山東號(hào)正式交付,中國航母是如何解決“芯片卡脖子”問題的?
日前,山東號(hào)正式交付。在芯片被卡脖子的大環(huán)境下,中國航母是否也存在芯片卡脖子的問題呢?
民用芯片大量進(jìn)口與核心層級(jí)軍品芯片自給不矛盾
由于商業(yè)級(jí)、工業(yè)級(jí)、軍品級(jí)、宇航級(jí)芯片各針對(duì)不同的應(yīng)用場景,因而各類芯片會(huì)有很大的不同,軍工芯片對(duì)性能的要求其實(shí)并不高,但對(duì)穩(wěn)定性、可靠性,以及各種復(fù)雜地磁環(huán)境下的抗干擾能力有著非常高的要求。比如不少美軍戰(zhàn)機(jī)上依舊在使用比不少網(wǎng)友年齡都大的486或者奔騰芯片。
因此,中國在民用芯片方面大量進(jìn)口,并不意味著核心層級(jí)軍用芯片無法自給自足。而且恰恰是軍用芯片有對(duì)性能要求不高的特點(diǎn),使得國內(nèi)自主設(shè)計(jì)的CPU、GPU等芯片雖然在民用市場缺乏競爭力,但經(jīng)過改造后,在軍品市場不僅可以推進(jìn)武器裝備信息化,還能保障芯片安全可控。
有源相控陣?yán)走_(dá)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化
(KJ500指揮預(yù)警系統(tǒng)的核心元件已100%實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化)
大系統(tǒng)中零器件按照重要性可劃分為:一般、重要、關(guān)鍵、核心四個(gè)層級(jí)。
以雷達(dá)來說,有源相控陣?yán)走_(dá)上擁有大量T/R組件,幾個(gè)T/R組件組成一個(gè)小單位被稱為子陣。目前T/R組件本身已經(jīng)實(shí)現(xiàn)材料和工藝的國產(chǎn)化,如中國電科某所在2015年推出的氮化鎵T/R組件系列產(chǎn)品。
每一個(gè)子陣會(huì)搭配一個(gè)FPGA做數(shù)據(jù)預(yù)處理,一般情況下這種FPGA不需要特別高的性能。就FPGA而言,國內(nèi)有一些反向設(shè)計(jì)的產(chǎn)品供國防軍工需要。
在后端的數(shù)據(jù)匯總處理過程中就需要DSP。這方面國內(nèi)有華睿和魂芯。魂芯由38所研制,華睿則由14所基于龍芯3B研制。
就CPU來說,國內(nèi)自主設(shè)計(jì)的CPU首推龍芯和申威,雖然不確定首艘國產(chǎn)航母是否會(huì)采用這兩種CPU,但就CPU性能和穩(wěn)定性、可靠性,以及以往在類似裝備上的使用經(jīng)驗(yàn)而言,就承擔(dān)有源相控陣?yán)走_(dá)任務(wù)管理職能的CPU而言,龍芯和申威是完全能頂上去的。
根據(jù)媒體報(bào)道,全軍武器裝備采購信息網(wǎng)發(fā)布競標(biāo)消息,面對(duì)軍隊(duì)采購方提出的產(chǎn)品指標(biāo),有同行給出了2億元的報(bào)價(jià),龍芯表示只需2000萬元。龍芯方面解釋了其中的原因:“這項(xiàng)技術(shù),我們民品已經(jīng)做成熟了,按軍用要求修改即可,自然比從頭做起要省錢得多。
央視采訪龍芯首席科學(xué)家胡偉武的辦公室,注意背景)
提綱挈領(lǐng),不必面面俱到
除了有源相控陣?yán)走_(dá)的核心元器件能夠?qū)崿F(xiàn)完全國產(chǎn)化,數(shù)據(jù)鏈和通信系統(tǒng)、軍事指揮系統(tǒng)在上世紀(jì)90年代末或本世紀(jì)初就解決了國產(chǎn)化的問題。誠然,隨著國內(nèi)技術(shù)進(jìn)步這些系統(tǒng)的基礎(chǔ)軟硬件也隨著技術(shù)進(jìn)步而更新。
目前,國內(nèi)軍工電子元器件核心的基本能自給,但一般、重要、關(guān)鍵層級(jí)的芯片一定程度上需要進(jìn)口。比如一般層級(jí)的電阻電容器——其實(shí)國內(nèi)不僅能生產(chǎn)普通電阻電容器,航天級(jí)的鉭電容國內(nèi)也能生產(chǎn),只不過采購?fù)馄蟠笈可a(chǎn)的成熟產(chǎn)品更加廉價(jià),例如不少電容就采用了日本黑金剛等品牌的產(chǎn)品。不過電阻電容器不存在CPU后門的那種情況,加上出貨量巨大,國外供貨方也不可能知道中國采購的電阻電容器會(huì)被用在什么地方,因而這種采購不存在信息安全風(fēng)險(xiǎn)。
一些重要和關(guān)鍵層級(jí)的電子元件,比如高端的配電箱和運(yùn)算放大器等,雖然國內(nèi)都能生產(chǎn),但因?yàn)閲a(chǎn)的高端產(chǎn)品批量較小,成本較高,因此一定程度上也需要進(jìn)口,比如從德國西門子、施耐德進(jìn)口配電箱。重要層級(jí)部分需要進(jìn)口的原因和一般層級(jí)的電子元件一樣,同理也不會(huì)對(duì)國產(chǎn)航母的信息安全造成影響。
國內(nèi)真正的薄弱環(huán)節(jié)是各種高端儀器儀表,而這些儀器儀表(比如高精度、高可靠性的溫度、濕度、壓強(qiáng)等傳感器)既有重要層級(jí)的,也有關(guān)鍵層級(jí)的。由于上世紀(jì)90年代的各種改革,儀器儀表工業(yè)部被連根拔起,國內(nèi)的研發(fā)體系完全被破壞,精華人員大多進(jìn)入外企,這導(dǎo)致國內(nèi)在這方面實(shí)力非常薄弱。雖然近年來得益于各種工程項(xiàng)目的牽引,軍工儀器儀表進(jìn)步很大,現(xiàn)在已經(jīng)能生產(chǎn)相當(dāng)一部分產(chǎn)品,進(jìn)口清單每年都在以可觀的速度縮短,但尚未完全實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。
對(duì)于龐大而復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造,美國的思路是只要掌握了核心和大部分關(guān)鍵層級(jí)的零器件的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)和整合的能力,就掌握了這一產(chǎn)品的命脈,沒有必要也不可能100%國產(chǎn)化。像美國的武器裝備里大量采用日本和歐洲的電子元件,甚至還有采購中國的元器件。
作為最大的“美粉”,中國的思路也是如此——掌握核心、部分關(guān)鍵層級(jí)的零件的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力和系統(tǒng)設(shè)計(jì)和整合的能力。誠然,我們也希望未來中國軍工能夠有一般、重要、關(guān)鍵、核心層級(jí)全部國產(chǎn)化的時(shí)候。
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