Крупнейшие электронные корпорации мира вкладывают миллионы долларов в разработку GPS-чипов. Их стоимость уже снижена до 5—10 долл. Предполагается, что в 2009 г. почти все фото- и видеокамеры крупных производителей будут иметь встроенные GPS-навигаторы, фиксирующие координаты места съемки. На очереди — мобильные телефоны и ноутбуки. На выставке высоких технологий CeBIT'2008 в Ганновере уже были показаны… GPS/GSM-ошейники для собак и кошек. Но в России нет программы развития навигационной аппаратуры пользователей (НАП) и сегодня всего несколько предприятий могут предложить ГЛОНАСС-модули (OEM) для разработчиков НАП. Однако при этом миллиарды рублей тратятся на космический сектор ГЛОНАСС-программы, а НАП уделяется значительно меньше внимания.
Первая проблема — в спутниковой группировке ГЛОНАСС. Пока ГЛОНАСС не начнет работать полноценно и гарантированно, никто вкладывать деньги в НАП не будет. Таким образом, до 2010 г., когда космическая группировка навигационных спутников системы ГЛОНАСС будет полностью сформирована, еще есть время. Пока же функционируют 13 спутников ГЛОНАСС (три находятся на техническом обслуживании).
Вторая проблема — проектирование ГЛОНАСС-чипов. Сегодня их в нашей стране нет. Российские дизайн-центры в настоящее время не в состоянии конкурировать с зарубежными разработчиками, которые работают на проектных нормах 0,09—0,065 мкм и ниже. Это важно для того, чтобы получить ГЛОНАСС-приемник типа “система в корпусе” (Sуstem in Package, SiP). Ведущие мировые электронные компании давно уже работают с GPS-чипами на основе сверхбольших интегральных схем (СБИС) типа ”система на кристалле” (System on Chip, SoC).
Нам пока вообще рано говорить даже о ГЛОНАСС-приемнике типа “система в корпусе”. Требования миниатюризации при возрастающем уровне сложности микросхем выводят СБИС типа SoC и SiP на передовые позиции полупроводниковых разработок. Приборы SiP обеспечивают системное функционирование нескольких кристаллов внутри одного корпуса. Кристаллы располагаются на одном уровне или один над другим, дополняются пассивными или иными необходимыми компонентами и образуют интегрированные модули в одном корпусе, осуществляющие полноценное функционирование конечного продукта.
Спутниковый навигационный приемник (СНП) ГЛОНАСС/GPS должен иметь малую потребляемую мощность (несколько десятков милливатт), высокую производительность и низкую стоимость, что невозможно получить при разработке СНП на основе интегральных схем программируемой логики (ПЛИС), которые используют многие российские компании. Большие габариты выпускаемых в России ГЛОНАСС/GPS-приемников (табл. 1) не позволяют разработчикам НАП создавать устройства для мобильных приложений.
Третья проблема ГЛОНАСС/GPS-приемников — отсутствие у российских дизайн-центров собственных навигационных процессоров ГЛОНАСС/GPS, которые составляют основу любого приемника. Все западные компании, которые занимаются разработкой электроники, широко используют так называемые IP-блоки (Intellectual Property). Как правило, большинство GPS-приемников (табл. 2) имеют высокопроизводительный процессор ARM7TDM1, предназначенный для поиска ГЛОНАСС- и GPS-сигналов, слежения за ними и навигации, а также интерфейс с внешними устройствами. В России так и не сложилась IP-индустрия, которая позволила бы выйти на мировой рынок не с поделками на ПЛИС, а с собственными процессорами и другими элементами микроэлектроники.
Четвертая проблема — технологическая. В России есть только опыт проектирования чипов с технологией 0,18—0,13 мкм. Сегодня все существующие ГЛОНАСС/GPS-приемники разных производителей (РИРВ, КБ НАВИС, Ижевский радиозавод, НИИМА “Прогресс” и пр.) спроектированы на типовых радиоэлектронных компонентах, при использовании которых невозможно получить технические характеристики, аналогичные GPS-приемникам (см. табл. 1).
Ни на одном предприятии России, даже военном, невозможно изготовить ГЛОНАСС-чип по технологии 0,09 мкм. Таких предприятий у нас просто нет. А производить ГЛОНАСС-чипы для наших снарядов, ракет и других важных составляющих оборонного комплекса России ни один зарубежный вендор не будет. Заявления некоторых российских компаний в СМИ о том, что китайские фирмы могут быстро наладить выпуск ГЛОНАСС/GPS-чипов, просто ошибочны.
Пятая проблема — производственная. Предприятия Роскосмоса (РИРВ, РНИИ КП, НИИ КП) вряд ли осилят не свойственное им производство массовой гражданской ГЛОНАСС-продукции. Кроме того, сегодня ни один российский завод бывшего Роспрома не в состоянии наладить массовый выпуск (от 500 тыс. шт. в месяц) ГЛОНАСС-оборудования (мобильных навигационных терминалов, навигаторов и т. д.), так как их оснащение не отвечает современным требованиям микроэлектроники, высок процент брака (до 10%), неудовлетворительное качество самих изделий и т. д. и т. п. Поэтому говорить о выпуске в 2008—2009 гг. 20 млн. шт. ГЛОНАСС-приемников пока рано. Предлагаемое в 2008 г. на рынке России ГЛОНАСС-оборудование имеет высокую цену, которую нельзя сравнить с ценой GPS-оборудования.
Шестая проблема — системная. Сегодня ГЛОНАСС/GPS-приемники необходимы не только для того, чтобы показывать пользователю местоположение, но они важны для мобильных приложений (мобильные телефоны, PDA). Актуальной является задача интеграции ГЛОНАСС-приемника с GSM/TETRA/WiMAX-модемами, которые могут передавать полученные данные от спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС и GPS в центры оперативного мониторинга (ЦОМ).
Драматический упадок отечественной промышленности средств связи привел к исчезновению целого спектра конкурентоспособных разработок и изделий, в том числе GSM/TETRA/WiMAX-модулей. Еще печальнее тот факт, что Россия вообще на многие годы отстала от мировых производителей по проектированию и выпуску микрочипов для GSM/TETRA/WiMAX-сетей. Передовые компании, такие как Motorola, Intel, Nokia, давно уже предлагают на рынке микрочипы SoC для GSM/TETRA/WiMAX-модулей. Декларируемое в СМИ производство в России GSM/TETRA/WiMAX-оборудования на самом деле состоит в том, что покупаются зарубежные чипы и на их основе собираются устройства (в том числе для МО РФ).
В России нет ЦОМ федерального масштаба, которые представляют собой замкнутую архитектуру сетевого и телекоммуникационного оборудования cо специальным программным обеспечением, способным в режиме реального времени обрабатывать большие массивы запросов на сопровождение, например, воинских колонн или эшелонов МЧС от мобильных навигационных терминалов в огромных базах данных. Опыта интеграции подобных ЦОМ для МО, ФСБ, МИД, МВД, МЧС РФ ни у одного системного интегратора в России нет.
Логично ожидать, что заказчиком разработки “чипов — устройств — систем” станет государство в лице госкорпораций. Однако для этого необходима политическая воля.
Как правило, пользователи ждут законченных решений, которые позволят использовать ГЛОНАСС-приемники в приложениях для слежения за домашними животными, автомобилями и детьми. Для решения таких задач важно иметь не только законченный ГЛОНАСС-чип, но и целую систему, включающую бы в себя GSM/GPRS- или WiMAX-приемопередатчик, микроконтроллер, к которому возможно подключение множества сенсоров, позволяющих фиксировать различные данные (например, температуру тела, удары сердца и т. п.). Пока же некоторые российские компании, не имея опыта проектирования СБИС, делают громкие заявления в СМИ по выпуску СНП ГЛОНАСС/GPS, не понимая, что процесс проектирования электронной аппаратуры с СНП имеет мультидисциплинарный характер, т. е. требует использования комплексных подходов к проектированию СНП из широкого спектра электроники.
Кроме того, сегодня надо не только создать ГЛОНАСС-чип, но и решить задачу типа “микрочип — устройство — система”. Только такой подход, на мой взгляд, может возродить российскую электронику, начав с реализации ГЛОНАСС-чипа, накопить опыт проектирования чипов технологических размеров 90 и 60 нм, создать школы профессионалов в области проектирования и программирования, получить опыт производства микросхем с размерами 90 и 60 нм на российских предприятиях и освоить выпуск готовой продукции, которая уже в 2010 г. может стать конкурентоспособной на мировом рынке.
| Наименование, производитель | Краткие характеристики | Приблизительная цена, долл. |
|---|---|---|
| Приемо-вычислительный модуль 1К-181, ОАО “РИРВ” | Габариты — 50×50,5×15 мм, число каналов — 24, потребляемая мощность — не более 0,6 Вт | 300 |
| Модуль СНС СН-4706, ЗАО “КБ НАВИС” | Габариты — 35×35×6 мм, число каналов — 24, потребляемая мощность — не более 0,9 Вт | 250 |
| Навигационный приемник МНП-М3, Ижевский радиозавод | Габариты — 31×40×4 мм, число каналов — 16, потребляемая мощность — не более 0,9 Вт | 300 |
| Интегральная микросхема (ИМС) | SiRFstarIII GSC3LT | Fujitsu MB15H156+MB87Q2040 | uNav uN1008+uN2110 | STmicro STA2056 | Atmel ATR0635 |
|---|---|---|---|---|---|
| Конфигурация | SiP | 2 ИМС | 2 ИМС | SoC | SiP |
| Техпроцесс | RFCMOS + CMOS | RFBiCMOS + CMOS | RFCMOS + CMOS | RFCMOS | RFBiCMOS + CMOS |
| Корпус | TFBGA-153 7×7 | BCC-32 5×5 +BCC-48 7×7 | QFN-28 4×4 +BGA-49 8,5×8,5 | QFPN-68 10×10 | BGA-96 7×10 |
| Энергопотребление, мВт | 50 | 110 | 49 | 120 | 62 |
| Чувствительность, дБм | -159 | -157 | — | -147 | -158 |
| Холодный старт, с | 35 | 40 | 40 | 90 | 34 |
| DSP-ядро | ARM7TDM1 | ARM7TDM1 | VS-DSP | ARM7TDM1 | ARM7TDM1 |
