半导体行业专家池宪念告诉《中国电子报》记者,低空经济中使用的芯片可能需要更加注重以下几个方面:一是抗干扰性,空中环境可能比地面更为复杂,需要更强的信号处理能力和抗干扰设计。二是低功耗,无人机受限于电池容量,因此芯片需要更高效的能耗管理。三是体积与重量方面,由于空间和载重限制,这要求芯片在不牺牲性能的前提下,要尽可能小型化和轻量化。四是实时数据处理能力,无人机需要实时处理大量数据,包括传感器数据、图像数据和通信数据等,以确保无人机能够快速响应各种情况。五是环境适应性,无人机芯片需要在各种环境条件下稳定运行,需要能够承受更广泛的温度范围和更高的振动冲击。
细分到芯片种类,随着低空经济的深入发展和应用场景的不断丰富,需要通信芯片具有更高带宽与更低时延,为支持实时高清视频传输、海量传感器数据回传以及远程实时控制,通信芯片需提供更高的数据传输速率和更低的通信时延,在保证性能的前提下,降低能耗,延长飞行器的续航时间,以保证飞行器的高效运作和精确控制。此外还需要具备更强的抗干扰能力,在低空飞行环境下,信号干扰问题更为突出,包括大气条件变化、建筑物遮挡、电磁环境复杂等。因此,通信芯片需要具备优异的抗干扰能力、稳定性和高可靠性,确保在复杂恶劣环境下的可靠通信。
池宪念表示,针对低空经济的通信芯片还应具备多模式通信能力,为了适应不同的应用场景和需求,通信芯片需要支持多种通信标准和协议,包括但不限于5G/6G、Wi-Fi、蓝牙、卫星通信等,实现灵活的网络接入和多网络协同工作。
此外,无人机等低空飞行设备对能源效率的要求越来越高,电源管理芯片如何在保证性能的同时,通过低功耗设计来延长设备的续航时间就成了关键。
专家告诉记者,电源管理芯片需要在转换电能时尽可能减少能量损耗,使用高效率的转换技术,如同步整流、软开关技术等,可以显著降低转换过程中的功耗。还可以通过智能算法和传感器监测无人机的能源使用情况,根据无人机的工作状态,实时调整电源管理策略。例如,在飞行过程中,当负载需求较低时,可以关闭部分系统,降低电压以减少功耗;在需要高负载时,再提高电压以满足需求。
此外,电源管理芯片需要与电池管理系统紧密配合,优化电池的充放电过程。通过精确控制电池的充放电,可以延长电池的使用寿命,提高整体能源效率。并且要设计有效的热管理系统,确保电源管理芯片在高效运行时不会过热。使用热管、散热器等技术,将芯片产生的热量有效导出,保持芯片在最佳工作温度。
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芯片设计面临挑战孕育新机遇
当下,很多芯片公司都已经开始涌入低空经济这一“蓝海”,面对低空经济提出的挑战,各大企业不断攻坚克难,拿出了全新的产品填补市场空缺。
此前,飞腾科技与中电互联发布了“基于飞腾芯片的工业级无人飞行控制器核心控制及低空数据链安全可信系统”,据了解,该系统基于飞腾腾珑E2000D双核嵌入式芯片,后者是飞腾面向新一代工业互联网及物联网应用场景下,开发的一款低功耗、高算力、高性能CPU芯片,广泛应用于数据采集、数据通讯、数据计算以及存储等场景,可有力提升工业级无人机飞行可靠性、复杂环境适应性及抗电磁干扰能力,目前已在陕西省、延安市等地区项目中得到应用。
瑞芯微和联芯也已经推出了适用于无人机的芯片产品,并在实际项目中得到了应用验证。这些芯片产品不仅提升了无人机的性能,也为低空经济的发展注入了新的动力。芯讯通表示,其高算力模组SIM9650L可助力飞行器处理计算任务,满足低空经济算力需求。成都华微表示,目前公司的产品广泛应用于特种领域,涉及电子、通信、控制、测量等技术范畴。公司芯片主要为通用性芯片,从技术角度看,可以覆盖低空经济领域的应用需求。
尽管当前的低空经济还处于发展的初期,芯片产业在性能、成本、安全、标准等方面,仍面临很多的挑战,但随着我国政策支持力度逐渐加大,以及各大企业的不断努力,芯片的更新迭代将成为低空经济腾飞的关键推动力之一。