芯片危機”會卷土重來嗎？再論“俄尖端武器緣何沒有芯片危機”

芯片危機”會卷土重來嗎？——再論“俄尖端武器緣何沒有芯片危機？”

郭衍瑩

前言

我於2018年8月9日曾在環球網上發表了“從武器裝備的觀點看當前芯片問題”一文（後有多家網站轉載；有的將題目改為“俄尖端武器緣何沒有芯片危機？”），受到不少讀者的關註。很多讀者認為，俄羅斯經濟實力弱，微電子技術落後，又缺乏高端芯片，現又受北約制裁和重壓，但仍能不斷推出一批又一批世界一流的武器；盡管中俄體制不同，但俄羅斯的經驗教訓仍有很多值得我們借鑒之處。這一年多來，雖然從表面上看芯片危機似乎有所緩和，但中美貿易摩擦並未得到實質性解決。特朗普一再揚言：“此次貿易制裁不是結束，而是開端！持久藥 持久藥推薦 持久藥哪裡買 持久液 持久液哪裡買 壯陽藥 壯陽藥推薦”。近來盡管新冠病毒還在美國和全世界肆虐，美國遏制中國的企圖一刻也沒有消停。一些政客還不斷制造輿論，揚言要在疫情過後謀求中美經濟上完全脫鉤。可以預見，新一輪的摩擦和更嚴厲的芯片制裁或在不久再度上演。而新的制裁將更著重於軍用高端芯片（因為美國產品更具有壟斷性）。為此我根據讀者意見又做了些調研。這篇“再論”，就是想在原文基礎上和大家作些進一步探討；務求把一些基本問題弄清楚（如沒有高端芯片對武器先進性影響多大？俄采取哪些重要措施彌補沒有高端芯片帶來的缺陷？發展軍用高端芯片產業難點在那裏？等等）。文中所舉例子雖以國外相控陣雷達（俄S-300雷達和美國愛國者雷達）為例，但它有一定代表性。因為尖端武器（導彈、戰機等）中電子設備的比重越來越大。讀者可以觸類旁通。

一、美國尖端武器（以雷達為例）中使用高端芯片情況

以美國愛國者防空導彈系統中的相控陣雷達為例。美國人的設計原則，就是利用最先進的技術，采用最先進的元器件，達到最先進的水平。它用一部雷達（多功能相控陣雷達）完成搜索、跟蹤、照射、指導、火控等多種功能。而在雷達中用了大量高端芯片。除了天饋系統中的R/S（收/發）微波芯片外，視頻以下電路基本上都采用高端數字芯片。除了必須用的高速高精度ADC/DAC芯片外，大致還有三方面，一是計算機芯片，大都是廠家設計的專用ASIC。二是通訊芯片；是很多武器通信控制中心的支柱。類似美國薩德中的C2BMC，靠它實現與其它愛國者雷達聯網。第三要算微波以下信號處理部分大量密集采用的，美商務部曾屢屢點名的DSP(數字信號處理)和FPGA(現場可編程門陣列)一類芯片了。

雷達采用高端芯片後明顯好處首先是體積重量大大減輕，使武器更輕巧、靈活。這對某些武器裝備是至關重要的。其次，運行速度大大提高，使性能指標大幅度提高。最後，使武器更易於撿測、維修；從而提高了武器總體性能。

雷達中以信號處理部分用數字芯片最多。所謂信號處理就是將收到的目標信號從噪聲中提取出來，測出它的距離、角度和速度，然後向導彈發出控制信號（指令）。大家知道，過去老雷達的信號處理是利用許多距離通道和數目眾多的速度通道（多普勒濾波器），接收到的目標信號落入哪個距離通道和哪個速度濾波器中，就能知道目標的位置和速度印度必利勁 印度必利勁代購 印度必利勁藥局 印度必利勁哪裡買 印度必利勁ptt 必利勁屈臣氏 印度必利勁官網 必利勁宅配藥局 必利勁效果ptt 必利勁膜衣錠 必利勁膜衣錠價格 必利勁代購 必利勁副作用 必利勁台灣官網 必利勁用法 必利勁效果 必利勁購買。老方法不僅設備累贅，且速度較慢，精度有限。現代雷達的信號處理改用數字運算方法。而最常用的算法是和富利哀變換（FFT）運算，可以快速算出目標信號的多普勒頻率有多大，然後根據多普勒效應的公式推算出目標速度。

這種運算其實就是大量的相乘和累加的叠代過程。目前一些先進雷達的數據率高達每秒數十次,也就是不到零點一秒整機就要完成一次運算和控制。因此要求信息處理芯片具有實時，快速，大容量計算功能。用現代信號處理芯片最簡便不過了。國外的數字信號處理芯片（DSP芯片）水平首推美國公司產品。從1982年問世至今，已經歷五代產品，它與過去高速微處理器有本質的不同：一是它能在一個指令周期內完成32位乘法和累加運算，時間還不到1納秒；二是多功能；且可並行處理；三是采用所謂“哈佛結構”。它具有一條獨立的地址總線和一條獨立的數據總線，且各有各的存儲器。這樣也就克服了數據流傳輸的瓶頸，極大提高運算速度。近年來DSP芯片技術不斷提高（最高時鐘可達1GHz），產品不斷更新。例如最新資料，某國外公司的產品，在100MHz操作指令下，完成32位1024FFT全部運算，僅需50微妙。

至於上世紀80年代末興起的新型FPGA，它包含大量可編程的門電路（可多至20000門以上）,使芯片更集成化，速度更快，可靠性更高。尤其是具有系統內可再編程(可重置)的能力，包括可編程邏輯塊，可編程I/O和可編程內部連線。作為信息處理，DSP很多應用領域被FPGA所取代。

從應用角度來看，DSP適用於系統較低取樣速率、低數據率、多條件操作和復雜的多算法任務；系統使用浮點。而FPAG適用於系統高速取樣速率、高數據率、框圖方式編程、處理任務固定或重復。系統使用定點。所以二者作用可以互補。實際上目前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，然後將數據送給DSP，去實現復雜的算法。

二、俄羅斯雷達沒有高端芯片對武器先進性的影響。

美國的愛國者-3和俄羅斯的S-300-2相控雷達都采用先進的脈沖多普勒體制。我們從已公開的資料和圖片中看到（例如俄羅斯售給希臘的S-300-2系統），二者的信號處理也都廣泛采用FFT技術。雷達每一距離通道也是通過FFT運算來實現多普勒速度支路。但美國用的是DSP或FPGA芯片，每個距離通道只需用一片FPGA或DSP芯片和一塊印制電路板(上有高速ADC/DAC芯片和電源控制) 。而俄羅斯的雷達則主要有二種方式，一種是用小規模集成電路（IC）來構成FFT電路；另一種是中頻積累電路加上模擬式濾波器組成（理論證明這二者是等效的）。無論哪一種方式，它的一個距離通道就得做成一個不小的機櫃。所以俄羅斯沒有高端芯片，雖也能做出先進設備，但給人直觀首先是“傻大粗”。有人粗略計算，因S-300-2的距離通道至少有24個，（每個距離通道又有很多速度通道），僅此一項，如果用芯片來實現FFT，比起俄羅斯的辦法，至少可縮小體積三分之一。不過在總體性能指標方面，由於俄羅斯科技人員的聰明才智和努力，包括采取自主創新，揚長避短等措施，在主要方面基本上已克服了沒有高端芯片帶來的缺陷，從總體言基本上達到與愛國者同等水平。

三、 俄羅斯采取哪些措施彌補由於沒有高端芯片（以及微電子技術落後）帶來的缺陷？

眾所周知，自蘇聯解體後，俄羅斯經濟一直不算景氣；他的GDP已連續多年沒有進入世界排名前十位。在軍工方面，微電子技術和精密控制技術一直是俄羅斯的短板。而且從原蘇聯起一直強調武器中基本上不使用外國的元器件（事實是西方也禁止向俄出售高端電子器件）。俄羅斯缺乏世界一流高端芯片和微電子器件，卻能連連推出世界一流的新武器，俄羅斯科技人員是如何解決這一矛盾的？

我們從大量資料中看到，他們就是依靠“自主創新”的思想。具體說，一是靠科技人員“揚長避短”的設計思想。充分利用俄自己在微波電路、模擬電路、微波電真空技術、慣性制導技術和器件等基礎技術方面優勢，依靠俄科技人員聰明才智，彌補微電子技術的不足。這種彌補不是簡單的替代，而常常是一種創新。作者將在下面舉一個典型的成功例子：俄在S-300雷達中曾用他激晶體振蕩器（模擬電路）作為中頻信號積累，其體積雖比芯片要大，但比一般集成電路要小，可以替FFT的基本功能。由此可見，俄科技人員采取揚長避短方針，一方面固然是出於無奈，但另方面卻促使它的模擬電路技術達到前所沒有的高水平。

二是靠俄羅斯有一支世界一流的系統設計隊伍。他們的設計思想是“系統第一”；具體說就是指“武器中各部件的水平可以一般（個別甚至可以較差），但系統水平，包括武器主要的系統性能指標和武器可靠性必須一流”。譬如在空超級犀利士 雙效犀利士 印度超級犀利士 超級犀利士藥局 超級犀利士哪裡買 超級犀利士心得 超級犀利士ptt 超級犀利士副作用 超級犀利士super tadarise 印度犀利士 印度犀利士ptt 印度雙效犀利士 雙效犀利士藥局 雙效犀利士ptt 雙效犀利士哪裡買 雙效犀利士藥局 super tadarise天防禦武器領域，他們的設計準則是：1，不能要求武器系統指標全面超過美國，或者項項指標世界第一。俄沒有力量全面和美國拼比。但可以抓住主要指標，解決主要矛盾，使主要指標世界領先。2，不能要求武器系統中所有設備和部件都是一流的，但要求各個設備盡量做到揚長避短。要追求實效尤其是高穩定、高可靠，而不刻意追求采用先進元器件和先進技術，不要在乎外貌 “傻、大、粗”。最後由總師們綜合出主要性能突出，水平世界一流的防空導彈武器系統。