ST意法半導(dǎo)體在新太空和傳統(tǒng)太空的應(yīng)用
商業(yè)航天是指采用市場(chǎng)化機(jī)制以營(yíng)利為目的而開(kāi)展的航天活動(dòng)，是航天事業(yè)發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物。目前全球航天產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期保持穩(wěn)定增長(zhǎng)，商業(yè)航天已經(jīng)成為世界航天產(chǎn)業(yè)的主要構(gòu)成和主導(dǎo)力量。據(jù)了解，目前商業(yè)航天（不含航空電子行業(yè)）半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模大約在10億~20億美元的范圍內(nèi)，不同研究機(jī)構(gòu)分析的數(shù)據(jù)略有不同。未來(lái)衛(wèi)星市場(chǎng)走向仍是未知數(shù)
近年來(lái)，國(guó)際上以美國(guó)SpaceX公司為代表的民營(yíng)創(chuàng)業(yè)公司太空產(chǎn)業(yè)如雨后春筍地發(fā)展，呈現(xiàn)出航天商業(yè)用途和民用的大趨勢(shì)，通常被稱(chēng)為“新太空”。新太空產(chǎn)業(yè)正挑戰(zhàn)傳統(tǒng)太空產(chǎn)業(yè)，從根本上改變了衛(wèi)星設(shè)計(jì)、制造、發(fā)射和運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)體系。以前，航天飛行器市場(chǎng)體量小、專(zhuān)業(yè)化程度高，而現(xiàn)在通過(guò)快速的商業(yè)部署，航天器被越來(lái)越多地應(yīng)用于大型星座中，這些大型星座有時(shí)包含數(shù)千個(gè)單元。隨著低成本發(fā)射技術(shù)的問(wèn)世，航天業(yè)正在加緊部署小型輕量化衛(wèi)星星座，這些衛(wèi)星通常在距地球400公里~2,000公里的低軌道(Low Earth Orbit，LEO)上運(yùn)行，專(zhuān)注于滿足互聯(lián)網(wǎng)接入、機(jī)載互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)及地球觀測(cè)等應(yīng)用需求。
為了應(yīng)對(duì)新太空功能和服務(wù)的發(fā)展，傳統(tǒng)航天應(yīng)用市場(chǎng)的參與者正在開(kāi)發(fā)更強(qiáng)大、更靈活的地球同步衛(wèi)星。盡管目前小衛(wèi)星的單顆能力在不斷變強(qiáng)，部署成功后在系統(tǒng)可靠性上也更具優(yōu)勢(shì)，但其壽命和續(xù)航能力有限，在芯片性價(jià)比和可靠性方面也不得不做一些妥協(xié)。國(guó)內(nèi)某家從事衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)服務(wù)的企業(yè)技術(shù)員也曾表示，除了服務(wù)年限的差別，地球同步衛(wèi)星的單顆覆蓋面更廣，覆蓋相同面積所需要的小衛(wèi)星更多，因此在部署成本上來(lái)看，小衛(wèi)星似乎也不占優(yōu)勢(shì)。
“至于新太空和傳統(tǒng)太空未來(lái)的衛(wèi)星市場(chǎng)走向如何，孰優(yōu)孰劣，這仍是未知數(shù)，仍存在很多不確定性因素！意法半導(dǎo)體通用和射頻產(chǎn)品部總經(jīng)理 Marcello San Biagio表示，“為保證靈活性，意法半導(dǎo)體將繼續(xù)同時(shí)為新太空和傳統(tǒng)太空市場(chǎng)開(kāi)發(fā)半導(dǎo)體產(chǎn)品！商業(yè)航天的主要難點(diǎn)
2008年以來(lái)，美國(guó)太空探索技術(shù)公司（SpaceX）、藍(lán)色起源等商業(yè)航天企業(yè)蓬勃發(fā)展，目前已經(jīng)形成了相當(dāng)大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，在全球市場(chǎng)具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，已經(jīng)探索出了一條獨(dú)特的航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑。2015年以來(lái)，我國(guó)航天產(chǎn)業(yè)的發(fā)展出現(xiàn)了一些明顯變化，民營(yíng)商業(yè)航天企業(yè)相繼成立，資本市場(chǎng)對(duì)商業(yè)航天的關(guān)注度顯著提升。近年來(lái)，中國(guó)政府大力推進(jìn)“衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)”建設(shè)。早在2020年4月，中國(guó)就將“衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)”納入其“新基建”清單，將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)確定為國(guó)家重要戰(zhàn)略目標(biāo)。2021年4月，中國(guó)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)中國(guó)星網(wǎng)）的成立，標(biāo)志著中國(guó)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)翻開(kāi)新的篇章。
近幾年，隨著國(guó)內(nèi)外形勢(shì)的變化，商業(yè)航天的經(jīng)濟(jì)前景、政策環(huán)境和投融資環(huán)境都發(fā)生了顯著變化，商業(yè)航天的發(fā)展實(shí)現(xiàn)了快速進(jìn)步，也面臨新的問(wèn)題。就商業(yè)航天半導(dǎo)體市場(chǎng)的發(fā)展，Marcello San Biagio認(rèn)為主要難點(diǎn)在于兩方面：
其一，不論是傳統(tǒng)航天工業(yè)，還是新太空應(yīng)用，航天產(chǎn)業(yè)對(duì)于半導(dǎo)體芯片的需求量仍處于較低水平，遠(yuǎn)低于使半導(dǎo)體行業(yè)維持高成本效益所要求的產(chǎn)量；
其二，商業(yè)航天應(yīng)用的要求變得越來(lái)越復(fù)雜，很難預(yù)測(cè)新太空與傳統(tǒng)航天之間未來(lái)的市場(chǎng)演變，以及對(duì)航天半導(dǎo)體的需求變化。
ST提供滿足航天標(biāo)準(zhǔn)的抗輻射芯片產(chǎn)品
“意法半導(dǎo)體深耕航天工業(yè)40余年，擁有久經(jīng)考驗(yàn)的產(chǎn)品和深厚的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，在航天半導(dǎo)體市場(chǎng)上占有優(yōu)勢(shì)。我們非常期待能與中國(guó)商用航天伙伴開(kāi)展合作，為中國(guó)航天事業(yè)做出積極貢獻(xiàn)。” Marcello San Biagio表示。
在衛(wèi)星等航天應(yīng)用中，電子產(chǎn)品的工作環(huán)境非常惡劣，其中包括極端的溫度和各種高能粒子（電子、質(zhì)子和重離子）發(fā)出的輻射。意法半導(dǎo)體（ST）從二極管和晶體管，到模數(shù)轉(zhuǎn)換器、穩(wěn)壓器，再到傳統(tǒng)的邏輯和接口電路，提供廣泛的航天級(jí)產(chǎn)品組合。所有產(chǎn)品都經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)、封裝、測(cè)試，并達(dá)到了認(rèn)證機(jī)構(gòu)ESCC（歐洲航天元器件委員會(huì)）或QML（認(rèn)證廠商名單）發(fā)布的航天應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。
為了滿足“新太空”衛(wèi)星的更注重成本效益的需求，ST正在調(diào)整半導(dǎo)體的設(shè)計(jì)和量產(chǎn)計(jì)劃，以適應(yīng)新一代經(jīng)濟(jì)型低軌道（LEO）小型衛(wèi)星的需求，助力其提供可靠而低成本的地球觀測(cè)、寬帶互聯(lián)網(wǎng)等服務(wù)。
▲ST抗輻射塑料封裝方案
Marcello San Biagio進(jìn)一步舉例說(shuō)明，針對(duì)關(guān)注成本的“新太空”衛(wèi)星應(yīng)用，ST已推出經(jīng)濟(jì)型抗輻射芯片 “LEO系列”，并于最近發(fā)布了九款新產(chǎn)品，包括電源管理、接口、模擬和邏輯芯片。“LEO系列”針對(duì)低軌道星座進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用兼顧適當(dāng)抗輻射性、質(zhì)量和成本的塑料封裝。ST計(jì)劃在未來(lái)幾個(gè)季度繼續(xù)擴(kuò)展“LEO系列”的產(chǎn)品陣容，對(duì)其產(chǎn)品組合中的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品進(jìn)行抗輻射測(cè)試，推出更多滿足低軌道衛(wèi)星要求的芯片。同時(shí)將一如既往推出ASIC平臺(tái)，并針對(duì)新太空飛行任務(wù)優(yōu)化平臺(tái)的關(guān)鍵參數(shù)。
ST的低軌道衛(wèi)星LEO新產(chǎn)品系列同樣基于其在支持太空飛行任務(wù)方面積累的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，40多年來(lái)從未出現(xiàn)過(guò)元器件故障問(wèn)題。結(jié)合其專(zhuān)業(yè)的商用芯片制造經(jīng)驗(yàn)，使其產(chǎn)品價(jià)格具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)魯棒性足以應(yīng)對(duì)低軌道飛行環(huán)境的挑戰(zhàn)，特別是在抗輻射保障方面。
對(duì)于商業(yè)航天應(yīng)用不同的細(xì)分領(lǐng)域，挑戰(zhàn)主要集中在產(chǎn)品線較窄，產(chǎn)品存在特殊要求。而就機(jī)遇而言，制造方面，ST的產(chǎn)品組合和差異化技術(shù)大部分符合航天應(yīng)用要求，同時(shí)還對(duì)航天芯片封測(cè)廠進(jìn)行了升級(jí)改造；通信方面，對(duì)于衛(wèi)星通信有效載荷，ST擁有先進(jìn)的28nm FD-SOI、SiGe-130和55nm、IPD、BCD-SOI等電源管理芯片制造工藝；電源方面，ST有大量可供航空應(yīng)用篩選的汽車(chē)產(chǎn)品、廣泛的抗輻射產(chǎn)品組合和IP，這些都有利于加速 “新太空”專(zhuān)用器件進(jìn)入商業(yè)市場(chǎng)的時(shí)間。
ST航天芯片競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)
ST在航天芯片方面的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下四方面：
第一，保持40多年航天芯片無(wú)故障記錄，為航天工業(yè)提供廣泛的抗輻射產(chǎn)品組合。
第二，差異化技術(shù)組合：28nm FD-SOI混合信號(hào)和射頻芯片制造工藝、65nm混合信號(hào)技術(shù)、低至55nm的鍺硅射頻和高速模擬芯片技術(shù)、IPD射頻濾波技術(shù)、BCD-SOI電源管理技術(shù)等。
第三，ST過(guò)硬的專(zhuān)業(yè)能力，輔以特有的工具和方法，使得客戶定制的優(yōu)化產(chǎn)品可以做到首次流片即成功。
第四，最近ST的供應(yīng)鏈得到了進(jìn)一步的加強(qiáng)，增加了引線產(chǎn)品和倒裝芯片的封裝產(chǎn)能和工藝能力，如引線封裝產(chǎn)品，工藝達(dá)到了可以處理最高625個(gè)焊線窗口的水平。
總體上看，在政策、資本與技術(shù)的共同驅(qū)動(dòng)下,商業(yè)航天迎來(lái)了強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭,盡管2020年全球商業(yè)航天市場(chǎng)受疫情沖擊，市場(chǎng)規(guī)模有所縮減，但并不影響商業(yè)航天新時(shí)代來(lái)臨。Marcello San Biagio也表示，疫情在一定程度上使ST產(chǎn)品研發(fā)速度有所放緩，也相對(duì)延長(zhǎng)了供應(yīng)商的交貨時(shí)間，但總體而言，疫情對(duì)ST航天業(yè)務(wù)影響不是很大。未來(lái)ST還將繼續(xù)擴(kuò)大傳統(tǒng)航天和新太空半導(dǎo)體產(chǎn)品組合，滿足不同的市場(chǎng)需求。
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編輯：zzy 最后修改時(shí)間：2022-09-01
