機(jī)等為代表的高精度應(yīng)用大規(guī)模普及，帶動(dòng)了對高精度定位芯片需求的不斷提升。
對于自動(dòng)駕駛等級在L2+及以上的汽車來說，除了全局性的了解道路狀況外，自動(dòng)駕駛時(shí)還必須實(shí)時(shí)確定車輛自身的確切位置，而這離不開高精度衛(wèi)星定位。此外，在精度上，自動(dòng)駕駛的定位精度還要求做到車道級（定位精度達(dá)到分米、甚至厘米級），這樣才能確保車輛的安全性。因此，高精度 GNSS 芯片是高度自動(dòng)化以及全自動(dòng)駕駛車輛的前提條件。
目前，在全球汽車市場上，以特斯拉、蔚來、理想、小鵬等為代表的主機(jī)廠主打智能化，該類主機(jī)廠商輔助駕駛硬件配置普遍達(dá)到了 L2+及以上級別，高精度 GNSS 芯片或模塊也得到了普遍運(yùn)用。
從裝車情況看，2022年以來上市的裝配高精度定位技術(shù)的車型明顯增多，其中蔚來、小鵬、理想、合眾、華人運(yùn)通、北汽極狐等在2022年新上車型均實(shí)現(xiàn)全系標(biāo)配高精度定位；而傳統(tǒng)主機(jī)廠在這方面的部署也明顯加快了腳步，如長城的坦克500、長安的深藍(lán)SL03、上汽的飛凡R7、奇瑞的捷途大圣、凱迪拉克的LYRIQ銳歌等均推出了高精度定位的標(biāo)配、選裝等不同版本。
在2023年，特斯拉的HW4.0選用了性能和可靠性更強(qiáng)的GPS三頻方案，因其在衛(wèi)星定位傳感器使用方式上的大幅升級，使得高精度定位芯片進(jìn)一步受到市場關(guān)注。
特斯拉的HW4.0使用了性能更強(qiáng)的高精度定位芯片
凱芯科技芯片產(chǎn)品負(fù)責(zé)人張迪表示：自動(dòng)駕駛面臨惡劣氣候（傳感器使用受限）、復(fù)雜路況（環(huán)境特征多變、影響傳感器工作）、城區(qū)駕駛（道路狹窄，精度要求高）等挑戰(zhàn)。而高精度定位芯片能夠提供厘米級絕對位置信息，并且還能支持全天候定位、降低系統(tǒng)算力開銷、提供冗余能力，是自動(dòng)駕駛感知的基石。隨著高精度定位芯片技術(shù)的成熟以及成本的可控，目前該類芯片已經(jīng)逐漸在高階智能駕駛中實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化應(yīng)用。
從滲透率來看，據(jù)佐思汽研的數(shù)據(jù)，2022 年中國汽車年產(chǎn)銷量約2,000萬臺，其中智能網(wǎng)聯(lián)汽車（配備 L2級及以上級別輔助駕駛功能）約 690萬輛（包含導(dǎo)航型芯片及高精度芯片），滲透率為35%。而在裝配率方面，2022年1-10月份，中國量產(chǎn)乘用車高精度定位裝車量已超28萬輛，裝配率在1.8%左右。利用上述數(shù)據(jù)，可推算出 2022 年全年智能網(wǎng)聯(lián)汽車中使用高精度定位技術(shù)的車輛約為 36 萬臺；2023年，隨著自動(dòng)駕駛級別進(jìn)一步演進(jìn)，高精度定位相關(guān)車輛的滲透率已經(jīng)得到較高幅度的上升。未來，在技術(shù)不斷成熟的促進(jìn)下，預(yù)計(jì)使用高精度定位技術(shù)的車輛將會得到指數(shù)級的增長。
競爭格局方面，目前國內(nèi)外高精度定位芯片尤其是車載領(lǐng)域，主要被ST（意法半導(dǎo)體）和u-blox（優(yōu)北羅）兩家海外企業(yè)壟斷。而國內(nèi)市場方面，紫光展銳、北斗星通、博通集成等廠商處于剛起步階段。
從發(fā)展特點(diǎn)來看，u-blox、ST是世界知名的導(dǎo)航型芯片廠商，在智能輔助駕駛推出以前，主要為各主機(jī)廠提供車載導(dǎo)航用定位芯片，有著較好的客戶基礎(chǔ)。目前這兩家公司根據(jù)用戶需求對產(chǎn)品進(jìn)行迭代，推出了高精度定位芯片、模塊并廣泛運(yùn)用；而國內(nèi)高精度芯片廠商目前也在逐步降低成本、體積和功耗，以適配大規(guī)模應(yīng)用的需要。因此，在自動(dòng)駕駛的市場，對于目前的各家廠商來說，都是一個(gè)比較大的機(jī)會所在。
值得注意的是，雖然目前眾多廠商都在布局高精度定位芯片，但現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)真正做的好的仍寥寥無幾。
張迪指出，定位感知是目前汽車領(lǐng)域智能化的核心關(guān)注點(diǎn)之一，直接影響到汽車駕駛行車安全，因此在技術(shù)上對于感知芯片的精度、可用性、功能安全性、信息安全性及質(zhì)量穩(wěn)定性具有很高的要求。在自動(dòng)駕駛的實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)前市場上的高精度定位芯片仍存在很多痛點(diǎn)，比如針對NOA系統(tǒng)中所碰到的多種長尾場景，以及高精度定位在智駕應(yīng)用中比較關(guān)切的衛(wèi)星觀測量質(zhì)量、抗干擾、防欺騙等，都是芯片廠商需要亟需解決的問題。
高精度定位芯片對標(biāo)ST等龍頭
作為一家從事高精度定位芯片自主設(shè)計(jì)研發(fā)的高科技企業(yè)，凱芯科技于2021成立。經(jīng)過連續(xù)的奮戰(zhàn)，公司現(xiàn)已成功完成多顆先進(jìn)工藝芯片的流片及量產(chǎn)，并獲得多家頭部企業(yè)的合作和認(rèn)可。
張迪指出：高精度定位在自動(dòng)駕駛應(yīng)用中發(fā)揮著非常重要作用，基于行業(yè)目前普遍存在的定位性能、安全性和可靠性等問題，凱芯科技新推出的高精度定位芯片KT5030A在原始觀測量、開放的高性能處理器平臺、功能安全、安全策略、抗干擾、防欺騙等方面都做出了新的探索，能夠有效提升NOA系統(tǒng)的安全性和精確性。
具體來看，KT5030A系列高精度芯片是凱芯科技自研的車規(guī)級全星座全頻點(diǎn)GNSS RF-SoC芯片。該芯片采用 22nm先進(jìn)制程，搭載600MHz以上高性能多核 CPU，內(nèi)置雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算處理，支持8MB高速數(shù)據(jù)存儲，集成四路高性能射頻寬帶接收單元，包含1040個(gè)跟蹤解調(diào)一體化通道，可同時(shí)對所有可見衛(wèi)星的全部頻點(diǎn)信號進(jìn)行偽距、載波測量和導(dǎo)航電文解調(diào)。
凱芯科技雖然是一家比較年輕的公司，但是我們的技術(shù)團(tuán)隊(duì)是非常資深的，無論是在SoC芯片設(shè)計(jì)，還是在高精度定位方面都有著非常豐富的經(jīng)驗(yàn)。KT5030A集公司技術(shù)之大成，不僅在城市峽谷、林蔭路、高架橋等復(fù)雜場景中能提供優(yōu)異的定位性能，而且在功能安全方面，KT5030A也能提供冗余的原始觀測量輸出方案。此外，除了專業(yè)級的GNSS接收測量引擎，我們還擁有國際領(lǐng)先的頻點(diǎn)信號支持能力，可以同時(shí)支持RNSS和RDSS定位和北斗短報(bào)文通信一體的功能；而針對星基增強(qiáng)服務(wù)，我們也集成了專用的L-Band、QZSS L6的專用增強(qiáng)通道，結(jié)合高性能信號接收通道，支持L-Band、PPP-B2b、E6 HAS、QZSS L6 全部星基增強(qiáng)信號。目前，客戶基于KT5030A已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了非常多的應(yīng)用，覆蓋了自動(dòng)駕駛、智能機(jī)器人以及無人機(jī)等多個(gè)領(lǐng)域。
張迪說。
對于高精度定位市場，目前ublox （優(yōu)北羅）的代表性產(chǎn)品為 F9K 高精度 GNSS 模塊，ST（意法半導(dǎo)體） 的代表性產(chǎn)品為 STA9100/STA8100 多頻 GNSS 芯片。
作為行業(yè)龍頭企業(yè)，u-blox的高精度定位芯片早在2019年就開始在在特斯拉HW3.0上使用。不過由于當(dāng)時(shí)采用的是GNSS L1單頻衛(wèi)星定位傳感器方案，定位精度還停留在比較粗糙的2m左右，且經(jīng)常會因?yàn)镚NSS L1頻點(diǎn)受到干擾而無法定位。在此后的HW4.0產(chǎn)品上，u-blox對相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行了一系列優(yōu)化，顯著提升了自動(dòng)駕駛系統(tǒng)方案的性能、安全性和可靠性；而意法半導(dǎo)體P-BOX系統(tǒng)解決方案基于ST多頻多星座GNSS芯片（STA9100/STA8100）、定位引擎（STA1835）、IMU慣性傳感器（ASM330LHB）和電源管理系統(tǒng)（LDO DC-DC L5965）的系統(tǒng)架構(gòu)，可以在地下車庫、林蔭道路、城市峽谷、高架橋和隧道等多種復(fù)雜場景中實(shí)現(xiàn)車道級定位，誤差可小于20cm。
作為一家初創(chuàng)廠商，凱芯科技首款產(chǎn)品便直接對標(biāo)行業(yè)龍頭u-blox和ST，甚至很多技術(shù)指標(biāo)及功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)要優(yōu)于這兩家廠商。
凱芯科技KT5030A與競品比較情況
在談及公司在市場的競爭優(yōu)勢時(shí)，張迪表示:KT5030A是一款業(yè)界最小尺寸高精度全頻點(diǎn)GNSS SoC芯片，不僅在集成度、功耗、開放度等方面處于行業(yè)領(lǐng)先位置，而且在定位性能、抗干擾能力方面優(yōu)勢顯著。具體來看，和u-blox、ST相比，公司在林蔭路復(fù)雜場景的FIX率高達(dá)97%，遠(yuǎn)高于u-blox的80%和和ST的81%，而在定位誤差上公司的產(chǎn)品僅為0.12m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于u-blox的0.14m和和ST的0.15m；抗干擾性能上，在L1和L5頻段，公司的KT5030A產(chǎn)品在受到干擾后性能僅下降3.75/3.65，而u-blox和ST下降幅度則分別為為6.97/6.66和7.97/7.52。因此，和友商競品相比，凱芯科技的產(chǎn)品具備的抗干擾能力更強(qiáng)，能有效抵御75dBc高強(qiáng)度的干擾信號的影響。當(dāng)然，除了上述優(yōu)勢外，公司還擁有完善的應(yīng)用程序鑒權(quán)和加密解決方案，以及能提供強(qiáng)大的應(yīng)用處理器平臺和完整的SDK開發(fā)套件，我們相信 KT5030A一定會為行業(yè)應(yīng)用帶來新的活力。
目前，自動(dòng)駕駛等級正由 L2（輔助駕駛）向 L3（有條件自動(dòng)駕駛）、L4（高度自動(dòng)駕駛）演進(jìn)。
自動(dòng)駕駛的等級越高，對定位精度、可靠性、功能安全的要求也就越高。因此，未來高精度組合定位技術(shù)將會在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域得到持續(xù)發(fā)展，而高精度GNSS芯片/模塊將會在自動(dòng)駕駛車輛中得到廣泛運(yùn)用。
作為一家由清華大學(xué)科技成果轉(zhuǎn)化的高科技公司，凱芯科技自成立以來，以提供精準(zhǔn)可靠開放的多元定位技術(shù)平臺為愿景，專注于開放的車規(guī)級高性能計(jì)算芯片平臺的研發(fā)。未來，凱芯科技將以KT5030A為基礎(chǔ)，與合作伙伴共同實(shí)現(xiàn)廣泛的應(yīng)用場景落地，為成為“全球領(lǐng)先的時(shí)空感知科技企業(yè)”而不斷奮斗。
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