来源：21ic电子网

提起卫星通信，我们需要先理解两个概念：

1. 传统星链宽带（需专用接收器）

这是大众认知里的“星链”，需要外接一个“锅盖”终端（约50厘米宽）。它提供的是百兆级宽带（50-200Mbps），可以打视频、玩网游，但设备重、需外接电源，不能直接连手机。

2. 星链直连手机（Direct to Cell）与国产手机直连卫星

· 技术体制不同（基站上天 vs 手机上天）：星链直连手机本质是把地面4G基站挂在低轨卫星上，手机无需改装，只要协议兼容就能连（类似漫游）。而国产手机直连（如天通、北斗）使用的是专用卫星通信协议，手机必须内置专门的卫星射频芯片和天线（所以目前只有特定旗舰机支持）。

· 卫星轨道与延时不同：星链轨道高度约550公里，延时约20-40ms（接近地面网）。国产天通一号是地球同步轨道，高度3.6万公里，延时高达500-600ms，通话有明显“对讲机”延迟感。

· 速率与资费天壤之别：星链直连手机已支持1-10Mbps速率，能发图片、刷短视频，甚至语音通话，资费约每月几十美元（或按条计费）。国产天通目前主要是短信和低速语音（速率约2.4kbps，相当于2G网络），发图片极其困难，主要用于应急求救。

· 覆盖与监管：星链直连手机依赖全球地面网关和星间激光链路，理论上全球无死角（除极地），但需各国频段许可。国产天通现阶段主要覆盖中国及周边亚太海域，由国内运营商管控，安全合规性更高。

今天，我们谈的是低轨卫星通信，也是大家熟知的星链。目前，星链系统使用的芯片主要可以分为星载（卫星）芯片和地面（用户终端）芯片两大类，其供应链核心伙伴是意法半导体（STMicroelectronics），同时SpaceX也在大力自研芯片。

🛰️星载芯片（卫星端）

射频与相控阵芯片：构成相控阵天线的核心，多数由意法半导体基于BiCMOS技术提供。最新V3卫星的单星T/R芯片数量高达8000颗以上。

1、主控与计算芯片：

· STM32V8 MCU：意法半导体的18nm高性能芯片，用于卫星激光通信系统。

· FPGA：由AMD Xilinx提供，V2 Mini卫星单星使用12-16片。

· AI芯片：未来V3卫星将搭载“星载类脑/边缘AI芯片”；未来的“Starmind”AI卫星将采用NVIDIA Rubin GPU和Vera CPU。

2、激光通信芯片：占比约10%，是卫星间激光链路的核心。

3、其他：包括抗辐照FPGA、ASIC、存储及电源管理芯片等。

📡地面用户终端芯片（Dishy）

· 主控SoC (Catson)：意法半导体为SpaceX定制，四核ARM Cortex-A53架构，运行Linux系统。

· 数字波束成形器 (Shiraz)：SpaceX自研芯片，负责电子控制天线波束。V3终端将其数量从16颗减至6颗，性能更强。

· 射频收发模块 (Pulsarad)：SpaceX自研，负责信号收发。

· 相控阵天线芯片：终端PCB大部分区域被此类芯片覆盖，基于BiCMOS技术。意法半导体已累计交付超过50亿颗。

· 其他芯片：包括GNSS定位芯片、安全芯片、瑞萨或ST的PoE供电管理芯片、4GB eMMC闪存及GPS接收器等。

总的来说，星链的芯片体系是一个由外部采购与深度自研结合构建的复杂生态。星链系统中的“相控阵天线芯片”并非单一的芯片，而是一个由多种芯片组成的复杂系统。简单来说，它们就像成千上万个能够独立调节方向的小喇叭，通过协同工作，将信号汇聚成一束可以精准、快速转向的电磁波，从而在卫星高速移动时也能锁定并建立稳定的通信连接。

所以，星链的“相控阵天线芯片”本质上是一个由射频前端、波束成形器和主控处理器组成的复杂芯片系统。通过采用意法半导体的低成本商用工艺进行大规模量产，并结合深度自研，SpaceX成功将复杂的相控阵雷达技术做成了消费级产品。

星链卫星通信需求最多的是射频前端芯片，直接负责信号的发射和接收，处理天线收到的微弱卫星信号（放大）和要发射的信号（功率放大），采用意法半导体 (ST) 自己的SiGe工艺。

负责计算并调整每个天线前端芯片的相位和幅度，是实现波束快速转向的核心。这类芯片通常由SpaceX自研（代号Shiraz）。负责运行整个天线的控制逻辑和通信协议的是意法半导体为SpaceX定制的四核ARM Cortex-A53处理器，运行Linux系统。

星链系统不仅需要，而且使用了一套极其复杂且多层次的通信协议体系。这些协议共同确保了从你的手机到卫星，再到地面互联网，整个数据链路的高效与稳定。这些协议分布在系统的各个层级，具体如下：

· 空间段（卫星与卫星之间）：采用定制路由协议和激光通信协议（单链路高达200Gbps），构建太空高速“骨干网”。卫星也可能使用BGP（边界网关协议） 与外部网络交换路由信息。

· 地面段（用户终端与卫星之间）：终端负责管理资源，采用TDM（时分复用） 和FDM（频分复用）的组合。物理层使用OFDM（正交频分复用）和QAM（正交幅度调制）（最高支持64-QAM）。同时还有专用的MAC（介质访问控制）协议和专有的用户终端封装协议。

· 用户平面（你的设备与终端之间）：星链路由器支持标准的IP协议（IPv4/IPv6），你的手机、电脑通过标准协议接入。

· 手机直连卫星（D2D）：这是重大革新，卫星相当于太空基站，直接使用3GPP标准的LTE/4G协议，现有手机无需改动即可使用。未来计划向5G NR-NTN（非地面网络）标准演进。

值得一提的是，星链的通信协议也在不断演进，早期大量使用自研专有协议，现已开始逐步向3GPP等全球5G标准兼容和靠拢。

星链的通信协议是一个从物理层到应用层，从专有到开放标准，从核心网到用户终端的庞大体系。正是这些协议的精密协同，才支撑起了这个全球最大的低轨卫星互联网星座。

简而言之，低轨卫星通信主要三类芯片，SoC处理芯片、射频收发芯片和相控阵天线芯片。

能做这个SoC处理芯片的国内公司有很多，而且会把射频收发芯片一起做了。不会像星链那样，SoC是ST，射频收发芯片是SpaceX自研。我甚至会认为，SoC芯片公司会把相控阵天线芯片一起做了。

4年前，我走访了一些做低轨卫星通信集成的厂家，相控阵天线芯片采用ADI，集成PA、LNA、Switch和移相器。芯片有8*8和16*16两种，通过多模块来组成1280个天线单元。

厂家告诉我，他知道做这个芯片的国内公司已经有10多家，有创业公司，也有大公司，大多采用SOI工艺。

我当时顿感不妙，立即放弃做这个相控阵天线芯片的想法。这个市场还没有起来，已经很卷了，还有新的芯片创业公司往里冲。做相控阵天线芯片需要的不是人多，也不是钱多，需要时间把技术打通。做这个芯片，少则两个研发工程师，多则四个研发工程师，一年的研发投入1000万元左右。一旦这个技术突破，SOC公司很快就把这一块一起做了。

据我了解，SOI工艺很难把接收端相控阵天线芯片做好，需要SiGe工艺，因为SOI工艺做好Switch和LNA没有问题，但做PA还是有点尴尬。而且，行业内人士告诉我，全球能做好这个芯片的SiGe工艺只有一家。尽管我表示质疑，但他非常肯定，一直要约我见面聊聊。

国内现在做芯片最大的瓶颈不是技术，而是市场。技术有了，产品做出来了，市场吃不到口，一切都是百搭。

卫星通信芯片，最后谁的机会，只能拭目以待。