俄罗斯的芯片,为什么不怕卡脖子?

互联网 3个月前 admin
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俄罗斯的芯片,为什么不怕卡脖子?

  来源 | 星海情报局

  俄罗斯靠着曲线救国,出奇制胜的招数,大大降低了没有高端芯片给其国防军工力量带来的影响。

  俄乌战争开打80个小时之后,在一个介绍乌俄两国军事力量的视频下面,我看到一个问题:俄罗斯的军事装备不用芯片吗?美国怎么不制裁他们?

  答案是:当然制裁了,而且没停过,但俄罗斯表示:根本不怕。

  民用领域更好理解,因为俄罗斯对消费端高端芯片的进口量很小,本就对外不存在依赖。

  军用方面则相对复杂,现代军事装备、航空航天,芯片的使用几乎无处不在。俄罗斯自有芯片产业非常落后,又面临全球一轮又一轮技术禁运,早就被制裁麻了,但偏偏还能一批又一批推出世界一流的新武器。

  他们怎么做到的?

俄罗斯的芯片,为什么不怕卡脖子?

  没有脖子,你卡哪?

  先来说民用领域。

  俄罗斯是一个非常特殊的“超级大国”――它几乎就没有成规模的民用半导体产业。

  一句话:哥们儿没有脖子,你卡哪?形成这种现状的原因是多样的。

  首先是历史原因。

  苏联施行的是计划经济体制,对外通过“经互会”协调小弟们的经济活动。加勒比海的古巴生产糖,经济发达的东德生产精密仪器,身处热带的越南生产大米。

  对内有中央计划委员会,产业都是按区分配的,乌克兰种田养牛,哈萨克斯坦采棉花,白俄罗斯造卡车......活像九年义务制教育,房子买哪了就在哪就近入学,想换个赛道发展还得先搬个家。

  苏联当时为了平衡各加盟国利益,将微电子产业拆开分配到了各个加盟国。苏联解体后导致俄罗斯的半导体产业变得非常碎片化。

  其次是技术路线选择的原因。

  前面说过,俄罗斯是个极为特殊的国家。由于二战、冷战的因素,和一些地缘政治原因,俄罗斯在选择技术发展路线的时候,首先考虑的一定不是“能不能赚钱”的产业化问题,而是“能不能保命”的国防安全问题。

  集成电路技术的起步时期刚好也是美苏冷战时期,苏联考虑到核打击的威胁,在晶体管和电子管两个技术路线之间,优先选择了抗辐射能力更强的电子管技术。

  电子管的小型化的确存在先天限制,但那个时候也的确没人想到,晶体管的小型化竟然能够发展到纳米级。

  技能点有限,科技树一朝点错,后来发生的事,大家都知道了。

  最后是经济原因。

  俄罗斯分到了苏联的大部分遗产,但祖传的不止有产业,也有仇恨与警惕。苏联解体,北约却没打算解散,结果就是俄罗斯打从生出来,这辈子就没睡过一个好觉。一会是车臣,一会是格鲁吉亚,一会北约又要东扩。

  不是分家的兄弟起了领土争端,就是作妖的宿敌见缝插针给你使坏,以至于国家始终都生存在一个群狼环伺,不小心就会被生啖血肉的高压环境之下。

  苏联留下的本就是一个国民经济破败不堪的局面,轻重工业发展极不均衡,高压环境致使民营经济极其落后,且很难有机会得到发展。

  2004-2007短暂经济复苏,2008年就和格鲁吉亚打了一仗;2011年之后经济刚有逐渐复苏的迹象,却又被和乌克兰的冲突打断,也就是我们都知道的克里米亚事件。

  半导体产业是一个典型的资本密集型产业,需要大规模、长时间的持续投入,才能看到结果。但常年的内忧外患,使得俄罗斯民营经济自己都举步维艰,更顾不上发展出手机、平板这些民用消费电子产业。

  前几年EDN曾报道过俄罗斯的一款智能手机Yoga phone,双面屏幕,支持电纸书阅读,后来没多久这个Yoga Devices公司营运状况不佳,就在2019年宣布破产了。

  这一切的结果,就是如今俄罗斯民用和消费电子市场占全球份额还不到2%。

  而美国半导体工业协会(SIA)2021年的一份声明显示,俄罗斯的半导体采购量还不到全球半导体采购量的0.1%。其中民用半导体采购量占比就更是微乎其微。

俄罗斯的芯片,为什么不怕卡脖子?

  工程能力的神迹

  但民用微电子产业的近乎空白,并不意味着俄罗斯就完全没有半导体产业。

  目前俄罗斯主要集成电路制造商为两家:Микрон和Ангстрем公司,前者提供65-250纳米制程工艺加工能力,后者提供90-250纳米制程工艺,拥有8英寸晶圆厂,两家公司主要提供军用、航天和工业领域产品。

  在这方面,美国的制裁其实一直都没停过。

  2016年,Ангстрем在泽列诺格勒的一家工厂为了更新制程工艺,向AMD购买必要设备期间,被美国商务部加入了制裁名单,交易随即被迫中止。

  该公司随即陷入债务危机,濒临破产边缘。后来是前身为原苏联电子研究所的НИИМЭ与俄罗斯政府共同出手,联合Ангстрем最大债权方VEB.RF(俄罗斯国家开发集团)对其进行了破产重整,才将公司保留了下来。

  俄乌开战前后的这几天,美国最先宣布落实的两轮对俄制裁手段,也是切断关键技术供货。

  其中包括了半导体、计算机、信息与通信、传感器/激光、导航/航空电子、海洋、航空航天等7个领域的57项可用于军事目的的项目和技术。

  欧洲几乎是同步响应的,紧接跟上来的日本、韩国、中国台湾,几乎也都是在微电子领域的先进国家和地区,其宣布的对俄制裁措施中,有相当一部分和半导体有关。

  但其实俄罗斯半导体最大的进口供应者,是中国。

  我国的芯片产业水平,能够出口的大部分都不是什么高精尖产品,虽然可以支撑普通的军事装备,但对尖端军事装备的研发来说肯定不够用。

  基础工业水平差,微电子技术又一直是俄罗斯的短板,还要被西方一轮又一轮制裁,俄罗斯却能一批又一批推出世界一流的新武器。

  这种看上去很不科学的现状,来源于俄罗斯科学家极其扎实的基础理论能力,和近乎逆天的系统工程能力。

  拿美国的爱国者-3和俄罗斯的S-300-2相控雷达来说,二者都采用了先进的脉冲多普勒体制。

  雷达中以信号处理部分用数字芯片最多,最常用的是富利哀变换运算(FFT),可以快速算出目标信号的多普勒频率有多大,然后根据多普勒效应的公式推算出目标速度。

俄罗斯的芯片,为什么不怕卡脖子?

  The S-300 (NATO reporting name SA-10 Grumble)

  美国的逻辑是――给雷达装最先进的芯片,把算力堆起来解题。

  而俄罗斯在没有高端芯片的时候,在雷达中使用了一种他激晶体振荡器(模拟电路)作为中频信号积累,其体积虽比芯片要大,但比一般集成电路要小,可以替FFT的基本功能。

  虽然由于元件的小型化有先天不足,做出来的装备比较看起来比较“傻大粗”,但从核心效果指标上来说,基本可以达到与爱国者同等水平。

  美国一批雷达专家,专门喜欢研究俄罗斯雷达的优势和软肋,并积累了大量资料和数据。他们对俄罗斯S-300雷达系统设计的评价,是“高性能,低成本,低功耗”。

  其中有大量让美国专家们称赞的自主创新之举,比如S-300采用了X波段(爱国者和常规雷达大部分为C波段)。还利用了低损耗波导进行微波传输,加上独特的收发隔离技术,将S-300的天馈系统的总微波损耗降到了5dB左右。

  但爱国者雷达天馈系统的损耗可高达7-12dB。理论计算表明,微波损耗每降低1dB,,就可使雷达作用距离增加6%。

俄罗斯的芯片,为什么不怕卡脖子?

  美国人的设计原则,通常是利用最先进的技术,采用最先进的元器件,达到最先进的水平。

  而俄罗斯人的设计原则,是只要能够达到最先进的水平就行――元器件可以不用最先进的,技术可以不要最高精尖的,我只要效果能达到最好的就行。

  这就是所谓的系统工程能力。不追求使用最先进的元器件和最先进的技术,但整体系统水平和可靠性、稳定性必须一流。

  用某同事的话说,俄罗斯人实在擅长把一堆破烂组合在一起,变成一个能够横扫千军的人间大杀器。

俄罗斯的芯片,为什么不怕卡脖子?

  基础研究是一切工程能力的基石

  俄罗斯这些曲线救国,出奇制胜的招数,大大降低了没有高端芯片给其国防军工力量带来的影响。

  虽然外形看上去不那么精致,却并不妨碍俄罗斯的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。

  但话说回来,这种解题思路,还是被逼出来的。而且在军事、航天上可以替代高端芯片的解题思路,也完全不适用于产业化。

  要用极高的系统工程能力解决一个特定的问题是可行的。但它只适用于对单一技术问题的科研攻关,在不考虑成本和良率的军工产业可行。

  但在需要考量成本、良率、投资回报率、工业化生产效率等综合解决方案的产业化领域,则完全行不通。

  俄罗斯军事工业对高端芯片功能的替代方式,真正值得我们借鉴的,是系统解决问题的思路,以及背后支撑了这种解题思路的,强大的基础理论研究水平。

  知乎有个答主自述,其接触到的任何一个工科学科,找一篇有一定程度数学基础的论文,然后找到它的参考文献里,理论性最重要的一篇,然后再找这篇的参考文献,一次迭代,五步以内,必是俄文。

  一个学科的基础理论,是一通百通的,这才是一切系统工程能力的根源,也是一切人间大杀器无法跳脱的起点。

   

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(责任编辑:岳权利 HN152)
版权声明:admin 发表于 2022-03-02 7:10:00。
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