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屢被制裁,俄尖端武器卻為何沒有“芯片危機”?

作者:科技日報記者 張強時間:2020-05-31來源:科技日報收藏

近日,美國再次升級了對我們的圍堵,為中國制造裝上“中國芯”又一次成為人們的企盼。盡快補齊短板的同時,冷靜、科學應對也很重要。這方面,俄羅斯在尖端武器裝備研發上的一些做法或許可以提供一些參考——

本文引用地址:http://www.954562.live/article/202005/413719.htm

有軍用和民用之分?,F代武器裝備早在上世紀90年代就廣泛采用了各種芯片。特別是隨著信息化戰爭的發展,武器系統中電子設備的比重迅速增加,對高端芯片的需求也迅速增加。

但從烏克蘭危機至今,俄羅斯經受了西方一輪又一輪的制裁,卻仍能在芯片短板之下推出一批又一批的尖端武器,如第五代隱身戰機蘇-57、第四代防空導彈系統S-400等。


那么,沒有高端芯片對武器先進性影響究竟多大?俄采取了哪些措施彌補沒有高端芯片帶來的缺陷呢?對此,科技日報記者采訪了航天科工二院的導彈專家郭衍瑩。

高端芯片影響武器體積重量和運算速度

美國第五代隱身戰斗機F-35,具備較強的隱身設計、先進的電子系統以及超音速巡航能力,據稱,其“渾身上下都裝滿了芯片”。

很多人關心,武器裝備采用高端芯片后真得能提高其先進性嗎?

郭衍瑩科普道,“以雷達為例,過去雷達的各項功能是依靠電子電路,即硬件來完成的,現在則是靠對目標信號進行運算,即軟件來完成的。譬如一部采用先進的脈沖多普勒體制的雷達,對目標回波信號進行運算,就可得出目標的速度、距離等參數,然后決定最佳火控方案,輸出指令將目標擊落?!?/p>

“這些運算其實是大量的重復乘法運算和迭加。而新型芯片和芯片最善于進行這種運算。采用這些高端芯片后,武器裝備最明顯和最直觀的好處是體積變小、重量減輕,使武器更輕巧、靈活。如脈沖多普勒雷達,要完成測速、測距功能,只需幾片芯片,而不是好幾個機柜。有人做過估算,如果S-300中的信號處理機柜改用芯片,機柜的數目至少可減少三分之一甚至一半?!?郭衍瑩說。

毫無疑問,這對某些武器裝備,尤其是飛機、導彈和衛星上的電子設備極其重要,甚至是武器能否成功研發的關鍵。

“采用高端芯片后,運行速度也會大大提高,從而使武器性能指標大幅度提高。”他指出,“目前一些先進雷達在不到0.1秒的時間里整機就要完成一次運算和作戰控制,因此用芯片再簡便不過了。目前,雷達中常用的軟件平臺就是FPGA+DSP結構。FPGA主要對高速數據進行預處理,降低數據的速率,然后將數據送給DSP,去實現復雜的算法。DSP和FPGA芯片的技術水平,首推美國。

對此,郭衍瑩專門指出,“在軍用芯片方面,美國商業部曾對一些專用芯片點了名,如DSP芯片、FPGA芯片等,但尚未正式實施制裁。不過,中美貿易摩擦并未得到實質性解決,可以預計未來美國對我們新的制裁將更著重于專用芯片,尤其是軍用高端芯片,因為美國認為他的產品更具有壟斷性,制裁會更易于見效?!?/p>

揚長避短,確??傮w水平世界一流

“傻、大、粗”,這是很多人通常給俄羅斯武器裝備貼上的標簽。其中一個重要原因,就是因為造不出高端芯片。

然而,郭衍瑩指出,“在性能指標方面,由于俄羅斯科技人員的努力,在主要方面基本上已克服了沒有高端芯片帶來的缺陷,基本達到與美國武器同樣的世界一流水平。

郭衍瑩解釋說:“盡管微電子技術和芯片技術一直是俄羅斯的軟肋,但其基礎科學一直是很扎實的。即使是高端芯片,他們仍能創新地設計出構思巧妙的模擬電路,并加上一些小規模集成電路,來替代它。這不是簡單的替代,而是創新。采取這種方法一方面固然是出于無奈,但另一方面卻促使俄模擬電路技術等達到前所未有的高水平?,F在國內有些人認為模擬電路技術已經窮途末路,一些高校甚至撤銷了這門基礎課,這是一個誤解?!?/p>

僅僅有替代品還不夠,俄羅斯的科技人員還必須揚長避短,發揮自己的優勢,以確保自己產品的總體水平世界一流。

“俄羅斯盡管微電子技術水平低,但在其他不少方面,如微波技術、微波電真空技術等基礎技術方面有很大優勢。充分發揮俄科技人員聰明才智,揚長避短,就可彌補微電子技術薄弱帶來的缺陷。譬如,系統計算機盡量不放置在彈上或星上,而設置在地面,這樣就發揮了強項,避開了軟肋?!彼e例,S-300的雷達系統被美國一些著名雷達專家譽為是“高性能、低成本、低功耗”的設計。比如,它敢于首先采用X波段,而美國“愛國者”反導系統至今仍是C波段。它有微波大功率電真空器件,敢于大膽采用“脈沖重復頻率很高的脈沖多普勒體制”(接近連續波),因為這種體制能在大空域內具有優良的對付高速機動目標和雜波干擾的能力。而這一方案長期以來一直是被美國經典雷達理論認為是“不建議采用”的。


“俄自知無力和美國全面拼比,但可以抓住主要指標世界領先。他們不能要求系統中所有設備和部件都是一流的,但要追求實效尤其是高穩定、高可靠。這些獨特的設計思想,大大降低由于沒有高端芯片帶來的缺陷,也沒有妨礙其S-300以及后來的S-400、S-500等成為世界一流的防空導彈系統。這也使俄羅斯總統普京對外說話有了底氣?!惫墁摫硎?,“總體來看,俄羅斯的基礎科學強大、扎實,可以創新地設計出構思巧妙的模擬電路來替代芯片;同時善于揚長避短,敢于在自己有優勢的方面大膽創新,彌補沒有芯片帶來的缺陷,使武器總體水平世界一流。這種設計思想值得我們借鑒?!?/p>




關鍵詞: 芯片 DSP FPGA

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