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车载导航为何能实现0.5米精度 神奇晶体精准接收北斗系统终端时钟信号

发布时间:2024年09月29日08:54 来源: 湖北日报

湖北日报全媒记者 张爱虎 通讯员 黄练

“小艺,打开导航,回家。”9月26日,张先生登上自己的新能源车,用语音与车载系统交流。他的车装有北斗卫星导航系统,能实现车道级导航,精度可达0.5米。

“车载导航如此精准,关键在于安装了高精度温度补偿晶体振荡器(简称TCXO),能精准、稳定地接收卫星传输的信号。”泰晶科技市场总监、汽车电子事业部总经理鲁壑解释,这好比收音机接收广播信号一样,是利用物理学的同频共振原理。

北斗系统终端关键器件

进入位于随州曾都区的泰晶科技大楼展厅,两个展柜展示着石英原料、切片、终端产品,只见标号为1610的产品仅芝麻粒大小。“尺寸型号为1.6mm×1.0mm。”工作人员解释。

石英晶体有压电特性,当对石英施加交变电压时,它会产生机械振动。1秒内的振动次数,就是频率。当频率精准、稳定时,就能为日常生产生活服务了。通常,石英晶体振荡器简称晶振,又被称为工业之盐。

但要做到这么小的尺寸,工业生产中绝非易事。泰晶科技有源晶振车间经理介绍:石英从原石切片、研磨、分割、清洗到镀膜、检测、封装,大工序45道,小工序200多道。

“北斗导航的核心是时间测量,高精度时钟器件是北斗系统终端的心脏,能为北斗系统终端提供高精度时钟信号、通信频率基准信号。”泰晶科技总工程师孙晓明解释。

坚硬的石英加工成微米级薄片

TCXO的生产环境苛刻:恒温恒湿,洁净度等级为千级净化室。

一系列防尘防静电措施完成后,湖北日报全媒记者得以进入TCXO的生产车间。在线尘埃粒子计数器显示,室内尘埃数为661个。车间内只见一台台自动化设备有条不紊地忙碌着:先抓取比芝麻还小的晶片放在基座上进行自动组装,随即频率调整、检测等工序一气呵成,包括对产出的晶振进行温度补偿,让其在-40℃至85℃的宽温环境内仍保持频率的稳定性。

石英质地坚硬,要将其切片打磨成微米级厚度、光滑平整的薄片,再用光刻工艺刻出电路与外形,每一步都很难。泰晶科技联合华中科技大学等高校和科研院所攻关,聚集物理、化学、机械等多学科人才,逐一攻克难题。

泰晶科技副总经理、董秘黄晓辉介绍,以前,高精度TCXO主要由日本生产,泰晶科技经过多年追赶,通过工艺、设备优化与技术突破,实现了高精度时钟器件的国产化。公司投资建设光刻车间、独立车规产线,产品向着微型化、高频化、高稳定性发展,在中高端产品上不断满足国产替代大客户定制化、多样化需求。上半年,公司实现营业总收入3.93亿元,归母净利润5739万元,同比增长21.88%。

税收支持助力产业发展

“北斗时钟器件从‘制造’到‘智造’,国家对科技创新的税收支持,是我们不断前进的重要助力。”黄晓辉深有感触地说。

“去年三季度,正值晶振某技术攻克的关键期,企业急需大额研发流动资金支出。”据介绍,去年9月,国家出台了先进制造业企业增值税加计抵减政策,明确允许先进制造业企业按照当期可抵扣进项税额加计5%抵减应纳增值税税额。企业第一时间享受到了200多万元的增值税加计抵减,有效减轻资金周转压力。

据统计,仅2023年,泰晶科技就享受研发费用加计扣除2200多万元。

“通过持续攻关,我们在石英晶片加工技术、核心装备研发等方面取得了重大突破。”黄晓辉介绍,泰晶科技牵头,与武汉大学和多家北斗应用企业成立“北斗导航高精度时钟器件与关键材料创新联合体”,成功开发TCXO、OCXO(高精度时钟模块恒温晶体振荡器)等多个产品,推动北斗导航应用的核心电子器件全产业链国产化,满足智能交通、网联汽车、智慧农业、智能终端、高精度测量等更多新场景需求。

2024年,泰晶科技被认定为国家技术创新示范企业,音叉晶体谐振器入选国家级单项冠军产品。

【责任编辑:杨威】

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