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編者按：低空經(jīng)濟(jì)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，科技含量高、創(chuàng)新要素集中，具有產(chǎn)業(yè)鏈條長、應(yīng)用場景復(fù)雜、使用主體多元、涉及部門和領(lǐng)域多等特點以及明顯的新質(zhì)生產(chǎn)力特征，2030年低空經(jīng)濟(jì)有望形成萬億級市場規(guī)模。中國電子報特推出“低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展五問”系列報道，從政策、技術(shù)、產(chǎn)品及應(yīng)用等多維度深度解析低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢、瓶頸。敬請關(guān)注。
今年以來，各地掀起加速發(fā)展低空經(jīng)濟(jì)的熱潮，四川、江蘇、廣州紛紛加速出臺相關(guān)政策，開啟低空經(jīng)濟(jì)卡位戰(zhàn)。其中，以無人機(jī)和eVTOL為主要形態(tài)的低空經(jīng)濟(jì)對芯片的需求極大，而且所需芯片的種類眾多。在各地政策中，芯片產(chǎn)業(yè)作為低空經(jīng)濟(jì)騰飛的關(guān)鍵一環(huán)被重點提及，各地政府給予芯片企業(yè)多項福利政策，各大芯片企業(yè)都積極涌入這一創(chuàng)新賽道。
低空經(jīng)濟(jì)所需芯片種類繁多
低空經(jīng)濟(jì)作為當(dāng)下新質(zhì)生產(chǎn)力的典型代表之一，在政策引導(dǎo)和科技進(jìn)步的雙重推動下，正在快速崛起，無人機(jī)和通航企業(yè)數(shù)量增長顯著。中國民航局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，截至2023年底，全國范圍內(nèi)已注冊通航企業(yè)數(shù)量增長至690家，運營的航空器數(shù)量達(dá)到2900架，國內(nèi)注冊的無人機(jī)數(shù)量已達(dá)到126.7萬架，同比增長32.2%；運營無人機(jī)的企業(yè)數(shù)量也增至1.9萬家，市場規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。賽迪研究院此前發(fā)布的《中國低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展研究報告（2024）》顯示，根據(jù)測算，2023年中國低空經(jīng)濟(jì)規(guī)模達(dá)5059.5億元，增速達(dá)33.8%，預(yù)計2026年，我國低空經(jīng)濟(jì)規(guī)模有望突破萬億元大關(guān)。
隨著低空經(jīng)濟(jì)各類產(chǎn)品的數(shù)量不斷增加，類型不斷豐富，對于芯片的用量和技術(shù)要求也水漲船高。
據(jù)了解，就低空經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)中的民用無人機(jī)而言，需要涉及起碼11種芯片。例如，用于實現(xiàn)無人機(jī)與地面站或其它無人機(jī)之間無線通信的通信芯片；用于管理無人機(jī)的電力系統(tǒng)，包括電池充電、電壓轉(zhuǎn)換等的電源管理芯片；用于處理飛行控制算法、圖像識別、路徑規(guī)劃等任務(wù)的處理器芯片；還有包括GPS/GNSS定位芯片、慣性測量單元（IMU）、氣壓傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器等傳感器芯片可以用于監(jiān)測飛行器的狀態(tài)和環(huán)境條件，以及光譜傳感器、風(fēng)速和風(fēng)向傳感器、空氣質(zhì)量傳感器等用于拓展不同應(yīng)用場景的特定傳感器芯片。這些芯片支持著無人機(jī)最核心的飛行管理與控制系統(tǒng)（飛控系統(tǒng)），相當(dāng)于無人機(jī)系統(tǒng)的“心臟”，對無人機(jī)的穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)傳輸的可靠性、精確度、實時性等都有重要影響，對其飛行性能起著決定性作用。
中國航空器擁有者及駕駛員協(xié)會秘書長陳國華表示：“以無人機(jī)和eVTOL為主要形態(tài)的低空經(jīng)濟(jì)是高度自動化、智能化的體系，對芯片的需求極大，其中，通信芯片主要用于實現(xiàn)設(shè)備間的信息傳輸和數(shù)據(jù)處理，通信類的芯片包含無線收發(fā)器芯片組（射頻芯片）、5G調(diào)制調(diào)解器芯片組、衛(wèi)星通訊芯片組、數(shù)據(jù)鏈路芯片組等，這些都是保障飛行必須的功能，幾乎涵蓋了低空飛行器運行的所有應(yīng)用場景?！?/p>
此外，低空經(jīng)濟(jì)的發(fā)展不僅推動了無人機(jī)芯片的需求，為了保障低空經(jīng)濟(jì)的通信需求，預(yù)計將有大量5G-A基站得到部署，其數(shù)量級有望達(dá)到百萬級別，其中約70%的基站將由現(xiàn)有的5G基站進(jìn)行改造升級，這也將顯著增加對基站芯片的需求。
低空經(jīng)濟(jì)提出“芯”要求
無人機(jī)和eVTOL等低空經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品對于芯片的要求，并不像我們使用的手機(jī)和電腦，需要過于高端的芯片。北航無人系統(tǒng)研究院工程師楊炯表示，一架無人機(jī)中絕大多數(shù)都是低端芯片，需要的中高端芯片很少，但民用無人機(jī)追求高性能、小體積、低功耗，對芯片也提出了很多新要求。
半導(dǎo)體行業(yè)專家池憲念告訴《中國電子報》記者，低空經(jīng)濟(jì)中使用的芯片可能需要更加注重以下幾個方面：一是抗干擾性，空中環(huán)境可能比地面更為復(fù)雜，需要更強(qiáng)的信號處理能力和抗干擾設(shè)計。二是低功耗，無人機(jī)受限于電池容量，因此芯片需要更高效的能耗管理。三是體積與重量方面，由于空間和載重限制，這要求芯片在不犧牲性能的前提下，要盡可能小型化和輕量化。四是實時數(shù)據(jù)處理能力，無人機(jī)需要實時處理大量數(shù)據(jù)，包括傳感器數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)和通信數(shù)據(jù)等，以確保無人機(jī)能夠快速響應(yīng)各種情況。五是環(huán)境適應(yīng)性，無人機(jī)芯片需要在各種環(huán)境條件下穩(wěn)定運行，需要能夠承受更廣泛的溫度范圍和更高的振動沖擊。
細(xì)分到芯片種類，隨著低空經(jīng)濟(jì)的深入發(fā)展和應(yīng)用場景的不斷豐富，需要通信芯片具有更高帶寬與更低時延，為支持實時高清視頻傳輸、海量傳感器數(shù)據(jù)回傳以及遠(yuǎn)程實時控制，通信芯片需提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更低的通信時延，在保證性能的前提下，降低能耗，延長飛行器的續(xù)航時間，以保證飛行器的高效運作和精確控制。此外還需要具備更強(qiáng)的抗干擾能力，在低空飛行環(huán)境下，信號干擾問題更為突出，包括大氣條件變化、建筑物遮擋、電磁環(huán)境復(fù)雜等。因此，通信芯片需要具備優(yōu)異的抗干擾能力、穩(wěn)定性和高可靠性，確保在復(fù)雜惡劣環(huán)境下的可靠通信。
池憲念表示，針對低空經(jīng)濟(jì)的通信芯片還應(yīng)具備多模式通信能力，為了適應(yīng)不同的應(yīng)用場景和需求，通信芯片需要支持多種通信標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，包括但不限于5G/6G、Wi-Fi、藍(lán)牙、衛(wèi)星通信等，實現(xiàn)靈活的網(wǎng)絡(luò)接入和多網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作。
此外，無人機(jī)等低空飛行設(shè)備對能源效率的要求越來越高，電源管理芯片如何在保證性能的同時，通過低功耗設(shè)計來延長設(shè)備的續(xù)航時間就成了關(guān)鍵。
專家告訴記者，電源管理芯片需要在轉(zhuǎn)換電能時盡可能減少能量損耗，使用高效率的轉(zhuǎn)換技術(shù)，如同步整流、軟開關(guān)技術(shù)等，可以顯著降低轉(zhuǎn)換過程中的功耗。還可以通過智能算法和傳感器監(jiān)測無人機(jī)的能源使用情況，根據(jù)無人機(jī)的工作狀態(tài)，實時調(diào)整電源管理策略。例如，在飛行過程中，當(dāng)負(fù)載需求較低時，可以關(guān)閉部分系統(tǒng)，降低電壓以減少功耗；在需要高負(fù)載時，再提高電壓以滿足需求。
此外，電源管理芯片需要與電池管理系統(tǒng)緊密配合，優(yōu)化電池的充放電過程。通過精確控制電池的充放電，可以延長電池的使用壽命，提高整體能源效率。并且要設(shè)計有效的熱管理系統(tǒng)，確保電源管理芯片在高效運行時不會過熱。使用熱管、散熱器等技術(shù)，將芯片產(chǎn)生的熱量有效導(dǎo)出，保持芯片在最佳工作溫度。
芯片設(shè)計面臨挑戰(zhàn)孕育新機(jī)遇
當(dāng)下，很多芯片公司都已經(jīng)開始涌入低空經(jīng)濟(jì)這一“藍(lán)海”，面對低空經(jīng)濟(jì)提出的挑戰(zhàn)，各大企業(yè)不斷攻堅克難，拿出了全新的產(chǎn)品填補(bǔ)市場空缺。
此前，飛騰科技與中電互聯(lián)發(fā)布了“基于飛騰芯片的工業(yè)級無人飛行控制器核心控制及低空數(shù)據(jù)鏈安全可信系統(tǒng)”，據(jù)了解，該系統(tǒng)基于飛騰騰瓏E2000D雙核嵌入式芯片，后者是飛騰面向新一代工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景下，開發(fā)的一款低功耗、高算力、高性能CPU芯片，廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)計算以及存儲等場景，可有力提升工業(yè)級無人機(jī)飛行可靠性、復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)性及抗電磁干擾能力，目前已在陜西省、延安市等地區(qū)項目中得到應(yīng)用。
瑞芯微和聯(lián)芯也已經(jīng)推出了適用于無人機(jī)的芯片產(chǎn)品，并在實際項目中得到了應(yīng)用驗證。這些芯片產(chǎn)品不僅提升了無人機(jī)的性能，也為低空經(jīng)濟(jì)的發(fā)展注入了新的動力。芯訊通表示，其高算力模組SIM9650L可助力飛行器處理計算任務(wù)，滿足低空經(jīng)濟(jì)算力需求。成都華微表示，目前公司的產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于特種領(lǐng)域，涉及電子、通信、控制、測量等技術(shù)范疇。公司芯片主要為通用性芯片，從技術(shù)角度看，可以覆蓋低空經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用需求。
盡管當(dāng)前的低空經(jīng)濟(jì)還處于發(fā)展的初期，芯片產(chǎn)業(yè)在性能、成本、安全、標(biāo)準(zhǔn)等方面，仍面臨很多的挑戰(zhàn)，但隨著我國政策支持力度逐漸加大，以及各大企業(yè)的不斷努力，芯片的更新迭代將成為低空經(jīng)濟(jì)騰飛的關(guān)鍵推動力之一。
作者丨許子皓編輯丨張心怡美編丨馬利亞監(jiān)制丨趙晨
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