为什么中国一定要发展“星链”？

3月3日，由埃隆·马斯克创立的美国太空探索技术公司SpaceX 再发射47颗星链Starlink卫星。在俄乌问题中，马斯克响应乌克兰要求，用“星链”（Starlink）支持在乌启动卫星互联网服务。

实际上，不仅包括马斯克的SpaceX星链计划，英国通信公司Oneweb、亚马逊Kuiper、加拿大Telesat、波音等选手相继规划了卫星发射计划。若这些方案得以实施，未来五年内将有 20000 余颗低轨卫星进入太空。

星链——低轨卫星组网

低轨卫星是人造地球卫星的一种，是环绕地球运行的无人航天器，传输信号通过无线电传播。

低轨卫星组网相对传统的高轨卫星有着成本低、时延短、损耗小的优势，而其覆盖范围和建设效率远远大于地面5G通信基站，可替代GPS的稳健且精确的导航。

如果某天GPS系统出现故障或遭到攻击，给全球诸多重要业务带来灾难性的中断，那么许多国家一天的损失将超过10亿美元。

但是如果利用数目众多、离家更近的近地轨道卫星，不但可以实现50毫秒以内的延时，接近地面光纤网络速度，还可以精准定位。

马斯克的“星链”，就是三层卫星网络分别位于距离地面340千米、550千米和1150千米的轨道上，最终使所有卫星联成一个巨大“星座”，提供覆盖整个地球（包括南北极）的全天候、高速率、低成本的卫星互联网服务。换言之，就连极地、沙漠、大洋、岛屿等偏远地区也能拥有稳定的网络。

卫星通信比地面通信开启的时间更早，在美国1963年发射第一颗GEO通信卫星syncom－3时就开启了卫星通信的第一次试验。

发射卫星需要占据大量轨道资源，然而低轨的轨道资源有限，国际上依照“先占先得”原则，先发者将占据大量轨道资源，每个竞争者都明白：必须要比对手行动得更快，才能占领最理想的轨道平面。

当天上的卫星足够多后，原本随意发射航天器的太空将缩小成为窗口，发射的时间和地点都将成为一种有限的资源，后发国家想将航天器发射上太空将更加困难。

所以中国更需要在卫星互联网上发力研究。在两会期间，全国政协委员、北京航空航天大学教授张涛表示，要建设高中低轨卫星协同组网、天地网络深度融合、空天地海一体化的网络，尽快尽早布局中国版“星链”卫星互联网。

为何要加强中国版“星链”？

对于为什么低轨卫星会兴起，清华大学陈山枝教授表示，一是卫星发射技术进步；二是通信技术进步；三是卫星制造技术的进步、材料、电源及加工技术的进步；四是集成电路技术的进步。

卫星是将地面铁塔平台上的基站搬到空中的卫星平台。

从通讯角度看，下一代面向消费者的高端手机，将可能具备卫星通讯的功能——通过支持卫星通讯的公司。另外，随着物联网的发展，由“人与人”的连接，升级为“人与人、人与物、物与物”的全空间连接。

从防御性来看，“星链”很难和军事用途做分割。星链计划在战场上还可以对目标进行长时间观察，能够实时通过高精度画面直接将信息传输给指挥所，可以对导弹进行实时控制，直到完成精确打击。也就是说，依赖星链卫星的导弹造价会大大降低。

美军指挥官James Dickinson认为：“大型卫星群或这种扩散式架构，战场能提供更大容错空间和带宽流量，因此美国政府也在思考如何战时将民间低轨卫星纳入军事应用。”

中国在这场空间资源竞争和6G时代中需要占据主动。

各国发展“星链”对哪些半导体产业链有影响 ？

卫星的制造、发射、通信、导航，都需要关键的芯片技术参与。

低轨卫星互联网已经构造出了一个上下游紧密关联的产业链，产业链的上游主要是电器元件及材料、燃料厂商，产业链的下游主要是企业、政府、高校、军队以及个人等终端用户，产业链的中游主要分为卫星制造、卫星发射、地面设备制造和卫星运营及服务四个环节。

地面设备业和卫星制造业中，核心包含FPGA、功率放大器，基带，射频，DSP，陀螺仪，角加速度传感器，SOC等，叠加商用芯片低成本小体积高质量需求，可见芯片作为关键一环技术不断演进助力商用卫星产业快速发展。

与传统卫星不同，商用卫星更强调商用性，追求更低廉的发射成本、更小的芯片尺寸、更高的芯片质量。以FPGA芯片为例，FPGA可以实现小卫星在轨功能重构与更新。

紫光国微在集成电路的主要领域包括：智能安全芯片业务、特种集成电路业务、FPGA 业务和半导体功率器件业务。其中，特种集成电路持续深耕产业链，公司 2021 上半年特种集成电路营收达 13．70 亿，同比增长 69．91％。

复旦微在国内最早推出亿门级FPGA。亿门级 FPGA 基于 28nm 工艺制程，PSoC 采用 28nm 工艺制程，目前已经研发成功，内嵌大容量 eFPGA 模块，并配置 APU 和多个 AI 加速引擎，可广泛用于高速通信、信号处理、图像处理、工业控制等应用领域。

振芯科技，AD／DA、基带芯片企业，传统卫星通信设备、北斗设备供应商。产品覆盖北斗导航全产业链及自主高端元器件领域，目前主营业务为北斗芯片设计及终端集成、北斗服务运营、电子元器件设计、安防监控四大板块，在北斗芯片及电子元器件领域公司拥有核心技术，且国内率先研制出自主北斗射频、基带芯片及高性能DDS器件。

华力创通，先后参与完成了北斗导航、天通卫星通信等国家重点专项任务，组织开展了国产飞机卫星导航、卫星通信机载设备的研制。其研发的卫星移动通信系列芯片采用SOC架构，采用先进的工艺设计，具有低功耗、集成度高、功能组件全的特点。芯片集成天通卫星移动通信、北斗／GPS定位为一体，实现通信和导航一体化设计。

宇航级芯片

航天器上使用的芯片，被喻为‘卫星大脑’，要经受太空严酷环境的考验。

包括卫星、航天飞机、空间站等在内，游弋在太空中的各种人造飞行器，其内部都含有各类芯片、器件、板卡等大量电子设备。

由于在太空中，存在着大量的高能粒子和宇宙射线。这些粒子和射线会产生辐射效应，严重影响芯片工作。因此，宇航级芯片的技术标准远在军工级之上。而目前市场中能够流动的都是消费级芯片，宇宙级芯片早已被西方禁用。

并且，宇航级芯片在生产过程中，要使用特殊的晶圆制造、加固、封装等工艺来达到严苛的设计标准。

因此，宇宙级航天芯片只能依靠中国制造。

2021年9月，我国首款宇航级存储控制器芯片正式发布。该芯片由西安艾可萨科技有限公司（EXA Tech）与西安微电子技术研究所合作设计、自主研发，采用宇航级SSD存储控制器芯片框架结构，具有多接口、抗辐照、高可靠等优势，适用于宇航任务中高可靠、大容量数据的存储应用，为航天器提供智能信息系统提供解决方案，努力构建太空数据中心。

康拓红外也在投资者平台表示，公司宇航级芯片已在低轨移动卫星领域取得应用。

化合物半导体

化合物半导体在低轨道卫星供应链中含金量较高，以砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）等化合物为代表的化合物半导体材料，使半导体材料进入光电子领域，主要用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件，也是制作高性能微波、毫米波器件的优良材料，广泛应用在微波通信、光通信、卫星通信、光电器件、激光器和卫星导航等领域。

国内具备一定的化合物半导体技术和产业储备。中科院、中电科下属研究所依托军工等市场积累了技术和人才，通过技术转化成立了中科晶电、海威华芯等企业，并且在基站用GaN射频器件领域具有技术领先性。

国内现有中电科13所、55所的军品生产线，中科院半导体所等研究机构的科研线，以及三安集成、海威华芯、能讯半导体等民品生产线。

毫米波芯片

卫星通信主要是基于毫米波通信频段，其通信的核心是毫米波通信组件及芯片。

毫米波芯片技术升级有效提高卫星集成度。卫星通信要实现在低轨毫米波传输，并使得到达地面的波束拥有更高的增益，必须使用相控阵技术，主要通过控制发射波束的方式来集中能量，降低在大气传输过程中的损耗。

去年2月，中国电科38所发布了一款高性能77兆赫兹毫米波芯片及模组，在国际上首次实现两颗3发4收毫米波芯片及10路毫米波天线单封装集成，探测距离达38．5米，刷新了当前全球毫米波封装天线最远探测距离的纪录。

该领域中电科旗下研究所实力较强，民营企业中和而泰子公司铖昌科技的毫米波技术有一定稀缺性，中长期将受益低轨卫星建设。

中国虽迟但到

我国多个国家队也早已制定了类似的“星链”计划，就在马斯克推出星链计划的2015年，中国航天科技和中国航天科工两大集团也相继抛出了自己的低轨通信项目“鸿雁”星座系统和“虹云工程”。

前者由300颗低轨道小卫星集结而成，后者由156 颗低轨卫星联袂构图，两个系统计划将于2023年建设完成；另外，我国还有“银河Galaxy”计划，该计划由民营企业推动，总共发射2800颗低轨互联网卫星。作为未来抢占卫星互联网阵地的战略之举，中国已向ITU提交了包含建设两个“国网系统”（GW）的低轨道星座与频谱申请，总共可布局卫星总量12992颗。

从2000年中国建成北斗一号系统，到今年6月预计完成万众瞩目的北斗三号系统，我们花了20年时间打造出我国完全自主可控的全球导航卫星系统，而美国的GPS卫星导航系统交付运营是在1994年。

在低轨道卫星的布局上，中国正奋勇向前。

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