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山东号正式交付,中国航母是如何解决“芯片卡脖子”问题的?

2019-12-20 铁流 阅读:
日前,山东号正式交付。在芯片被卡脖子的大环境下,中国航母是否也存在芯片卡脖子的问题呢?

日前,山东号正式交付。在芯片被卡脖子的大环境下,中国航母是否也存在芯片卡脖子的问题呢? H2Bednc

民用芯片大量进口与核心层级军品芯片自给不矛盾

由于商业级、工业级、军品级、宇航级芯片各针对不同的应用场景,因而各类芯片会有很大的不同,军工芯片对性能的要求其实并不高,但对稳定性、可靠性,以及各种复杂地磁环境下的抗干扰能力有着非常高的要求。比如不少美军战机上依旧在使用比不少网友年龄都大的486或者奔腾芯片。H2Bednc

因此,中国在民用芯片方面大量进口,并不意味着核心层级军用芯片无法自给自足。而且恰恰是军用芯片有对性能要求不高的特点,使得国内自主设计的CPU、GPU等芯片虽然在民用市场缺乏竞争力,但经过改造后,在军品市场不仅可以推进武器装备信息化,还能保障芯片安全可控。H2Bednc

有源相控阵雷达实现国产化

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(KJ500指挥预警系统的核心元件已100%实现国产化)H2Bednc

大系统中零器件按照重要性可划分为:一般、重要、关键、核心四个层级。H2Bednc

以雷达来说,有源相控阵雷达上拥有大量T/R组件,几个T/R组件组成一个小单位被称为子阵。目前T/R组件本身已经实现材料和工艺的国产化,如中国电科某所在2015年推出的氮化镓T/R组件系列产品。H2Bednc

每一个子阵会搭配一个FPGA做数据预处理,一般情况下这种FPGA不需要特别高的性能。就FPGA而言,国内有一些反向设计的产品供国防军工需要。H2Bednc

在后端的数据汇总处理过程中就需要DSP。这方面国内有华睿和魂芯。魂芯由38所研制,华睿则由14所基于龙芯3B研制。H2Bednc

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就CPU来说,国内自主设计的CPU首推龙芯和申威,虽然不确定首艘国产航母是否会采用这两种CPU,但就CPU性能和稳定性、可靠性,以及以往在类似装备上的使用经验而言,就承担有源相控阵雷达任务管理职能的CPU而言,龙芯和申威是完全能顶上去的。H2Bednc

根据媒体报道,全军武器装备采购信息网发布竞标消息,面对军队采购方提出的产品指标,有同行给出了2亿元的报价,龙芯表示只需2000万元。龙芯方面解释了其中的原因:“这项技术,我们民品已经做成熟了,按军用要求修改即可,自然比从头做起要省钱得多。H2Bednc

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(央视采访龙芯首席科学家胡伟武的办公室,注意背景)H2Bednc

提纲挈领,不必面面俱到

除了有源相控阵雷达的核心元器件能够实现完全国产化,数据链和通信系统、军事指挥系统在上世纪90年代末或本世纪初就解决了国产化的问题。诚然,随着国内技术进步这些系统的基础软硬件也随着技术进步而更新。H2Bednc

目前,国内军工电子元器件核心的基本能自给,但一般、重要、关键层级的芯片一定程度上需要进口。比如一般层级的电阻电容器——其实国内不仅能生产普通电阻电容器,航天级的钽电容国内也能生产,只不过采购外企大批量生产的成熟产品更加廉价,例如不少电容就采用了日本黑金刚等品牌的产品。不过电阻电容器不存在CPU后门的那种情况,加上出货量巨大,国外供货方也不可能知道中国采购的电阻电容器会被用在什么地方,因而这种采购不存在信息安全风险。H2Bednc

一些重要和关键层级的电子元件,比如高端的配电箱和运算放大器等,虽然国内都能生产,但因为国产的高端产品批量较小,成本较高,因此一定程度上也需要进口,比如从德国西门子、施耐德进口配电箱。重要层级部分需要进口的原因和一般层级的电子元件一样,同理也不会对国产航母的信息安全造成影响。H2Bednc

国内真正的薄弱环节是各种高端仪器仪表,而这些仪器仪表(比如高精度、高可靠性的温度、湿度、压强等传感器)既有重要层级的,也有关键层级的。由于上世纪90年代的各种改革,仪器仪表工业部被连根拔起,国内的研发体系完全被破坏,精华人员大多进入外企,这导致国内在这方面实力非常薄弱。虽然近年来得益于各种工程项目的牵引,军工仪器仪表进步很大,现在已经能生产相当一部分产品,进口清单每年都在以可观的速度缩短,但尚未完全实现国产化。H2Bednc

对于庞大而复杂系统的设计和制造,美国的思路是只要掌握了核心和大部分关键层级的零器件的设计生产能力以及系统设计和整合的能力,就掌握了这一产品的命脉,没有必要也不可能100%国产化。像美国的武器装备里大量采用日本和欧洲的电子元件,甚至还有采购中国的元器件。H2Bednc

作为最大的“美粉”,中国的思路也是如此——掌握核心、部分关键层级的零件的设计生产能力和系统设计和整合的能力。诚然,我们也希望未来中国军工能够有一般、重要、关键、核心层级全部国产化的时候。H2Bednc

(原文发表于公众号铁君,作者为原EDN博客资深博主铁流,观点仅代表作者本人)H2Bednc
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责编:Demi XiaH2Bednc

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