ST意法半導體在新太空和傳統(tǒng)太空的應用
商業(yè)航天是指采用市場化機制以營利為目的而開展的航天活動，是航天事業(yè)發(fā)展到一定階段的必然產物。目前全球航天產業(yè)長期保持穩(wěn)定增長，商業(yè)航天已經成為世界航天產業(yè)的主要構成和主導力量。據了解，目前商業(yè)航天（不含航空電子行業(yè)）半導體市場規(guī)模大約在10億~20億美元的范圍內，不同研究機構分析的數據略有不同。未來衛(wèi)星市場走向仍是未知數
近年來，國際上以美國SpaceX公司為代表的民營創(chuàng)業(yè)公司太空產業(yè)如雨后春筍地發(fā)展，呈現出航天商業(yè)用途和民用的大趨勢，通常被稱為“新太空”。新太空產業(yè)正挑戰(zhàn)傳統(tǒng)太空產業(yè)，從根本上改變了衛(wèi)星設計、制造、發(fā)射和運營的經濟體系。以前，航天飛行器市場體量小、專業(yè)化程度高，而現在通過快速的商業(yè)部署，航天器被越來越多地應用于大型星座中，這些大型星座有時包含數千個單元。隨著低成本發(fā)射技術的問世，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)上運行，專注于滿足互聯網接入、機載互聯網服務及地球觀測等應用需求。
為了應對新太空功能和服務的發(fā)展，傳統(tǒng)航天應用市場的參與者正在開發(fā)更強大、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，部署成功后在系統(tǒng)可靠性上也更具優(yōu)勢，但其壽命和續(xù)航能力有限，在芯片性價比和可靠性方面也不得不做一些妥協。國內某家從事衛(wèi)星運營服務的企業(yè)技術員也曾表示，除了服務年限的差別，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看，小衛(wèi)星似乎也不占優(yōu)勢。
“至于新太空和傳統(tǒng)太空未來的衛(wèi)星市場走向如何，孰優(yōu)孰劣，這仍是未知數，仍存在很多不確定性因素！意法半導體通用和射頻產品部總經理 Marcello San Biagio表示，“為保證靈活性，意法半導體將繼續(xù)同時為新太空和傳統(tǒng)太空市場開發(fā)半導體產品！商業(yè)航天的主要難點
2008年以來，美國太空探索技術公司（SpaceX）、藍色起源等商業(yè)航天企業(yè)蓬勃發(fā)展，目前已經形成了相當大的產業(yè)規(guī)模，在全球市場具有很強的競爭力，已經探索出了一條獨特的航天產業(yè)發(fā)展路徑。2015年以來，我國航天產業(yè)的發(fā)展出現了一些明顯變化，民營商業(yè)航天企業(yè)相繼成立，資本市場對商業(yè)航天的關注度顯著提升。近年來，中國政府大力推進“衛(wèi)星互聯網”建設。早在2020年4月，中國就將“衛(wèi)星互聯網”納入其“新基建”清單，將衛(wèi)星互聯網確定為國家重要戰(zhàn)略目標。2021年4月，中國衛(wèi)星網絡集團有限公司（簡稱中國星網）的成立，標志著中國衛(wèi)星互聯網產業(yè)翻開新的篇章。
近幾年，隨著國內外形勢的變化，商業(yè)航天的經濟前景、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)展實現了快速進步，也面臨新的問題。就商業(yè)航天半導體市場的發(fā)展，Marcello San Biagio認為主要難點在于兩方面：
其一，不論是傳統(tǒng)航天工業(yè)，還是新太空應用，航天產業(yè)對于半導體芯片的需求量仍處于較低水平，遠低于使半導體行業(yè)維持高成本效益所要求的產量；
其二，商業(yè)航天應用的要求變得越來越復雜，很難預測新太空與傳統(tǒng)航天之間未來的市場演變，以及對航天半導體的需求變化。
ST提供滿足航天標準的抗輻射芯片產品
“意法半導體深耕航天工業(yè)40余年，擁有久經考驗的產品和深厚的專業(yè)知識，在航天半導體市場上占有優(yōu)勢。我們非常期待能與中國商用航天伙伴開展合作，為中國航天事業(yè)做出積極貢獻。” Marcello San Biagio表示。
在衛(wèi)星等航天應用中，電子產品的工作環(huán)境非常惡劣，其中包括極端的溫度和各種高能粒子（電子、質子和重離子）發(fā)出的輻射。意法半導體（ST）從二極管和晶體管，到模數轉換器、穩(wěn)壓器，再到傳統(tǒng)的邏輯和接口電路，提供廣泛的航天級產品組合。所有產品都經過專門設計、封裝、測試，并達到了認證機構ESCC（歐洲航天元器件委員會）或QML（認證廠商名單）發(fā)布的航天應用標準。
為了滿足“新太空”衛(wèi)星的更注重成本效益的需求，ST正在調整半導體的設計和量產計劃，以適應新一代經濟型低軌道（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、寬帶互聯網等服務。
▲ST抗輻射塑料封裝方案
Marcello San Biagio進一步舉例說明，針對關注成本的“新太空”衛(wèi)星應用，ST已推出經濟型抗輻射芯片 “LEO系列”，并于最近發(fā)布了九款新產品，包括電源管理、接口、模擬和邏輯芯片！癓EO系列”針對低軌道星座進行了優(yōu)化設計，采用兼顧適當抗輻射性、質量和成本的塑料封裝。ST計劃在未來幾個季度繼續(xù)擴展“LEO系列”的產品陣容，對其產品組合中的標準產品進行抗輻射測試，推出更多滿足低軌道衛(wèi)星要求的芯片。同時將一如既往推出ASIC平臺，并針對新太空飛行任務優(yōu)化平臺的關鍵參數。
ST的低軌道衛(wèi)星LEO新產品系列同樣基于其在支持太空飛行任務方面積累的專業(yè)知識，40多年來從未出現過元器件故障問題。結合其專業(yè)的商用芯片制造經驗，使其產品價格具有市場競爭力，同時魯棒性足以應對低軌道飛行環(huán)境的挑戰(zhàn)，特別是在抗輻射保障方面。
對于商業(yè)航天應用不同的細分領域，挑戰(zhàn)主要集中在產品線較窄，產品存在特殊要求。而就機遇而言，制造方面，ST的產品組合和差異化技術大部分符合航天應用要求，同時還對航天芯片封測廠進行了升級改造；通信方面，對于衛(wèi)星通信有效載荷，ST擁有先進的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有大量可供航空應用篩選的汽車產品、廣泛的抗輻射產品組合和IP，這些都有利于加速 “新太空”專用器件進入商業(yè)市場的時間。
ST航天芯片競爭優(yōu)勢
ST在航天芯片方面的競爭優(yōu)勢主要體現在以下四方面：
第一，保持40多年航天芯片無故障記錄，為航天工業(yè)提供廣泛的抗輻射產品組合。
第二，差異化技術組合：28nm FD-SOI混合信號和射頻芯片制造工藝、65nm混合信號技術、低至55nm的鍺硅射頻和高速模擬芯片技術、IPD射頻濾波技術、BCD-SOI電源管理技術等。
第三，ST過硬的專業(yè)能力，輔以特有的工具和方法，使得客戶定制的優(yōu)化產品可以做到首次流片即成功。
第四，最近ST的供應鏈得到了進一步的加強，增加了引線產品和倒裝芯片的封裝產能和工藝能力，如引線封裝產品，工藝達到了可以處理最高625個焊線窗口的水平。
總體上看，在政策、資本與技術的共同驅動下,商業(yè)航天迎來了強勁的發(fā)展勢頭,盡管2020年全球商業(yè)航天市場受疫情沖擊，市場規(guī)模有所縮減，但并不影響商業(yè)航天新時代來臨。Marcello San Biagio也表示，疫情在一定程度上使ST產品研發(fā)速度有所放緩，也相對延長了供應商的交貨時間，但總體而言，疫情對ST航天業(yè)務影響不是很大。未來ST還將繼續(xù)擴大傳統(tǒng)航天和新太空半導體產品組合，滿足不同的市場需求。
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編輯：zzy 最后修改時間：2022-09-01
