2023年全球与中国高精度GNSS芯片市场上下游产业链发展战略研究及投资规模评估预测

1、GNSS芯片的技术创新成为永恒的命题：在整个高精度卫星导航定位产业链中，以高精度GNSS芯片为核心的上游器件是卫星导航系统的驱动因素，是终端集成、系统集成等环节的重要支撑，也是整个产业发展的基础。

卫星导航系统具有先天的脆弱性和局限性。首先，导航卫星发送的导航信号要穿过大气层、电离层才能到达位于地面、空中的用户接收设备，卫星导航服务必然受到大气层、电离层变化的影响；其次，导航信号还可能因为建筑物、山体等遮蔽物造成反射，因此地面接收设备接收到信号常常是经反射的信号，而不是卫星直接播发的信号。第三，在国际电信联盟的频率分配中，L频段不仅分配给了卫星导航，还分配给了其它无线电业务，相邻频段工作的射频发射设备产生的段外辐射也会给卫星导航产生无意干扰。总体而言，卫星导航系统固有的脆弱性、局限性使卫星导航服务存在着不足，用户在任何时间、任何地点、任何环境下畅通无阻地使用卫星导航服务的难度较大，依赖卫星导航服务的国家基础设施的安全、高效、稳定运行面临严重挑战。

对于GNSS数据接收设备而言，卫星与GNSS数据接收设备相距数万公里，任何一台接收机都不能预知自己会接收到哪颗卫星的信号。由于卫星与接收机的相对运动关系、卫星时钟频漂、本地晶体振荡频率漂移，接收机无法获知接收信号载波、相位与本地载波、相位之间是否一致，因此GNSS数据接收设备要分别从卫星（PRN码）、伪码相位、载波多普勒频率三个方向对信号进行搜索。接收机接收到的卫星信号很微弱，一般是淹没在噪声当中，而热噪声功率谱是很均匀的，一旦接收信号中混入了窄带干扰，那么信号频谱在频域上会有显著的变换，GNSS芯片就是要利用这些不同的特征，将干扰带宽内的窄带干扰信号幅度限制在一定的范围，从而有效降低带内干扰信号对接收机捕获跟踪的影响。

为了排除干扰提高定位准度，这就要求GNSS芯片综合运用多维矩阵运算技术、内存优化技术、非差推导技术、电离层处理技术、三频超宽巷技术、动态在航技术等抗干扰算法，从而使GNSS芯片的技术创新成为永恒的命题。

2、高精度GNSS板卡/模块简介：GNSS板卡/模块是由基带芯片、射频芯片、外围电路和相应的嵌入式控制软件制成带输入输出接口的基础集成电路板，是高精度GNSS接收机的核心部件。模块是集成度更高的板卡。

从支持的频段和卫星系统，可以分为单模定位模块、单频多模定位模块、多频多模定位模块等。

（1）单模定位板卡/模块：仅支持一个卫星系统的定位板卡/模块，如仅支持北斗定位。

（2）单频多模定位板卡/模块：仅支持一个频段，但同时支持BDS、GPS、GLONASS等卫星系统的定位模块，如部分公司的产品能同时支持BDS/GPS/GLONASS/Galileo/QZSS/NAVIC六大卫星系统，定位的频率更高，时间更短，精准度更高。

（3）多模多频的定位板卡/模块：同时支持多个频段和多个卫星系统的模块，相比单频多模定位板卡/模块，可选择性更大，更加灵活。

3、全球高精度卫星芯片、板卡/模块产业发展状况：经过近二十年的发展，GPS导航产业链已经成熟且具备全球影响力。在行业发展的早期，完全掌握GNSS芯片设计技术的企业主要集中在美国、日本、欧洲和俄罗斯。北美地区GPS系统发展较早，芯片方面有博通（Broadcom）、高通（Qualcomm）、英特尔（Intel）、瑟福（SiRF）、摩托罗拉（Motolora）、天宝（Trimble）、诺瓦泰（NovAtel）等技术领先、竞争力强、市场占有率高的优势企业。作为全球高精度卫星芯片、板卡/模块行业的龙头，天宝（Trimble）在1978年从惠普手中买下新兴的GPS技术，初期主要瞄准海上导航市场，为美国沿海水域提供地面导航、定位及计时系统。1984年，天宝（Trimble）推出第一款商用GPS定位产品，公司上市之后，又成功开发出RTK等全球定位关键技术，1994年其OTFGPS接收机定位精度即可达到厘米级。欧洲也有意法半导体（STMicro）、优北罗（u-blox）、瑟福（SiRF）等全球领先的卫星导航芯片制造商；日本凭借其在电子、通信与信息等领域的优势，也形成了卫星导航芯片、天线、接收设备等卫星导航应用产业链。

中金企信国际咨询公布的《2023-2029年全球及中国高精度GNSS芯片市场监测调研及投资潜力评估预测报告》

4、我国高精度北斗/GNSS芯片发展现状：卫星导航系统与国家安全息息相关，建设一个自主可控的全球卫星导航系统至关重要。2020年6月，“北斗三号”系统最后一颗全球组网卫星顺利入轨，至此，“北斗三号”全球卫星导航系统星座部署全面完成，北斗系统具备全球导航定位的能力。北斗系统是一套时空战略基础设施，通讯系统的授时、交通工具和智能设备的导航定位都依赖于它，其应用涉及到国家战略安全，必须做到自主可控才可靠。而芯片作为北斗系统的灵魂与心脏，无论是民用导航领域抑或高精度行业应用，北斗/GNSS芯片的自主可控是我国北斗系统建设的重要一环。

由于GPS卫星导航起步早、发展成熟，国际知名跨国公司很早就控制了卫星导航定位的核心技术，国内高精度导航系统产业上游环节长期被国际卫星导航产业巨头垄断。我国于1994年启动北斗一号系统工程建设，但在高精度GNSS芯片领域，我国长时间未能突破关键技术。我国北斗系统的应用段长期面临无“芯”可用的尴尬局面，北斗/GNSS芯片国产化成为我国北斗系统建设自主可控的最后一环。近年来，以发行人为代表的国内企业逐步攻克了卫星导航芯片的技术难题，研制出了多款高性能北斗/GNSS芯片。目前，国产北斗/GNSS芯片在卫星导航、位置服务产业等方面都得到了广泛的运用，同时，在技术研发方面也有了很大突破。国产北斗/GNSS芯片、模块等关键技术发展迅速，性能指标已经达到国际先进水平，并已形成一定价格优势。

尽管国产北斗/GNSS芯片如今在各个领域已经取得了很大成就，但是在技术与研发方面依然存在着一些问题和挑战。在技术方面，国产北斗/GNSS芯片目前在功能集成融合方面技术积累较为薄弱，挑战较大。然而，目前的北斗应用与产业化发展已经全面进入技术融合、应用融合、产业融合的新阶段。因此，北斗/GNSS芯片如何更好地融合于移动通信芯片，融合于物联网芯片，这对于北斗产业的发展来说至关重要。北斗/GNSS芯片研发团队不够集中，小而散，融资困难，无法形成大规模、高水平、大跨度的提升和进步。这种局面严重制约了芯片的创新和产业应用的发展。

5、高精度GNSS芯片发展面临的困难：高精度GNSS芯片在研发、生产领域的主要难度如下：

（1）前期研发大，且前期失败率较高，对应的收益率较小。芯片研发的前期费用也是芯片发展的一大难关，如GNSS芯片的流片，仅开一次光罩便要花费600-800万元不等，而一次性流片成功的往往不多。这一关键因素也直接导致了资金充足的大企业更易在芯片研发上取得突出成果，中小企业则无力支撑。

同时，如此大手笔的开支，如果没有海量的市场需求作为支撑，芯片企业很难持续经营下去。目前我国北斗导航系统偏重于卫星的研制和发射，占北斗研究总经费的90%，只有不到10%用于导航芯片的开发研究。从产业链市场规模来看，芯片在整个产业链的产值占比10%不到。投入大，收益小，也制约着企业的研发热情。

2、从人才储备角度，GNSS芯片产业是典型的技术密集型产业，对从业人员的专业性有较高要求。要制造好产品的关键在于技术创新，而技术创新的关键在于高素质人才。高精度卫星导航定位实现的关键技术在于高精度北斗/GNSS芯片的设计以及RTK高精度定位算法的解算能力，因此对芯片设计和算法工程师的学历、专业、经验要求较高。同时，由于知识和经验难以在较短时间内积累，并且出于保密的需要，行业内的企业通常尽可能选择自主培养来满足人才需求。但随着高精度卫星导航定位产业的快速发展，业内不少企业的规模在不断扩大，对人才的需求不断上升，内部人才培养已无法满足企业发展的现有需求，进而加剧了市场上的人才争夺，导致整个行业高端人力资源储备严重不足。

3、从制作工艺角度看，芯片的制程越低，基于芯片生产的高精度GNSS终端的功耗和体积优势越明显，但其制造难度与成本也越高。而且制造先进制程的芯片需要包括光刻机在内的诸多高端设备，其核心技术目前仍主要掌握在西方发达国家手中。近年来，随着中美贸易摩擦不断加剧，双方在高科技领域的竞争也趋于白热化，未来如果以美国为首的西方国家限制此类光刻设备出口并禁止芯片代工厂商为中国企业提供服务，而中国企业又迟迟没能开发出具备制造先进制程芯片能力的光刻机等高端设备，将会对国内高精度卫星导航定位产业造成不利影响。

6、行业特有的经营模式：高精度卫星导航定位产业按照企业在产业链中的位置可以细分为上游、中游和下游三部分。各产业链中：上游毛利率最高，但市场总体份额较小；中游毛利率较低，市场份额大于上游；下游毛利率较高，市场份额最大。由微笑曲线GNSS行业可延伸出两种经营模式：

（1）全产业链经营模式：GNSS龙头企业早期侧重于GNSS产业链的某一领域，随着企业规模的发展，逐渐将业务领域延伸其他领域。特别是部分企业登陆资本市场后，资金实力大为增强，通过自行投资、并购等方式，逐步发展成为GNSS用户段全产业链经营企业。多业务布局能够分散经营风险，更好地满足各行业客户的不同需求。

目前，国际上知名的GNSS行业企业和国内头部企业，多采取此经营模式，如下表所示：

（2）专业分工模式：部分GNSS行业企业专注于行业内的某一领域，如专注于GNSS芯片/模块、软件、天线中的一部分，或专注于下游应用市场的某一领域。有一些GNSS行业企业也以某一领域为主导，同时兼顾产业链中的其他领域。本模式可以降低GNSS企业在人员、研发费用、营销费用等方面的投入，比较适合处于发展早期或资金实力受限的企业。如武汉梦芯科技有限公司专业从事导航定位芯片设计，主要为各类智能终端产品提供核心元器件；河北晶禾电子技术股份有限公司主要从事抗干扰天线的研发与生产；千寻位置主要从事地基增强系统建设，以满足国家、行业、大众市场对精准位置服务的需求。

7、行业新技术近三年的发展情况和未来发展方向：

（1）多模、多频、多通道技术得到广泛应用：GNSS导航及定位的应用逐渐走向高精度与高稳定度的应用，并且为了避免对单一系统的依赖，GNSS芯片企业陆续投入双模或多模的芯片及模块的开发。多模多频技术的定位模块，可以同时支持L1和L5频段和多个卫星系统的模块，相比单频多模定位模块，可选择性更大，更加灵活。

如北斗/GPS双模芯片可混合接收北斗、GPS信号，统一进行混合计算，共同参与定位。通常单GPS系统可搜星8-10颗，而北斗双模系统的模块可搜星数量平均可以达到15颗以上，这也意味着系统的可靠度、定位精度，以及用户的使用体验都要优于单GPS系统。北斗双模系统不仅在性能方面完全优于单GPS系统，在价格方面也可做到与单GPS相近的价格。

（2）射频基带一体化（SoC）芯片成为未来发展方向：SoC芯片直译是“芯片级系统”，通常简称“片上系统”。SoC芯片在硬件方面集成度更高，解决了模拟信号与数字信号的干扰难题，增加了更多的电源管理功能集成，实现了低功耗、低成本。

射频基带一体化（SoC）芯片通用引擎捕获跟踪，可实现芯片资源复用，不同卫星系统的捕获、跟踪可由通用硬件引擎并行完成，极大节省芯片资源，降低设计和生产成本。射频基带一体化芯片超低功耗技术则是通过动态调整工作状态进行部分休眠，满足用户超低功耗需求，使射频基带一体化芯片可以面向便携应用、大众消费类应用。射频基带一体化芯片利用高灵敏度基带技术，通过提高接收机的捕获、跟踪灵敏度，使其在城市峡谷、树荫等复杂的应用场景下，保持有效、可靠的定位。

（3）精密单点定位（PPP）技术得到广泛应用：精密单点定位（PPP）技术是指利用地球同步轨道（GEO）卫星播发的精密卫星轨道和钟差等数据产品，对各种误差项进行改正后，通过单台接收机的非差观测数据进行单点定位，获取高精度的定位结果。PPP-B2b是北斗全球系统首次对外发布的高精度信号，由三颗北斗高轨道卫星播发，为用户提供公开、免费的高精度服务。

近年来出现的精密单点定位技术，利用精密卫星轨道和精密卫星钟差改正，以及单台卫星接收机的非差分载波相位观测数据进行单点定位，可以获得厘米级的精度，因而在卫星导航业界得到了广泛关注和重视。PPP的主要优势体现在两个方面：一是使得用户端系统更加简化；二是在定位精度上保持全球一致性。基于PPP-B2b服务的精密单点定位技术可以在一些RTK服务无法覆盖或覆盖不稳定的环境和场景中替代用户提供高精度服务，解决戈壁、矿山、海上等区域连续运行（卫星定位服务）基准站服务无法覆盖且基站架设困难等问题。

8、行业在新产业、新业态、新模式等方面近三年的发展情况和未来发展方向及产业融合情况：

（1）兼容与互操作成为未来的发展方向：卫星导航互操作性要求相同业务信号的中心频率和带宽重叠，从而简化接收机体系结构。兼容性又要求信号互干扰在可容忍范围内，甚至频谱分离。兼容与互操作是未来全球卫星导航系统发展的主要方向，在北斗全球系统的设计和建设中，将会进一步重视信号的互操作设计，尽可能采用与GPS和Galileo相同的频点、类似的调制方式、相近的带宽等频域参数，达到与GPS和Galileo系统的高度互操作，坐标系统应尽可能一致，尤其是地面跟踪站尽量保持一致。

多个卫星导航系统之间的兼容互操作能够解决单一系统出现问题时，还可以保证用户的PNT服务，同时还可以提高PNT服务的可靠性。兼容互操作可以无限制地使用多星座提供的多频观测信息进行PNT应用，可减弱对单一星座的依赖，降低电磁干扰、地形/建筑物遮挡、电离层闪烁、拒绝服务等因素导致的性能下降或服务中断风险。在卫星导航系统多星座多频数据融合下，经过数据探测、筛选、组合，将显著增加卫星和测距信号的数量，大幅提升导航性能，提高卫星导航系统服务的连续性。

2、卫星导航向全球化、高精度方向发展、“北斗+”实现跨行业协同发展北斗系统不仅带动卫星导航行业的发展，通过北斗与不同产业的融合，将助力新基建相关目标的达成。北斗系统可应用于农业、医药、金融、交通等各个领域，与各个产业融合发展，较大程度提升工作效率，在灾情监测等特殊领域将发挥核心优势。

5G、物联网推动北斗加速推广，在5G商用的推动下，“5G+北斗”将成为重要基础设施，将定位、导航、时间感知与5G高速度、大容量、低延时的优点联系起来，发挥机器和网络环境的智能优势，最终实现广域和全球智能协同控制。在车联网领域，北斗的定位和授时功能帮助完成精准时间信息和位置信息感知，“北斗+5G+高精度地图”将开辟车辆车道级监控、车辆自动驾驶和智能无人驾驶全新领域应用，满足亚米级、甚至厘米级定位精度。

（3）地基增强系统得到广泛应用：我国北斗地基增强系统工程建设于2013年11月启动。2016年5月18日，国家北斗地基增强系统正式投入运行，这也标志着北斗开始面向全国提供高精度位置服务。

地基增强系统可以向用户播发轨道误差、卫星钟差、电离层延迟等多种修正信息，实现对于原有卫星导航系统定位精度的改进，从而配合卫星导航系统实现高精度定位，是新的信息基础设施。

国家北斗地基增强系统已覆盖绝大部分国土，其他企业也在积极建设。如中国移动、中国联通、国家电网等公司，也在积极布局建设。地面增强系统建设的完成将为用户提供更高精度位置信息，为拓展高精度应用市场打下基础。

（4）我国已开始研究新一代卫星导航系统：2020年8月3日，中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其表示，“北斗三号”建成以后，已着手下一代北斗的建设发展，目标在2035年前建设一个更智能、更泛在、更融合的系统。目前正在推动这个工程的论证和后续的起步建设，它将成为“北斗三号”后续新的亮点工程。新一代卫星导航系统的研发将带动GNSS系统应用段各产业的发展，为北斗产业链各行业提供广阔的发展空间。