屡被制裁俄尖端武器却为何没有“芯片危机”

原创科技日报 2020-05-30 14:08:25◎ 科技日报采访人员张强近日，美国再次升级了对我们的芯片围堵，为中国制造装上“中国芯”又一次成为人们的企盼。尽快补齐芯片短板的同时，冷静、科学应对也很重要。这方面，俄罗斯在尖端武器装备研发上的一些做法或许可以提供一些参考——芯片有军用和民用之分。现代武器装备早在上世纪90年代就广泛采用了各种芯片。特别是随着信息化战争的发展，武器系统中电子设备的比重迅速增加，对高端芯片的需求也迅速增加。但从乌克兰危机至今，俄罗斯经受了西方一轮又一轮的制裁，却仍能在芯片短板之下推出一批又一批的尖端武器，如第五代隐身战机苏-57、第四代防空导弹系统S-400等。

图片来源：视觉中国那么，没有高端芯片对武器先进性影响究竟多大？俄采取了哪些措施弥补没有高端芯片带来的缺陷呢？对此，科技日报采访人员采访了航天科工二院的导弹专家郭衍莹。高端芯片影响武器体积重量和运算速度美国第五代隐身战斗机F-35 ，具备较强的隐身设计、先进的电子系统以及超音速巡航能力，据称，其“浑身上下都装满了芯片” 。很多人关心，武器装备采用高端芯片后真得能提高其先进性吗？郭衍莹科普道， “以雷达为例，过去雷达的各项功能是依靠电子电路，即硬件来完成的，现在则是靠对目标信号进行运算，即软件来完成的。譬如一部采用先进的脉冲多普勒体制的雷达，对目标回波信号进行运算，就可得出目标的速度、距离等参数，然后决定最佳火控方案，输出指令将目标击落。 ”“这些运算其实是大量的重复乘法运算和迭加。而新型DSP芯片和FPGA芯片最善于进行这种运算。采用这些高端芯片后，武器装备最明显和最直观的好处是体积变小、重量减轻，使武器更轻巧、灵活。如脉冲多普勒雷达，要完成测速、测距功能，只需几片芯片，而不是好几个机柜。有人做过估算，如果S-300中的信号处理机柜改用DSP或FPGA芯片，机柜的数目至少可减少三分之一甚至一半。 ” 郭衍莹说。毫无疑问，这对某些武器装备，尤其是飞机、导弹和卫星上的电子设备极其重要，甚至是武器能否成功研发的关键。“采用高端芯片后，运行速度也会大大提高，从而使武器性能指标大幅度提高。 ”他指出， “目前一些先进雷达在不到0.1秒的时间里整机就要完成一次运算和作战控制，因此用DSP或FPGA芯片再简便不过了。目前，雷达中常用的软件平台就是FPGA+DSP结构。 FPGA主要对高速数据进行预处理，降低数据的速率，然后将数据送给DSP ，去实现复杂的算法。 DSP和FPGA芯片的技术水平，首推美国。 ”对此，郭衍莹专门指出， “在军用芯片方面，美国商业部曾对一些专用芯片点了名，如DSP芯片、FPGA芯片等，但尚未正式实施制裁。不过，中美贸易摩擦并未得到实质性解决，可以预计未来美国对我们新的制裁将更着重于专用芯片，尤其是军用高端芯片，因为美国认为他的产品更具有垄断性，制裁会更易于见效。 ”扬长避短，确保总体水平世界一流“傻、大、粗” ，这是很多人通常给俄罗斯武器装备贴上的标签。其中一个重要原因，就是因为造不出高端芯片。然而，郭衍莹指出， “在性能指标方面，由于俄罗斯科技人员的努力，在主要方面基本上已克服了没有高端芯片带来的缺陷，基本达到与美国武器同样的世界一流水平。 ”郭衍莹解释说：“尽管微电子技术和芯片技术一直是俄罗斯的软肋，但其基础科学一直是很扎实的。即使是高端芯片，他们仍能创新地设计出构思巧妙的模拟电路，并加上一些小规模集成电路，来替代它。这不是简单的替代，而是创新。采取这种方法一方面固然是出于无奈，但另一方面却促使俄模拟电路技术等达到前所未有的高水平。现在国内有些人认为模拟电路技术已经穷途末路，一些高校甚至撤销了这门基础课，这是一个误解。 ”仅仅有替代品还不够，俄罗斯的科技人员还必须扬长避短，发挥自己的优势，以确保自己产品的总体水平世界一流。“俄罗斯尽管微电子技术水平低，但在其他不少方面，如微波技术、微波电真空技术等基础技术方面有很大优势。充分发挥俄科技人员聪明才智，扬长避短，就可弥补微电子技术薄弱带来的缺陷。譬如，系统计算机尽量不放置在弹上或星上，而设置在地面，这样就发挥了强项，避开了软肋。 ”他举例， S-300的雷达系统被美国一些著名雷达专家誉为是“高性能、低成本、低功耗”的设计。比如，它敢于首先采用X波段，而美国“爱国者”反导系统至今仍是C波段。它有微波大功率电真空器件，敢于大胆采用“脉冲重复频率很高的脉冲多普勒体制”（接近连续波），因为这种体制能在大空域内具有优良的对付高速机动目标和杂波干扰的能力。而这一方案长期以来一直是被美国经典雷达理论认为是“不建议采用”的。

S-400“凯旋”防空导弹系统。图片来源：环球时报“俄自知无力和美国全面拼比，但可以抓住主要指标世界领先。他们不能要求系统中所有设备和部件都是一流的，但要追求实效尤其是高稳定、高可靠。这些独特的设计思想，大大降低由于没有高端芯片带来的缺陷，也没有妨碍其S-300以及后来的S-400、S-500等成为世界一流的防空导弹系统。这也使俄罗斯总统普京对外说话有了底气。 ”郭衍莹表示， “总体来看，俄罗斯的基础科学强大、扎实，可以创新地设计出构思巧妙的模拟电路来替代芯片；同时善于扬长避短，敢于在自己有优势的方面大胆创新，弥补没有芯片带来的缺陷，使武器总体水平世界一流。这种设计思想值得我们借鉴。 ”来源：科技日报编辑：张爽审核：王小龙终审：冷文生分页标题