新太空VS传统太空卫星市场将来孰优孰劣？

来源:电子技术应用ChinaAET发布时间:2022-09-04629浏览

商业航天是指采用市场化机制以营利为目的而开展的航天活动，是航天事业发展到一定阶段的必然产物。目前全球航天产业长期保持稳定增长，商业航天已经成为世界航天产业的主要构成和主导力量。据了解，目前商业航天（不含航空电子行业）半导体市场规模大约在10亿~20亿美元的范围内，不同研究机构分析的数据略有不同。

未来卫星市场走向仍是未知数

近年来，国际上以美国SpaceX公司为代表的民营创业公司太空产业如雨后春笋地发展，呈现出航天商业用途和民用的大趋势，通常被称为“新太空”。新太空产业正挑战传统太空产业，从根本上改变了卫星设计、制造、发射和运营的经济体系。以前，航天飞行器市场体量小、专业化程度高，而现在通过快速的商业部署，航天器被越来越多地应用于大型星座中，这些大型星座有时包含数千个单元。随着低成本发射技术的问世，航天业正在加紧部署小型轻量化卫星星座，这些卫星通常在距地球 400公里~ 2,000公里的低轨道 (Low Earth Orbit ，LEO)上运行，专注于满足互联网接入、机载互联网服务及地球观测等应用需求。

为了应对新太空功能和服务的发展，传统航天应用市场的参与者正在开发更强大、更灵活的地球同步卫星。尽管目前小卫星的单颗能力在不断变强，部署成功后在系统可靠性上也更具优势，但其寿命和续航能力有限，在芯片性价比和可靠性方面也不得不做一些妥协。国内某家从事卫星运营服务的企业技术员也曾表示，除了服务年限的差别，地球同步卫星的单颗覆盖面更广，覆盖相同面积所需要的小卫星更多，因此在部署成本上来看，小卫星似乎也不占优势。

“至于新太空和传统太空未来的卫星市场走向如何，孰优孰劣，这仍是未知数，仍存在很多不确定性因素。”意法半导体通用和射频产品部总经理 Marcello San Biagio表示，“为保证灵活性，意法半导体将继续同时为新太空和传统太空市场开发半导体产品。”

商业航天的主要难点

2008年以来，美国太空探索技术公司（SpaceX）、蓝色起源等商业航天企业蓬勃发展，目前已经形成了相当大的产业规模，在全球市场具有很强的竞争力，已经探索出了一条独特的航天产业发展路径。2015年以来，我国航天产业的发展出现了一些明显变化，民营商业航天企业相继成立，资本市场对商业航天的关注度显著提升。近年来，中国政府大力推进“卫星互联网”建设。早在 2020 年 4 月，中国就将“卫星互联网”纳入其“新基建”清单，将卫星互联网确定为国家重要战略目标。2021年4月，中国卫星网络集团有限公司（简称中国星网）的成立，标志着中国卫星互联网产业翻开新的篇章。

近几年，随着国内外形势的变化，商业航天的经济前景、政策环境和投融资环境都发生了显著变化，商业航天的发展实现了快速进步，也面临新的问题。就商业航天半导体市场的发展，Marcello San Biagio认为主要难点在于两方面：

其一，不论是传统航天工业，还是新太空应用，航天产业对于半导体芯片的需求量仍处于较低水平，远低于使半导体行业维持高成本效益所要求的产量；

其二，商业航天应用的要求变得越来越复杂，很难预测新太空与传统航天之间未来的市场演变，以及对航天半导体的需求变化。

ST提供满足航天标准的抗辐射芯片产品

“意法半导体深耕航天工业40余年，拥有久经考验的产品和深厚的专业知识，在航天半导体市场上占有优势。我们非常期待能与中国商用航天伙伴开展合作，为中国航天事业做出积极贡献。” Marcello San Biagio表示。

在卫星等航天应用中，电子产品的工作环境非常恶劣，其中包括极端的温度和各种高能粒子（电子、质子和重离子）发出的辐射。意法半导体（ST）从二极管和晶体管，到模数转换器、稳压器，再到传统的逻辑和接口电路，提供广泛的航天级产品组合。所有产品都经过专门设计、封装、测试，并达到了认证机构ESCC（欧洲航天元器件委员会）或QML（认证厂商名单）发布的航天应用标准。

为了满足“新太空”卫星的更注重成本效益的需求，ST正在调整半导体的设计和量产计划，以适应新一代经济型低轨道（LEO）小型卫星的需求，助力其提供可靠而低成本的地球观测、宽带互联网等服务。

ST抗辐射加固塑料封装方案（图源：ST公司）

Marcello San Biagio进一步举例说明，针对关注成本的“新太空”卫星应用，ST已推出经济型抗辐射芯片 “LEO系列”，并于最近发布了九款新产品，包括电源管理、接口、模拟和逻辑芯片。“LEO系列”针对低轨道星座进行了优化设计，采用兼顾适当抗辐射性、质量和成本的塑料封装。ST计划在未来几个季度继续扩展“LEO系列”的产品阵容，对其产品组合中的标准产品进行抗辐射测试，推出更多满足低轨道卫星要求的芯片。同时将一如既往推出ASIC 平台，并针对新太空飞行任务优化平台的关键参数。

ST的低轨道卫星LEO新产品系列同样基于其在支持太空飞行任务方面积累的专业知识，40多年来从未出现过元器件故障问题。结合其专业的商用芯片制造经验，使其产品价格具有市场竞争力，同时鲁棒性足以应对低轨道飞行环境的挑战，特别是在抗辐射保障方面。

对于商业航天应用不同的细分领域，挑战主要集中在产品线较窄，产品存在特殊要求。而就机遇而言，制造方面，ST的产品组合和差异化技术大部分符合航天应用要求，同时还对航天芯片封测厂进行了升级改造；通信方面，对于卫星通信有效载荷，ST拥有先进的28nm FD-SOI、SiGe-130 和 55nm、IPD、BCD-SOI等电源管理芯片制造工艺；电源方面， ST有大量可供航空应用筛选的汽车产品、广泛的抗辐射产品组合和 IP，这些都有利于加速“新太空”专用器件进入商业市场的时间。

ST法国雷恩工厂（图源：ST公司）

ST航天芯片竞争优势

ST在航天芯片方面的竞争优势主要体现在以下四方面：

第一，保持40 多年航天芯片无故障记录，为传统航天工业提供广泛的抗辐射产品组合。

第二，差异化技术组合：28nm FD-SOI混合信号和射频芯片制造工艺、 65nm混合信号技术、低至 55nm的锗硅射频和高速模拟芯片技术、IPD射频滤波技术、BCD-SOI电源管理技术等。

第三，ST过硬的专业能力，辅以特有的工具和方法，使得客户定制的优化产品可以做到首次流片即成功。

第四，最近ST的供应链得到了进一步的加强，增加了引线产品和倒装芯片的封装产能和工艺能力，如引线封装产品，工艺达到了可以处理最高625个焊线窗口的水平。

总体上看，在政策、资本与技术的共同驱动下，商业航天迎来了强劲的发展势头，尽管2020年全球商业航天市场受疫情冲击，市场规模有所缩减，但并不影响商业航天新时代来临。Marcello San Biagio也表示，疫情在一定程度上使ST产品研发速度有所放缓，也相对延长了供应商的交货时间，但总体而言，疫情对ST航天业务影响不是很大。未来ST还将继续扩大传统航天和新太空半导体产品组合，满足不同的市场需求。