2782
编者按：低空经济作为战略性新兴产业之一，科技含量高、创新要素集中，具有产业链条长、应用场景复杂、使用主体多元、涉及部门和领域多等特点以及明显的新质生产力特征，2030年低空经济有望形成万亿级市场规模。中国电子报特推出“低空经济发展五问”系列报道，从政策、技术、产品及应用等多维度深度解析低空经济发展现状、趋势、瓶颈。敬请关注。
今年以来，各地掀起加速发展低空经济的热潮，四川、江苏、广州纷纷加速出台相关政策，开启低空经济卡位战。其中，以无人机和eVTOL为主要形态的低空经济对芯片的需求极大，而且所需芯片的种类众多。在各地政策中，芯片产业作为低空经济腾飞的关键一环被重点提及，各地政府给予芯片企业多项福利政策，各大芯片企业都积极涌入这一创新赛道。
低空经济所需芯片种类繁多
低空经济作为当下新质生产力的典型代表之一，在政策引导和科技进步的双重推动下，正在快速崛起，无人机和通航企业数量增长显著。中国民航局发布的数据显示，截至2023年底，全国范围内已注册通航企业数量增长至690家，运营的航空器数量达到2900架，国内注册的无人机数量已达到126.7万架，同比增长32.2%；运营无人机的企业数量也增至1.9万家，市场规模持续扩大。赛迪研究院此前发布的《中国低空经济发展研究报告（2024）》显示，根据测算，2023年中国低空经济规模达5059.5亿元，增速达33.8%，预计2026年，我国低空经济规模有望突破万亿元大关。
随着低空经济各类产品的数量不断增加，类型不断丰富，对于芯片的用量和技术要求也水涨船高。
据了解，就低空经济产业中的民用无人机而言，需要涉及起码11种芯片。例如，用于实现无人机与地面站或其它无人机之间无线通信的通信芯片；用于管理无人机的电力系统，包括电池充电、电压转换等的电源管理芯片；用于处理飞行控制算法、图像识别、路径规划等任务的处理器芯片；还有包括GPS/GNSS定位芯片、惯性测量单元（IMU）、气压传感器、温度传感器、湿度传感器等传感器芯片可以用于监测飞行器的状态和环境条件，以及光谱传感器、风速和风向传感器、空气质量传感器等用于拓展不同应用场景的特定传感器芯片。这些芯片支持着无人机最核心的飞行管理与控制系统（飞控系统），相当于无人机系统的“心脏”，对无人机的稳定性、数据传输的可靠性、精确度、实时性等都有重要影响，对其飞行性能起着决定性作用。
中国航空器拥有者及驾驶员协会秘书长陈国华表示：“以无人机和eVTOL为主要形态的低空经济是高度自动化、智能化的体系，对芯片的需求极大，其中，通信芯片主要用于实现设备间的信息传输和数据处理，通信类的芯片包含无线收发器芯片组（射频芯片）、5G调制调解器芯片组、卫星通讯芯片组、数据链路芯片组等，这些都是保障飞行必须的功能，几乎涵盖了低空飞行器运行的所有应用场景。”
此外，低空经济的发展不仅推动了无人机芯片的需求，为了保障低空经济的通信需求，预计将有大量5G-A基站得到部署，其数量级有望达到百万级别，其中约70%的基站将由现有的5G基站进行改造升级，这也将显著增加对基站芯片的需求。
低空经济提出“芯”要求
无人机和eVTOL等低空经济产品对于芯片的要求，并不像我们使用的手机和电脑，需要过于高端的芯片。北航无人系统研究院工程师杨炯表示，一架无人机中绝大多数都是低端芯片，需要的中高端芯片很少，但民用无人机追求高性能、小体积、低功耗，对芯片也提出了很多新要求。
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。
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。
作者丨许子皓编辑丨张心怡美编丨马利亚监制丨赵晨
下载ECAD模型
