屢被制裁，俄尖端武器卻為何沒有“芯片危機(jī)”?

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

芯片有軍用和民用之分。現(xiàn)代武器裝備早在上世紀(jì)90年代就廣泛采用了各種芯片。特別是隨著信息化戰(zhàn)爭的發(fā)展，武器系統(tǒng)中電子設(shè)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(jī)至今，俄羅斯經(jīng)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(zhàn)機(jī)蘇-57、第四代防空導(dǎo)彈系統(tǒng)S-400等。

那么，沒有高端芯片對武器先進(jìn)性影響究竟多大？俄采取了哪些措施彌補(bǔ)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(dǎo)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(zhàn)斗機(jī)F-35，具備較強(qiáng)的隱身設(shè)計、先進(jìn)的電子系統(tǒng)以及超音速巡航能力，據(jù)稱，其“渾身上下都裝滿了芯片”。

很多人關(guān)心，武器裝備采用高端芯片后真得能提高其先進(jìn)性嗎？

郭衍瑩科普道，“以雷達(dá)為例，過去雷達(dá)的各項功能是依靠電子電路，即硬件來完成的，現(xiàn)在則是靠對目標(biāo)信號進(jìn)行運算，即軟件來完成的。譬如一部采用先進(jìn)的脈沖多普勒體制的雷達(dá)，對目標(biāo)回波信號進(jìn)行運算，就可得出目標(biāo)的速度、距離等參數(shù)，然后決定最佳火控方案，輸出指令將目標(biāo)擊落。”

“這些運算其實是大量的重復(fù)乘法運算和迭加。而新型DSP芯片和FPGA芯片最善于進(jìn)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(dá)，要完成測速、測距功能，只需幾片芯片，而不是好幾個機(jī)柜。有人做過估算，如果S-300中的信號處理機(jī)柜改用DSP或FPGA芯片，機(jī)柜的數(shù)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(jī)、導(dǎo)彈和衛(wèi)星上的電子設(shè)備極其重要，甚至是武器能否成功研發(fā)的關(guān)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(biāo)大幅度提高。”他指出，“目前一些先進(jìn)雷達(dá)在不到0.1秒的時間里整機(jī)就要完成一次運算和作戰(zhàn)控制，因此用DSP或FPGA芯片再簡便不過了。目前，雷達(dá)中常用的軟件平臺就是FPGA+DSP結(jié)構(gòu)。FPGA主要對高速數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，降低數(shù)據(jù)的速率，然后將數(shù)據(jù)送給DSP，去實現(xiàn)復(fù)雜的算法。DSP和FPGA芯片的技術(shù)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(yè)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(mào)易摩擦并未得到實質(zhì)性解決，可以預(yù)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(rèn)為他的產(chǎn)品更具有壟斷性，制裁會更易于見效。”

揚長避短，確保總體水平世界一流

“傻、大、粗”，這是很多人通常給俄羅斯武器裝備貼上的標(biāo)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(biāo)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(dá)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(shù)和芯片技術(shù)一直是俄羅斯的軟肋，但其基礎(chǔ)科學(xué)一直是很扎實的。即使是高端芯片，他們?nèi)阅軇?chuàng)新地設(shè)計出構(gòu)思巧妙的模擬電路，并加上一些小規(guī)模集成電路，來替代它。這不是簡單的替代，而是創(chuàng)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(shù)等達(dá)到前所未有的高水平。現(xiàn)在國內(nèi)有些人認(rèn)為模擬電路技術(shù)已經(jīng)窮途末路，一些高校甚至撤銷了這門基礎(chǔ)課，這是一個誤解。”

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(fā)揮自己的優(yōu)勢，以確保自己產(chǎn)品的總體水平世界一流。

“俄羅斯盡管微電子技術(shù)水平低，但在其他不少方面，如微波技術(shù)、微波電真空技術(shù)等基礎(chǔ)技術(shù)方面有很大優(yōu)勢。充分發(fā)揮俄科技人員聰明才智，揚長避短，就可彌補(bǔ)微電子技術(shù)薄弱帶來的缺陷。譬如，系統(tǒng)計算機(jī)盡量不放置在彈上或星上，而設(shè)置在地面，這樣就發(fā)揮了強(qiáng)項，避開了軟肋。”他舉例，S-300的雷達(dá)系統(tǒng)被美國一些著名雷達(dá)專家譽為是“高性能、低成本、低功耗”的設(shè)計。比如，它敢于首先采用X波段，而美國“愛國者”反導(dǎo)系統(tǒng)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(fù)頻率很高的脈沖多普勒體制”（接近連續(xù)波），因為這種體制能在大空域內(nèi)具有優(yōu)良的對付高速機(jī)動目標(biāo)和雜波干擾的能力。而這一方案長期以來一直是被美國經(jīng)典雷達(dá)理論認(rèn)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(biāo)世界領(lǐng)先。他們不能要求系統(tǒng)中所有設(shè)備和部件都是一流的，但要追求實效尤其是高穩(wěn)定、高可靠。這些獨特的設(shè)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(dǎo)彈系統(tǒng)。這也使俄羅斯總統(tǒng)普京對外說話有了底氣。”郭衍瑩表示，“總體來看，俄羅斯的基礎(chǔ)科學(xué)強(qiáng)大、扎實，可以創(chuàng)新地設(shè)計出構(gòu)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(yōu)勢的方面大膽創(chuàng)新，彌補(bǔ)沒有芯片帶來的缺陷，使武器總體水平世界一流。這種設(shè)計思想值得我們借鑒。”