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为什么俄罗斯没有高端芯片，却能造出一流武器？

发布时间:2024-12-31 22:13:30  
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自2018年“芯片封锁”事件爆发以来，这几年，芯片一直成为大家经常谈论的话题，今天就来讲讲俄罗斯没有高端芯片，为什么也能造出一流武器。

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现代先进武器装备为何越来越依赖高端芯片

什么是高端芯片？这在国际上并无严格定义和统一说法。现在人们一般所说芯片是指在硅块上集成的电路。 那么高端芯片就是泛指在普通芯片基础上又有质的飞跃，就是集成度更高，速度更快，功能更强，甚至可以现场编程的数字逻辑电路或专用电路。现代武器装备早在上世纪90年代就广泛采用各种芯片。

但新世纪以来进入信息化战争和网络化战争时代，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。

以美国第五代战机F-35为例，它被称为世界上第一款完全按照信息化作战的要求设计的战斗机，因为它可以与目前美军的作战体系实现“无缝兼容”。作战时F-35是作为一个信息作战的一个节点而存在。机上装备的综合电子战系统设计目的就是最大限度地增强飞行员对整个战场态势的感知能力；其单机的电子战能力甚至能达到专业电子战机的性能。

一旦发生战争，F-35在美军的作战体系中，能够与空中、海上所有美国武器装备共享信息。它如何做到这些呢？国外权威的《简氏防务年鉴》上说它“浑身上下都装了芯片”！

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在导弹、雷达和空天防御武器领域，用得最多的高端芯片，除了常用的高速高精度ADC/DAC芯片外， 大致还有三方面，一是武器计算机本身芯片。尤其是弹上、机上计算机，对芯片的要求极其严苛。二是通讯芯片；是很多武器通信控制中心的支柱。如美国萨德中的C2BMC，靠它实现全球联网。第三要算美国雷达中大量采用的 ，美商务部屡屡点名的DSP（数字信号处理）和FPGA（现场可编程门阵列）芯片了。

现代武器系统中的电子设备，其主要任务简言之就是接受信息，经处理和快速运算后输出指令，去控制执行部件。以现代雷达为例，其数据率高达每秒数十次，也就是零点几秒就要运算完一次。因此要求信息处理芯片具有实时，快速，大容量计算功能。目前最常用的算法是卷积运算和傅立叶变换。

这二种运算都是大量的相乘和累加的迭代过程，用现代信号处理芯片最简便。现代信号处理芯片自1982年推出至今，已经历五代产品，它与过去高速微处理器有很大的不同：一是它能在一个指令周期内完成32位乘法和累加运算，时间只需1-2纳秒；二是多功能；且可并行处理；三是采用所谓“哈佛结构”。

它是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。具有一条独立的地址总线和一条独立的数据总线， 两条总线由程序存储器和数据存储器分时共用。 这样也就克服了数据流传输的瓶颈，极大地提高了运算速度。

至于FPGA，它包含大量门电路，使芯片更集成化，速度更快，可靠性更高。尤其是具有系统内可再编程（可再配置）的能力，包括可编程逻辑块，可编程I/O和可编程内部连线。作为信息处理，FPGA大有取代DSP的趋势。
广大的设计人员是芯片的用户，当然是“拿来主义”。 譬如FPGA或DSP，美国著名的FPGA厂商，如Xilinx（中文名赛灵思公司）、Altera公司等都在中国设立销售机构，供货充足，服务周全，连开发工具都已为你准备好。

每推出一个新型号就免费为你培训，大 大方便你的设计工作，甚至可以做出很多“创新”。当然这些公司赚得盆满钵满，这大约就是一些人所说的“双赢”。 一位资深院士说得好：现在不少成果都是建立在使用国外芯片基础上得到的；而且动辄宣称世界第一，这不就是“拿别人昨天的东西来打扮自已的明天”！

我们从S-300已公开的资料图片中看到（如俄罗斯售给希腊的S-300-2系统），它的火控雷达信号处理也采用FFT技术。雷达每一距离通道也是通过FFT运算实现多普勒速度支路。但俄是用小规模集成电路（IC）来组成。

一个距离通道就得做成一个机柜，而美国只需用一片FPGA或DSP芯片（以及高速高精度ADC/DAC芯片）和一块印制电路板。 所以俄罗斯的电子设备常给人以傻、大、粗的感觉，常被国内一些学者瞧不起。但俄有他的办法，并不妨碍他的S-300和S-400成为世界一流的防空导弹系统。

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为什么我们造不出美国人那样的芯片？

我从没有从事过半导体和芯片的专业。没有资格对当前芯片问题说三道四。但能从用户角度反映一些使用情况和意见。2018年4月18日，即美国宣布“禁售”令的第二天，中科院计算所召开一场在京专家圆桌会议，会议的名称就是“为什么我们造不出美国人那样的芯片？”。但据到会《经济观察报》记者的报道，会上专家们讨论了一整天，众说纷纭，还是没能得出一个正面回答。

不过会议还是反映了一些重要信息。例如有专家举中国的超级计算机为例，它以运算速度最快在国际比赛中多次拿到第一。

但据该专家透露，前面六次用的都是美国的芯片（作者注：应指“天河二号”超级计算机的六连冠，使用了80000块英特尔公司的Xeon）。2015年4月美国商务部决定向中国有关四个单位禁售有关芯片后，2016年研发的“神威·太湖之光”超级计算机才 “搭载了全国产的芯片”（作者注：应为国产CPU“申威26010”。所谓“搭载”是否指用了一部分？）。最后在国际比赛中以每秒9.3亿亿次的浮点运算速度再次夺冠。因此该专家说“禁售”也是一剂催化剂，使科研人员有了危机感，在某种程度上就加速了中国自主芯片的发展。

大家知道，芯片产业是个需要前期大量资金和人才投入的行业，是个投资回报周期比较长的行业 ； 更是需要薪火相传，几代人坚持不懈，辛勤劳动，迭代创新的积累，才能发展到今天的巅峰。

会上就有专家指出，目前国际上的半导体行业巨头几乎都在上个世纪七八十年代起步，用漫长的时间和巨量的人才投入，换来了今天的技术积累。 中国的半导体产业遗憾地错过了一个黄金的年代，改革开放后，虽然我们也没少花力气，并且在中低档芯片领域也取得令世人瞩目的成就。但对高端芯片的开发，要靠市场竞争机制，就很难赶上美国的水平了。

到了上世纪90年代，也曾有一些有远见的科学家如倪光南等人主张自主核心技术，提出要瞄准美国的主要核心芯片（如英特尔的Xeon），攻克高端芯片技术难关； 并提出不怕多次失败，最终定能取胜。
但也有一些专家和经济学家认为做芯片不如买芯片，也就是所谓“用市场换技术”论；并说不用担心美国会轻易放弃中国这样巨大市场和巨额利润。一些主张市场导向的领导也顾忌投入大，风险大。这就使中国的芯片产业再次遗憾地错过了一个机遇。

最近台湾一家媒体（中时电子报）发表了题为“两岸半导体启示录”一文，对这个问题发表直截了当的看法。 文章大意是：两岸都很重视半导体产业，起步也差不多（同时分别从日本的NEC和美国RCA引进生产线）。大陆政府对半导体的支持还远远超过台湾。半导体技术是门需要刻苦和长期聚焦钻研的学问。尖端技术攻关需要科技人员有高度敬业精神。 但现在，在制程和高档集成电路方面，大陆的确还比不上台湾（？）。

原因之一是大陆年轻科技人员都在国有企业，没有危机感。自然也没有紧迫感，又怕艰苦，不去也不需要去深入钻研其中的深奥原理和关键技术。一部分年轻人敬业精神太差，热衷于尽快发财。一些媒体有自吹自擂的习惯，自认为早已是世界第一。文章最后提出“谦虚地学与问并长期聚焦专注，是成功的不二法门”。这篇文章提出的论点还是客观的，值得我们思考。

从武器装备角度来看当前芯片问题，我总觉得有些专家学者的考虑缺乏一个重要因素，就是“战备”。美国人就把芯片看作一种战备物资。 每次对我们制裁、禁售都借口“出于国家安全”。当今美国的大战略是遏制中国，他能允许中美双赢的局面长期下去吗？这就使我们想起上世纪80年代，国内曾就我国要不要搞自己的北斗导航系统展开辩论。

有些学者表示反对，理由是全世界都在利用美国的GPS，搞北斗耗资大，即使建成将来市场也竞争不过美国。再则GPS不可能关闭或加密，这样美国自己也没法使用了。但90年代后的一些局部战争，以及一些国家的军事演习，美国都有针对性地关闭GPS有关功能，并施放加密干扰，证明主张北斗上马的同志的意见是正确的。

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前苏联和俄罗斯微电子、
芯片技术落后的经验教训

前苏联和俄罗斯微电子技术和芯片水平差，原因复杂。但据俄文献说法，主要原因有三：一是上世纪60年代世界性的由电子管转向半导体。 原苏联高层听信了半导体抗核辐射远不如电子管的说法，竭力主张发展小型电子管。这就使苏联从一开始就错过黄金机遇。

二是苏联推行一段时间的“三进制”（即+1，0，-1而不是二进制的1，0），与国际普遍推行的二进制不兼容，浪费了很多时间和精力。三是原苏联为了平衡各加盟国利益，将微电子产业分布各加盟国。

苏联解体后导致半导体产业碎片化。加以俄经历十年经济休克时期，经济恢复迟缓，无力全面重振昔日辉煌。所以在核心技术问题上犯方向性错误，损失常常是巨大的。他山之石可以攻玉，这些教训使我们避免重蹈覆辙。

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俄没有高端芯片为何仍能频频
推出世界一流的新武器装备？

从2014年乌克兰危机后至今，俄罗斯经受西方一轮又一轮的制裁，但却仍能一批又一批推出世界一流的新武器。如在空天防御方面，有第五代战机苏-57投产，有第四代防空系统S-400的服役，第五代防空系统S-500打靶成功，以及新一代战略反导系统A-235战斗值班等等。

西方记者渲染：俄罗斯“频频发出令人不寒而栗的提醒！”。所以有读者提出疑问，俄基础工业水平差，微电子技术又一直是俄罗斯的短板。俄罗斯推出这些世界一流的新武器，又缺乏世界一流的微电子技术和高端芯片。俄罗斯又强调自力更生基本上不使用外国的元器件（西方也禁售高端电子器件）。俄罗斯科技人员是如何解决这一矛盾的？
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