2月22日，大年初六。俯瞰柴达木盆地西缘的千里戈壁，站立着一个小小的身影。一名叫王峰的地质探测员，手握手机缓缓举向天空。
手机屏幕上的卫星图标从灰色变为绿色，随着一声短促的“连接成功”提示音，他对着听筒一字一字地说道:“指挥部，03号勘探点样本采集已完成，一切正常。
此刻，记者正在千里之外的城市指挥中心，他的声音清晰浑厚，正通过距地数万公里的天通卫星，跨越无人的荒漠与山川，实时传回指挥中心。
而这一声回复，就依托一枚小小的芯片。这枚芯片突破了低功耗、小型化、高灵敏度的核心技术瓶颈，在极端荒漠、无地面信号的无人区环境下，依然能实现稳定、低时延、高可靠的卫星语音与数据通信，把原本笨重、专用的卫星通信设备，浓缩进一枚铅笔头大小的芯片中，真正实现“手机直连卫星、无人区实时通联”，将无人区通信技术向前迈进了一大步。
近日，西部科学城重庆高新区辖区企业中电科芯片技术股份有限公司(简称“电科芯片”)传来喜讯，其为高端手机自主研发的双模语音卫星通信射频基带一体化SoC芯片已成功量产并配套上市，并提供北斗短报文SoC芯片，以更小尺寸更低功耗，将智能手机与卫星间的通讯变为通途。
这标志着我国在卫星通信芯片领域迈出了自主化、产业化的重要一步，中国手机用上“中国芯”连接“中国星”，万里通讯无盲区的愿景，正照进现实。
01
手机通卫星：背后一颗“中国芯”
新春佳节，浓浓的“年味”洋溢在科学城各个角落，但有这样一群人，他们正在为更多的“团圆”故事，攻坚克难。
记者在电科芯片实验室看到，工程师们正在对一批即将交付的卫星通信芯片进行最后的可靠性测试。这些芯片体积虽小，却承载着让手机在无地面网络信号的荒漠、海洋、深山等环境中，依然能够通过卫星网络发送紧急消息、拨打卫星电话的重任。
“这颗芯片，可以简单理解为手机与卫星之间的‘翻译官’和‘联络员’。”项目核心负责人李家祎一边向我们展示芯片，一边说道，它需要完成复杂的信号处理，将语音、文字等原始物理信息转换成适合通过卫星传输的形式，并克服长距离传输、高速移动带来的信号衰减、多普勒频移等一系列严峻挑战。
据了解，天通卫星系统是中国自主建设的卫星移动通信系统，2020年，随着天通一号02星进入预定轨道，开始实现为中国及周边、中东、非洲等相关地区，以及太平洋、印度洋大部分海域用户，提供全天候、全天时、稳定可靠的话音、短消息和数据等移动通信服务。
但卫星上天后，如何让卫星电话降低成本、延长通话时间，成为大众也可以使用的常态化功能，是横亘在电科芯片面前的一道难题。
李家祎接着说道，卫星通信功能并非新鲜概念，但专业的卫星手机成本动辄几万十几万。所以，如果有一枚专门的手机芯片，让智能手机就能实现卫星通信功能，在很大程度上就降低了普通大众使用卫星通讯的成本。
▲电科芯片。资料图
但与传统专业卫星手机芯片方案相比，应用于智能手机的卫星通信芯片在在体积、成本、接收灵敏度和功耗控制上要求都极为苛刻。“它需要突破智能手机存在的外型轻薄、天线效率低、信号干扰强等局限，同时还要严格控制功耗，不能拖累手机整体的续航。”李家祎说。
于是，一场与时间赛跑的技术攻关就此展开。
02
4.7mm的毫厘之争 约是一个铅笔头粗细
在消费级手机上大规模应用卫星通信，是近几年兴起的新趋势，但市面大多是在手机芯片上搭载通信功能，没有一款专门的卫星芯片。
“早期，相关芯片方案几乎全部依赖海外供应商，不仅成本高昂，而且在特定功能定制、供应链安全上也存在风险。”业界分析师指出。国产芯片要“上车”难，要“上天”并与消费电子结合，挑战更是几何级数增加。
一方面，技术门槛高，需要跨越航天与消费电子两大领域的技术融合；另一方面，手机越来越轻薄，芯片尺寸必须缩小，而芯片缩小后，功耗也需要同步降低，来减少手机的耗电量，而且还必须在灵敏度指标上做大幅优化。
这意味着团队必须要做大量的技术创新。李家祎带着我们来到了他们的实验室，展示了当时的各种方案，他说道，那段时间，我们提出了可重构多模收发、射频基带一体化设计技术、高灵敏度快速捕获设计等多种新的方案，并与手机终端厂商联合攻关，优化创新资源，才攻克了一个又一个的技术难题。
“最难的阶段，是我们需要在实验室里模拟出各种近乎‘变态’的极端场景——高温场景下的能耗比、极寒环境中的续航、骤冷骤热的温差下，芯片都必须保证通信链路不断。”李家祎回忆道。无数个日夜的测试与调优，才换来了芯片在真实场景下的稳定表现。
▲SoC芯片。杨熙 摄
最终，双模语音卫星通信射频基带一体化SoC芯片流片成功，达到4.7mm*4.7mm尺寸，差不多是接近铅笔头粗细的小小正方形，比市面上同类芯片在尺寸上缩小近20%，累计可待机时长达170个小时。
03
“中国芯”与“天上星”紧密相连
“让每一部中国手机，在需要的时候都能连接祖国的卫星。”这不仅是技术目标，更是一份产业使命感。随着我国卫星系统全面建成、低轨卫星互联网星座加速部署，天地一体的网络基础设施日益完善，也为通讯、集成电路等行业带来了空前广阔的市场机遇。
作为国内集成电路产业的重镇，重庆将卫星互联网及应用作为重点发展方向进行培育，围绕卫星通信，从芯片设计、功率器件，到卫星信号射频处理、终端天线制造等环节，一批企业正在形成联动。而电科芯片所在的西部科学城重庆高新区，正积极推动从芯片设计、制造到终端应用、运营服务的卫星通信产业链集聚。
▲电科芯片测试间内科研人员正测试芯片。雷键 摄
“这颗卫星通信芯片的成功，不是终点，而是一个新的起点。”电科芯片相关负责人看着这枚小小芯片，坚定地说着。目前，团队已在着手研发下一代性能更强、集成度更高、功耗更低的芯片，并探索其在物联网终端、车载应急通信、穿戴设备等更广阔领域的应用。
“消费级卫星通信芯片的赛道刚刚开启，未来的竞争将是技术、成本、生态的综合比拼。”行业观察家认为，此次突破证明了中国芯片企业有能力在前沿消费电子集成领域与国际巨头同台竞技。接下来，如何进一步降低成本、提升性能、丰富应用场景，并构建起从芯片到终端到服务的完整良性生态，是持续发展的关键。
电科芯片相关负责人信心坚定：“未来可期，从车规芯片到卫星通信芯片，每一次攻坚都在增强我们的‘芯’实力。我们会继续深耕，让更多关键领域的‘中国芯’跳动起来，不仅服务于中国制造，更赋能全球科技产业。”
可以预见，随着更多“中国芯”成功“上天入地”，中国在高端芯片领域的自主创新之路将越走越稳，将为科技发展注入更多智慧与稳定力量。
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