Сергей Мосиенко
Массовый выпуск этих приборов еще не налажен.
Фото Виктора Мясникова
Сегодня развитие ГЛОНАСС является одной из наиболее приоритетных программ Роскосмоса. Система глобальной навигационной спутниковой связи важна для России еще и потому, что в технологическом плане наша страна другого рывка сделать сегодня просто не может. Такой возможностью необходимо воспользоваться, особенно с учетом наших передовых позиций в космосе. Кроме того, подобный рывок позволил бы России поднять собственную электронную промышленность.
Крупнейшие электронные корпорации мира вкладывают миллионы долларов в разработку GPS-чипов – миниатюрных многоканальных приемников спутниковых сигналов, одновременно вычисляющих координаты по этим сигналам. Их стоимость снижена уже до 5 -10 долларов. В 2009 году почти все фото– и видеокамеры крупных производителей будут иметь встроенные GPS-навигаторы, фиксирующие координаты места съемки. На очереди – мобильные телефоны, и ноутбуки. На выставке высоких технологий CeBIT2008 Ганновер (Германия) были показаны GPS/GSM ошейники для собак и кошек.
Но в ввиду того, что в России нет программы развития навигационной аппаратуры пользователей (НАП), всего несколько предприятий РФ сегодня могут предложить ГЛОНАСС-модули (OEM) для разработчиков НАП. Сегодня миллиарды рублей тратятся на космический сектор программы ГЛОНАСС, а НАП внимание уделяется значительно меньше. Ждать, что коммерческие фирмы инициативно примутся разрабатывать и производить НАП, не стоит.
ОТЕЧЕСТВЕННОЕ – УВЫ, НЕ ОТЛИЧНОЕ
Первая проблема кроется в самой спутниковой группировке ГЛОНАСС. Пока система полноценно и гарантированно не начнет работать, никто деньги вкладывать в НАП не будет. Таким образом, до 2010 года еще есть время. Пока же на 31 мая 2008 года работали 13 навигационных спутников (3 на техническом обслуживании) из минимально необходимых 24.
Вторая проблема – проектирование ГЛОНАСС-чипов. Сегодня их в России нет. Отечественные дизайн-центры не в состоянии конкурировать с зарубежными, разработчики которых работают на проектных нормах 0,09–0,065 мкм и ниже. Это важно для того, чтобы получить ГЛОНАСС-приемник типа «Система в корпусе» или, по международной терминологии, «Sуstem in Package» (SiP). Ведущие мировые электронные компании давно уже работают с GPS-чипами на основе сверхбольших интегральных схем (СБИС) типа «Система на Кристалле» («System on Chip» – SoC).
Для России пока вообще рано говорить даже о ГЛОНАСС-приемнике типа «Система в корпусе». Требования миниатюризации при возрастающем уровне сложности микросхем выводят СБИС типа «Система на кристалле» (SoC) и «Система в корпусе» на передовые позиции полупроводниковых разработок. Приборы SiP осуществляют системное функционирование нескольких кристаллов внутри одного корпуса. Кристаллы располагаются на одном уровне или один над другим, дополняются пассивными или иными необходимыми компонентами и образуют целые интегрированные модули в одном корпусе, осуществляющие полноценное функционирование конечного продукта.
В 2008–2009 годах от ГЛОНАСС/GPS спутникового навигационного приемника (СНП) требуется невысокая потребляемая мощность (несколько десятков милливатт), высокая производительность и низкая стоимость, что невозможно получить методом разработки СНП на основе схем программируемой логики (ПЛИС), которые используют многие российские компании. Существующие ГЛОНАСС/GPS-приемники имеют большие габариты, которые не позволяют разработчикам НАП создавать устройства для мобильных приложений.
Третья проблема ГЛОНАСС/GPS-приемников – отсутствие у российских дизайн-центров собственных ГЛОНАСС/GPS навигационных процессоров, которые составляют основу любого приемника. Все западные компании широко используют так называемые IP (Intellectual Property) – блоки. Они являются основными для всех передовых радиоэлектронных компаний, которые занимаются разработкой электроники.
Как правило, большинство GPS-приемников имеет высокопроизводительный процессор ARM7TDM1, который решает задачи поиска ГЛОНАСС и GPS сигналов, следит за ними, решает навигационной задачи, и интерфейс с внешними устройствами. В России так и не появилась IP-индустрия, которая позволила бы выйти на мировой рынок не с поделками на ПЛИС, а собственными процессорами и другими элементами микроэлектроники.
ПОСЛЕДСТВИЯ УПАДКА
Четвертая проблема – технологическая. При проектировании ГЛОНАСС/GPS-приемников в России есть только опыт проектирования чипов с технологией 0,18–0,13 мкм. Сегодня все существующие ГЛОНАСС/GPS-приемники (РИРВ, ЗАО КБ НАВИС, Ижевский радиозавод, ФГУП НИИМА ПРОГРЕСС) спроектированы на типовых радиоэлектронных компонентах (РЭК), при использовании которых невозможно получить технические характеристики, аналогичные GPS-приемникам.
Ни на одном предприятии России невозможно производить ГЛОНАСС-чип по технологии 0,09 мкм. Таких предприятий в России просто нет. А производить ГЛОНАСС-чипы для наших снарядов, ракет и других важных составляющих оборонного комплекса России ни одна зарубежная фабрика не будет. Заявления некоторых российских компаний в СМИ, что китайские компании могут наладить быстро производство ГЛОНАСС/GPS чипов, просто ошибочны.
Пятая проблема – производственная. Предприятия Роскосмоса (РИРВ, ФГУП РНИИ КП, ФГУП НИИ КП) вряд ли осилят не свойственное им производство массовой гражданской ГЛОНАСС-продукции. Кроме того, сегодня ни один российский завод бывшего Роспрома не в состоянии наладить массовый выпуск (от 500 000 штук в месяц) ГЛОНАСС-оборудования (мобильные навигационные терминалы, навигаторы и т.д.), так как не отвечают современным требованиям микроэлектроники, высок процент брака (до 10%), низкое качество и т.п. Поэтому говорить в 2008-2009 годах о 20 млн. штук ГЛОНАСС-приемников пока рано. Предлагаемое в 2008 году на рынке России ГЛОНАСС-оборудование имеет высокую цену, которую нельзя сравнить с ценой GPS-оборудования.
Шестая проблема – системная. Сегодня ГЛОНАСС/GPS-приемники необходимы не только для того, чтобы показывать пользователю местоположение, но они важны для мобильных приложений (мобильные телефоны, PDA).
Актуальной является задача интеграции ГЛОНАСС-приемника с GSM/TETRA/WiMAX–модемами, которые могут передавать полученные данные от спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС и GPS в центры оперативного мониторинга (ЦОМ).
Драматический упадок отечественной промышленности производства средств связи привел к исчезновению целого спектра конкурентоспособных разработок и изделий, в том числе GSM/TETRA/WiMAX-модулей. Еще более печально, что Россия вообще отстала на многие годы от мировых производителей по проектированию и производству микрочипов для GSM/TETRA/WiMAX-сетей. Передовые компании, такие как Motorola, Intel, Nokia, давно уже предлагают на рынке микрочипы SoC для GSM/TETRA/WiMAX-модулей. Декларируемое в СМИ производство в России GSM/TETRA/WiMAX-оборудования состоит в том, что покупаются зарубежные чипы и на их основе собираются устройства (в том числе для МО РФ).
В 2008 году в России нет так называемых «центров оперативного мониторинга» (ЦОМ) федерального масштаба, которые представляют из себя замкнутую архитектуру сетевого и телекоммуникационного оборудования cо специальным программным обеспечением, способным в режиме реального времени обрабатывать большие массивы запросов на сопровождение, например, воинских колонн или эшелонов в интересах МО РФ, МЧС и других ведомств от мобильных навигационных терминалов в огромных базах данных. Опыта интеграции подобных ЦОМ для Минобороны, ФСБ, МИД, МВД, МЧС РФ ни у одного системного интегратора в России нет.
Логично ожидать, что заказчиком разработки «чипов – устройств – систем» станет государство в лице госкорпораций. Однако для этого необходима политическая воля. Для внедрения НАП ГЛОНАСС в России нужны не только политические решения в пользу тех или иных ведомств и фирм, а технико-экономические обоснования. Ошибки здесь дорого будут стоить.
ВЫВОДЫ
У большинства российских компаний отсутствует опыт проектирования СБИС типа «Sуstem in Package» (SiP), а только использование СБИС в ГЛОНАСС/GPS-приемнике можно решить все перечислены проблемы.
Как правило, пользователи ждут законченных решений, которые позволят использовать ГЛОНАСС-приемники в таких приложениях, как слежение за домашними животными, автомобилями и детьми. Для того, чтобы справиться с подобными задачами, важно иметь не только законченный ГЛОНАСС-чип, но и целую систему, которая выключала бы в себя GSM/GPRS или WiMAX-приемопередатчик, микроконтроллер, к которому возможно подключение различных сенсоров, позволяющих фиксировать различные данные (например, температуру тела, удары и т.п.). Пока же некоторые российские компании, не имея опыта проектирования СБИС, делают громкие заявления в СМИ, по выпуску СНП ГЛОНАСС/GPS, не понимая, что процесс проектирования электронной аппаратуры с СНП имеет мультидистиплинарный характер, т.е. требует использования подходов к проектированию СНП из широкого спектра электроники.
Кроме того, сегодня требуется не только создать ГЛОНАСС-чип, сегодня требуется решить задачу типа: «микрочип – устройство – система».
Только такой подход, на мой взгляд, может возродить российскую электронику, начав с реализации ГЛОНАСС-чипа. Только такой подход позволит накопить опыт проектирования чипов технологических размеров 90 и 60 нм, создать школы профессионалов в области проектирования и программирования. Получить опыт производства микросхем с размерами 90 и 60 нм на российских предприятиях и освоить выпуск готовой продукции, которая уже в 2010 году может быть конкурентной на мировом рынке.
Дарья Гармоненко