2022年我國芯片原子鐘行業(yè)市場現(xiàn)狀分析：通信、衛(wèi)星導(dǎo)航等應(yīng)用前景廣闊

2022年我國芯片原子鐘行業(yè)市場現(xiàn)狀分析：通信、衛(wèi)星導(dǎo)航等應(yīng)用前景廣闊

一、概述

CPT原子鐘是利用原子的相干布局囚禁原理而實(shí)現(xiàn)的一種新型原子鐘，由于不再需要微波諧振腔，因此可以做到真正的微型化。CPT原子鐘被認(rèn)為可以集成到一個芯片上，因此也被稱為芯片尺度原子鐘chipscaleatomicclock（CSAC)），國內(nèi)也稱之為芯片級原子鐘，是迄今為止能夠用電池供電長時間工作的唯一的一種原子鐘。美國商品化的CPT芯片原子鐘實(shí)際尺寸為16毫米，穩(wěn)定度2E-10。它在導(dǎo)航定位、計時、同步通信等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

二、應(yīng)用市場分析

原子鐘是現(xiàn)代量子力學(xué)和電子學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物，它利用原子不同能級之間躍遷所發(fā)射或吸收的電磁波頻率作為標(biāo)準(zhǔn)，具有高準(zhǔn)確和高穩(wěn)定的特點(diǎn)。根據(jù)原子鐘所選取的原子種類不同，原子鐘可分為氫原子鐘、銫原子鐘、銣原子鐘等。其中，CPT原子鐘具有微型化、低功耗特點(diǎn)，精度與銣原子鐘相當(dāng)。

原子鐘的主要類型

類型

特點(diǎn)

發(fā)展?fàn)顩r

氫原子鐘

頻率穩(wěn)定度可達(dá)10-16；頻率準(zhǔn)確度較銫鐘略差；體積較大

氫鐘主要應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室原子時標(biāo)系統(tǒng)，以及航天測控、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等領(lǐng)域。國際上批量生產(chǎn)氫鐘的單位有KVARZ公司、Symmetricom公司和T4Science公司，我國上海天文臺實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化氫原子鐘的小批量生產(chǎn)

銫原子鐘

頻率準(zhǔn)確度高；頻率穩(wěn)定度高，無頻率漂移

國際上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的有Symmetricom公司、OSA公司等，我國工程用銫鐘全部依賴進(jìn)口，許多重要領(lǐng)域急需的銫鐘只能采用衛(wèi)星馴服高性能銣鐘的方式來代替，系統(tǒng)性能受到限制。我國近來加大了銫鐘研究支持力度，北京大學(xué)、天奧電子等單位于2007年開始進(jìn)行光抽運(yùn)銫鐘研究工作，其中天奧電子完成了激光抽運(yùn)小型銫原子鐘樣機(jī)研制，將實(shí)現(xiàn)銫鐘的工程化和產(chǎn)業(yè)化

銣原子鐘

體積小、重量輕、功耗低；環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)；應(yīng)用廣泛

國際上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的有Symmetricom公司、FEI公司，SpectraTime公司等，國內(nèi)從事銣原子鐘研究的主要有北京大學(xué)、武漢物數(shù)所、航天203所和天奧電子等單位。其中，天奧電子是我國主要的銣原子鐘生產(chǎn)企業(yè)，擁有國際先進(jìn)的原子鐘生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備，推出了滿足電信、航空、航天及國防應(yīng)用的系列化銣鐘，處于國際先進(jìn)水平

CPT原子鐘

微型化、低功耗；精度與銣原子鐘相當(dāng)

CPT原子鐘是美國DARPA計劃支持的十大技術(shù)之一，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)1立方厘米、10mW功耗的芯片原子鐘，并大規(guī)模應(yīng)用。目前，國際上僅有美國的Symmetricom公司實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。我國從事芯片原子鐘技術(shù)研究的有武漢物數(shù)所、天奧電子、北京大學(xué)等單位，先后實(shí)現(xiàn)了小型CPT原子鐘樣機(jī)研制，為小型CPT原子鐘的批量生產(chǎn)以及芯片原子鐘的產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎(chǔ)

數(shù)據(jù)來源：觀研天下整理

芯片原子鐘由于具有的時頻信號的穩(wěn)定性和自身微型、低耗性的特點(diǎn)，所以在國防系統(tǒng)領(lǐng)域應(yīng)用諸多，并且逐漸滲透到衛(wèi)星導(dǎo)航、水下系統(tǒng)等領(lǐng)域。

我國芯片原子鐘行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域

應(yīng)用領(lǐng)域

簡介

衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域

相對于晶振時標(biāo)，芯片原子鐘的老化速度更慢，可以有效的減少碼搜索時間,從而減少導(dǎo)航接受機(jī)的等待時間，并且實(shí)現(xiàn)短碼的直接捕獲。接收機(jī)中改良了的時頻系統(tǒng)還可以有效的提高抗干擾能力，降低定位所需衛(wèi)星數(shù)。而且由于其體積小,功耗小，容易實(shí)現(xiàn)屏蔽和恒溫，作為星載原子鐘使用,更是擁有著與生俱來的優(yōu)勢。而且隨著工程技術(shù)的發(fā)展,芯片原子鐘的頻率穩(wěn)定度得到進(jìn)一步的提高,芯片原子鐘將對導(dǎo)航系統(tǒng)產(chǎn)生更加深遠(yuǎn)的影響

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、傳感器

在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行管理中,定時和時刻統(tǒng)一是不可或缺的部分。與傳統(tǒng)途徑相比，芯片原子鐘的應(yīng)用可以提供更加堅固耐用和更大帶寬的設(shè)備。更進(jìn)一步,準(zhǔn)確的時間標(biāo)記可以大大增強(qiáng)分布式傳感器的本地數(shù)據(jù)處理能力。

電子戰(zhàn)防護(hù)

高能量密度的電磁干擾增加了射頻通信系統(tǒng)、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之間產(chǎn)生同址干擾的頻率。時間一致性裝備，將使系統(tǒng)的使用調(diào)配有序,可以有效的避免干擾。

水下系統(tǒng)

水下環(huán)境使得用戶無法依賴衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)獲得精確時間信息,芯片原子鐘時頻信號穩(wěn)定度方面的提高，尤其是優(yōu)異的平穩(wěn)性能,將使水下用戶能夠長時間自主保持精確時間，在時間一致性保持、通信、水下導(dǎo)航、航道修理等方面獲益

數(shù)據(jù)來源：觀研天下整理

1、衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域

根據(jù)觀研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國芯片原子鐘行業(yè)發(fā)展深度分析與投資前景預(yù)測報告（2022-2029年）》顯示，由于芯片原子鐘老化速度慢，可以有效的減少碼搜索時間，從而減少導(dǎo)航接受機(jī)的等待時間，并且實(shí)現(xiàn)短碼的直接捕獲，所以在衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域廣泛使用。近年來，隨著北斗在大眾及相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域不斷普及和深化，我國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)業(yè)發(fā)展迅速。據(jù)中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會數(shù)據(jù)，2021年我國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)總體產(chǎn)值達(dá)4690億元，同比增長16.3%。

數(shù)據(jù)來源：觀研天下整理

2、通信領(lǐng)域

目前，芯片原子鐘在遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)定時、大范圍通訊網(wǎng)絡(luò)同步、武器裝備的便攜化等軍、民應(yīng)用方面具有很好的應(yīng)用前景。根據(jù)數(shù)據(jù)