Защо съвременните модерни оръжия и оборудване все повече разчитат на чипове от висок клас
Какво е чип от висок клас? На международната сцена няма строго определение или еднообразно изявление. В днешно време това, което хората обикновено наричат чип, се отнася до схема, интегрирана върху силиконов блок. Така че чипове от висок клас обикновено се отнасят до качествен скок, основан на обикновени чипове, тоест цифрови логически схеми или специални схеми, които могат да бъдат програмирани на място с по-висока интеграция, по-бърза скорост и по-силни функции. Различни чипове бяха широко използвани в съвременното оръжие още през 90 -те години.
Въпреки това, тъй като новият век навлезе в ерата на информационна война и мрежова война, делът на електронното оборудване в оръжейните системи бързо нараства, а търсенето на чипове от висок клас също нараства бързо.
Вземете за пример американския изтребител F-35 от пето поколение. Известен е като първия изтребител в света' проектиран изцяло в съответствие с изискванията на информационизираните операции, тъй като може да постигне&"безпроблемна съвместимост" с настоящата бойна система на американската армия' В бой F-35 съществува като възел на информационна война. Интегрираната система за електронна война, оборудвана на борда, е проектирана да увеличи максимално способността на пилота' да възприема положението на цялото бойно поле; нейните възможности за електронна война с един самолет могат дори да достигнат производителността на професионални самолети за електронна война.
В случай на война, F-35 може да споделя информация с всички американски оръжия и оборудване във въздуха и морето в бойната система на американската армия &. Как се прави това? Чуждестранният авторитетен" Jane' s Defense Yearbook" казва, че" е оборудван с чипове по цялото тяло" ;!
В областта на ракетите, радарите и космическите отбранителни оръжия най-използваните чипове от висок клас, в допълнение към често използваните високоскоростни и високо прецизни чипове ADC/DAC, обикновено имат три аспекта, единият е самият компютър с оръжие . Специално за бомбените и бордови компютри, изискванията към чиповете са изключително строги. Вторият е комуникационният чип; той е гръбнакът на много центрове за управление на комуникациите с оръжия. Например, C2BMC в THAAD в САЩ разчита на него за реализиране на глобални мрежи. Третият е да се преброят чиповете DSP (цифрова обработка на сигнали) и FPGA (полево програмируем портален масив), които често се използват в американските радари и са многократно наименувани от Министерството на търговията на САЩ.
Основната задача на електронното оборудване в съвременните оръжейни системи е просто да получава информация и да извежда инструкции след обработка и бързо изчисление за контрол на компонентите за изпълнение. Вземете за пример съвременния радар, скоростта на предаване на данни достига десетки пъти в секунда, тоест изчислението се завършва веднъж за части от секундата. Следователно чипът за обработка на информация се изисква да има изчислителни функции в реално време, бързи и с голям капацитет. Понастоящем най -често използваните алгоритми са операция на конволюция и преобразуване на Фурие.
Тези две операции представляват голям брой итеративни процеси на умножение и натрупване и е най -лесно да се използват съвременни чипове за обработка на сигнали. Съвременните чипове за обработка на сигнали са изпитали пет поколения продукти, откакто са пуснати през 1982 г. Той е много различен от предишните високоскоростни микропроцесори: Първо, той може да завърши 32-битово умножение и натрупване в един цикъл на инструкции, а времето е само 1-2 наносекунди; вторият е многофункционален; и могат да се обработват паралелно; третият е така наречената" Харвардска структура" ;.
Това е структура на паметта, която разделя съхранението на програмни инструкции и съхранението на данни. Той има независима адресна шина и независима шина за данни, а двете шини се споделят по време и се споделят от паметта на програмата и паметта за данни. По този начин се преодолява тясното място при предаване на поток от данни и скоростта на изчисление се подобрява значително.
Що се отнася до FPGA, той съдържа голям брой вериги на порта, което прави чипа по -интегриран, по -бърз и по -надежден. По -специално, той има възможност да бъде препрограмиран (преконфигуриран) в системата, включително програмируеми логически блокове, програмируеми входно -изходни и програмируеми вътрешни кабели. Като обработка на информация, FPGA има тенденция да замества DSP.
По -голямата част от дизайнерите са потребителите на чипа, разбира се, че&се използват." Например, FPGA или DSP, известни производители на FPGA в САЩ, като Xilinx (китайско име Xilinx), Altera и др., Са създали офиси за продажби в Китай, с достатъчно предлагане и цялостни услуги, а дори и инструменти за разработка са готови за теб.
Всеки път, когато излезе нов модел, ние ще ви обучаваме безплатно, което значително улеснява вашата дизайнерска работа и дори може да направи много „иновации“. Разбира се, тези компании правят много пари, което е приблизително това, което някои хора наричат & quot; win-win" ;. Един висш академик каза добре: Много постижения сега се основават на използването на чужди чипове; и често твърдят, че са номер едно в света. Това не е" да се обличаш утре с това, което другите направиха вчера" ;!
От публикуваните данни и снимки на С-300 (като например системата С-300-2, продадена от Русия на Гърция) можем да видим, че нейната обработка на радарни сигнали за управление на огъня също използва FFT технология. Всеки канал за обхват на радара също реализира клона на скоростта на Доплер чрез операция FFT. Но Русия се състои от малки интегрални схеми (ИС).
Канал от разстояние трябва да се направи в шкаф, докато САЩ се нуждаят само от парче FPGA или DSP чип (и високоскоростен и високо прецизен чип ADC/DAC) и печатна платка. Следователно руските електронни устройства често се чувстват глупави, големи и груби и често са пренебрегвани от някои местни учени. Но Русия има своите методи, които не пречат на неговите С-300 и С-400 да станат ракетни системи за противовъздушна отбрана от световна класа.
Защо' не можем да правим чипове като американци?
Никога не съм работил в полупроводници и чипове. Не е квалифициран да прави безотговорни забележки по текущия проблем с чипа. Но може да отразява някои условия на използване и мнения от гледната точка на потребителя &. На 18 април 2018 г., вторият ден след като САЩ обявиха&"забраната за продажба [GG", Институтът по изчислителни технологии на Китайската академия на науките проведе кръгла маса от експерти в Пекин. Името на срещата беше" Защо' не можем да правим чипове като американци?&". Въпреки това, според доклада на репортер от" Economic Observer" които присъстваха на срещата, експертите обсъждаха на заседанието цял ден и мненията бяха разнопосочни, но те все още не успяха да дадат положителен отговор.
Но срещата все още отразява важна информация. Например, някои експерти посочиха за пример суперкомпютъра на Китай' Той е печелил първо място в международни състезания многократно с най -бързата изчислителна скорост.
Според експерта обаче, първите шест пъти са били използвани американски чипове (бележка на автора': тя трябва да се отнася до шестте поредни първенства на &; Tianhe-2" суперкомпютър, който използва 80 000 Intel Xeons). След като Министерството на търговията на САЩ реши да забрани продажбата на свързани чипове на четири съответни китайски единици през април 2015 г.," Shenwei · Taihuzhiguang" суперкомпютър, разработен през 2016 г." оборудван с национално произведени чипове" (бележка на автора': трябва да се произвеждат вътрешно процесори)" Shenwei 26010" ;. Дали така нареченият&"носи &"; вижте част от него?). Накрая той отново спечели шампионата в международното състезание със скорост на изчисляване с плаваща запетая от 930 милиона пъти в секунда. Следователно експертът каза, че" забраната за продажби" също е катализатор, давайки на изследователите усещане за криза и до известна степен ускори развитието на независимите чипове на Китай &.
Както всеки знае, индустрията с чипове е индустрия, която изисква голямо количество първоначални инвестиции в капитали и таланти, и това е индустрия с относително дълга възвръщаемост на инвестиционния цикъл; тя също трябва да бъде предадена, до днес могат да се развият поколения постоянство, упорита работа и повтарящо се и иновативно натрупване. Върхът.
Експерти на срещата посочиха, че почти всички световни гиганти в полупроводниковата индустрия започват през 70 -те и 80 -те години на миналия век, използвайки дълго време и огромни инвестиции на таланти в замяна на натрупването на съвременни технологии. Китайската полупроводникова индустрия за съжаление пропусна златния век. След реформата и отварянето, въпреки че не отделяхме по-малко време, ние също постигнахме световноизвестни постижения в областта на чиповете от нисък и среден клас. Разработването на чипове от висок клас обаче зависи от механизма на пазарна конкуренция и е трудно да се настигне нивото на Съединените щати.
През 90-те години някои далновидни учени като Ni Guangnan и други се застъпват за независима основна технология и предлагат да се насочат към основните чипове на САЩ (като Intel' s Xeon), за да преодолеят трудностите на високите -крайна чип технология; и предложиха да не се страхуват от повтарящи се неуспехи. , И определено ще спечели в крайна сметка.
Някои експерти и икономисти обаче смятат, че е по-добре да се купуват чипове, отколкото да се произвеждат чипове, което е така нареченият" пазар за технологии" теория; и те не се притесняват', че Съединените щати лесно ще изоставят огромния пазар и огромните печалби на Китай' Някои лидери, които защитават пазарната ориентация, също са скрупульозни относно големите инвестиции и високите рискове. Това прави индустрията на чипове на Китай&за съжаление отново пропуснала възможност.
Наскоро тайванска медия (China Times Electronic News) публикува статия, озаглавена&„Апокалипсис за полупроводници с кръстосани проливи &“, изразяваща ясен поглед по този въпрос. Основната идея на статията е: Двете страни на пролива придават голямо значение на полупроводниковата индустрия и изходната точка е подобна (в същото време те въведоха производствени линии от NEC в Япония и RCA съответно в САЩ). Подкрепата на континенталното правителство&за полупроводници далеч надхвърля тази на Тайван. Полупроводниковата технология е знание, което изисква упорита работа и дългосрочен фокус. Авангардни технологични изследвания изискват висока степен на професионализъм на научния и технологичния персонал. Но сега, по отношение на производствения процес и интегралните схеми от висок клас, континентът наистина все още отстъпва на Тайван (?).
Една от причините е, че всички млади континентални научни и технически кадри са в държавни предприятия и нямат чувство за криза. Естествено, няма чувство за неотложност и се страхувам от трудности, така че не е нужно да се задълбочавам в езотеричните принципи и ключовите технологии. Някои млади хора имат лош професионализъм и имат желание да забогатеят възможно най -скоро. Някои медии имат навика да се хвалят, мислейки, че вече са номер 1 в света. В края на статията се посочва, че&„смирено учене и питане и дългосрочен фокус и концентрация са единствените начини за успех." Аргументите, изложени в тази статия, все още са обективни и заслужават нашето разглеждане.
Разглеждайки настоящия проблем с чиповете от гледна точка на оръжията и оборудването, винаги чувствам, че на някои експерти и учени липсва важен фактор при разглеждането им, а именно&"бойна готовност"." Американците разглеждат чипа като вид материал за подготовка на войната. Всеки път, когато налагаме санкции и забрани върху продажбите, използваме извинението&за национална сигурност." Голямата стратегия на САЩ днес е да ограничи Китай. Може ли това да позволи на китайско-американската печеливша ситуация да продължи дълго време? Това ни напомня за дебата в моята страна през 80 -те години на миналия век дали Китай трябва да разработи своя собствена навигационна система Beidou.
Някои учени се противопоставят на това, че светът използва американския GPS, а Beidou е скъп и дори да е построен, той няма да може да се конкурира със САЩ в бъдеще. Освен това GPS не може да бъде изключен или шифрован, така че самите САЩ не могат да го използват. Въпреки това, в някои локални войни и военни учения в някои страни след 90-те години на миналия век, САЩ изключиха свързаните с GPS функции и използваха криптирани смущения, което доказа, че мненията на другарите, които се застъпват за пускането на Beidou, са верни.
Причините за лошото ниво на микроелектронните технологии и чипове в бившия Съветски съюз и Русия са сложни. Според руската литература обаче има три основни причини: Първо, световното преминаване от електронни тръби към полупроводници през 60 -те години. Бившите съветски високопоставени служители вярваха, че полупроводниците са далеч по-малко устойчиви на ядрено лъчение, отколкото електронните тръби, и се опитаха с всички сили да се застъпят за развитието на малки електронни тръби. Това накара Съветския съюз да пропусне златната възможност от самото начало.
Второто е, че Съветският съюз популяризира&"тройната система &"; за период от време (т.е. +1, 0, -1 вместо двоичната 1, 0), което е несъвместимо с бинарната система, която обикновено се разпространява в света, което губи много време и енергия. Третото е, че бившият Съветски съюз разпространява индустрията на микроелектрониката към участващите страни, за да балансира интересите на участващите страни.
Разпадането на Съветския съюз доведе до фрагментация на полупроводниковата индустрия. След десетилетие на икономически шок Русия преживя бавно икономическо възстановяване и не е в състояние да възвърне напълно предишната си слава. Следователно, ако допуснете грешка в посоката по основните технически проблеми, загубата често е огромна. Камъни от други планини могат да се използват за нефрит и тези уроци ни помогнаха да избегнем повтарянето на същите грешки.
След украинската криза през 2014 г. Русия е преживяла редица санкции от Запада, но е успяла да пусне ново оръжие от световна класа едно след друго. Например при въздушната и космическата отбрана беше пуснат в експлоатация изтребителят пето поколение Су-57, системата за противовъздушна отбрана четвърто поколение С-400 беше на въоръжение, системата за противовъздушна отбрана пето поколение С-500 успешно порази цели, и стратегическото противоракетно устройство от ново поколение А-235 Бойно дежурство и така нататък.
Западните репортери преувеличиха: Русия&често изпраща смразяващи напомняния!&". Ето защо някои читатели поставиха под въпрос, че основното индустриално ниво на Русия' е лошо, а технологиите за микроелектроника винаги са били недостатъците на Русия' Русия пусна на пазара тези нови оръжия от световна класа, но им липсват световна класа микроелектронни технологии и чипове от висок клас. Русия също така подчертава, че самостоятелността по принцип не използва чужди компоненти (Западът също забранява продажбата на електронни устройства от висок клас). Как руският научно -технически персонал реши това противоречие?
Веднъж анализирах как Русия разрешава това противоречие в статията&„Защо няма криза с чипове в авангардни изследвания и разработки на оръжия в Русия'" Накратко, това е да се разчита на идеята за&"независима иновация [GG" ". За да бъдем по -конкретни, трябва да се разчита на научно -техническия персонал' философията на дизайна на&"укрепване на силните страни и избягване на слабостите [GG". Възползвайте се изцяло от основните технически предимства на Русия' в областта на механиката на полетите на ракети, технологиите и устройствата за инерционно насочване, двигателите, микровълновата електрическа вакуумна технология и аналоговите схеми и разчитайте на изобретателността на руския научен и технологичен персонал, за да направи заради липсата на цифрови технологии. Това обезщетение не е проста замяна, а иновация.
Тъй като авторът даде пример в статията&"Chip Crisis &", Русия използва хетерогенен кристален осцилатор като натрупване на сигнал с междинна честота, а обемът му е дори по -малък от този на интегралната схема, която е типичен успешен пример. Руският научно -технически персонал експлоатира своите силни страни и заобикаля слабостите, от една страна от безпомощност, но от друга страна е насърчил ново развитие и напредък в технологията на аналоговите схеми.
Второто е да се разчита на научно -техническия персонал' s" системата първо" философия на дизайна. Последното се отнася до &; нивото на компонентите на оръжието може да бъде средно, но системното ниво, включително показателите за ефективност на оръжейната система и надеждността на оръжието, трябва да бъдат първокласни." Например в областта на космическите отбранителни оръжия, от висшите руски лидери до главния конструктор на ракетни системи, те ясно осъзнават, че основните индустрии на Русия са далеч по -ниски от тези на САЩ и те трябва да търсят истината от фактите, за да развият своите собствени оръжия за космическа отбрана.
Те имат две неписани насоки за проектиране:
Единият е, че от оръжейната система не може да се изисква да надмине САЩ по всеобхватен начин или да бъде първата в света по всички показатели. Русия няма сили да се конкурира със САЩ по всеобхватен начин. Затова трябва да схванем основните показатели, да разрешим основните противоречия и да накараме основните индикатори да водят света.
На второ място, не може да се изисква цялото оборудване и компоненти в системата да бъдат първокласни, но са необходими независими иновации на всяко оборудване, за да се увеличат максимално силните му страни и да се избегнат максимално слабостите. Основното преследване е ефективност и стабилност, висока надеждност и не преследва умишлено използването на усъвършенствани компоненти и напреднали технологии, не се интересува от появата на малко&"глупаво, голямо, грубо [GG". След това главните дивизии синтезираха система за противоракетна отбрана от световна класа с изключителна основна производителност и ниво. Това неписано правило е похвалено от някои западни литератури като&„златно правило &“; за развитието на оръжията на Русия'
Авторът смята, че това е много просветляващо за нас. На предишния етап научните и технологичните кръгове на моята страна&показаха известно бурно настроение, тоест всички сфери на живота трябва да надминат Съединените щати по всеобхватен начин и заявиха, че много аспекти имат вече надмина Съединените щати. Всъщност, като вземем за пример чипове от висок клас, е нужна дългосрочна упорита работа, за да наваксаме разликата между нас и САЩ.
Дори тогава е невъзможно да си представим, че всички сортове чипове от висок клас ще настигнат Съединените щати. Всъщност, докато някои основни сортове настигнат или се доближат до нивото на световна класа, това е много добре. Разбира се, основната технология трябва да бъде в нашите ръце. Разработчиците на оръжия преследват оръжия от световна класа и на него не му пука' дали използваните чипове са първите в света'
За да правим иновации независимо, трябва да имаме иновационния дух. Например, дизайнът на руската система С-300, тяхната смелост за иновации все още заслужава нашата справка. Първият е изборът на група. Американските патриоти използват C лентата. Руските техници предложиха да се използва по-висока X-лента за по-нататъшно подобряване на работата на радара. Но тогава имаше голям риск. Не само е трудно да се разработят и доставят компоненти.
Производството на ключово оборудване за отстраняване на грешки" X-band голяма антена в близост до полевата тестова система" необходим за радар с фазирана решетка също е несигурен (необходимо е да се инсталира рамка за изпитване на изпитвателен стенд на няколко метра).
Когато главата за вземане на проби се движи в три измерения във всяка точка, точността на позициониране е не повече от една стотна от дължината на вълната, тоест 0,3 мм). Но Русия първо се осмели да заеме този технологичен връх и беше първата в света, която разработи мащабна X-лентова система за тестване в близко поле.
В допълнение, по отношение на метода на подаване на радарна антена с фазирана решетка, американските учени и инженерните кръгове винаги са се застъпвали за използването на подаване на клони (чрез голям брой кабели или вълноводи) и отричат космическия канал. Руският научен и технологичен персонал обаче направи големи пробиви и успехи в храненето в космоса. На международна радарна конференция в началото на този век американският експерт по радар Баден изслуша доклада на главния руски инженер Евремов. Когато разбра, че космическият канал е официално приет на С-300, той похвали руския научно-технически персонал. Иновативен дух и постоянство. И направи такава интересна реч на срещата:
Разработчиците на западни фазани масиви на радар са погълнати от дизайна на подаване на клонове от 1960 г. и са склонни да игнорират и отхвърлят този начин на подаване на космически данни. ……. До 1988 г. той смята, че технологията за космическо захранване не е достатъчно зряла. ……. През 1993-1994 г. подробната учебна програма на темата, разработена от антената с фазирана решетка на IEEEE, дори не споменава пространствената решетка. Това отношение на западната радиолокационна инженерна общност остави цялото развитие на технологията за космически захранващи масиви на руските инженери, което им позволи да влязат енергично в това празно пространство.
Тъй като основните научни изследвания на Русия' са много солидни, всички вярват, че докато икономиката на Русия' се подобрява допълнително, нейната технология за микроелектроника и технологията от висок клас чипове със сигурност ще имат ново развитие и ще приемат изключен. В противен случай технологията за микроелектроника на ниско ниво може да се превърне в пречка за по-нататъшното развитие на информатизацията и мрежовите оръжия на Русия &. Следователно, ние се учим от опита на Русия' имитирайки специфичните му методи.
Отклоненията, предприети от основни устройства, като микровълнови тръби в моята страна, също показват, че пътят към „замяна на технологиите с пазара“ е неработещ.
Всъщност опитът и уроците, подобни на този инцидент със ZTE, не са за първи път. През 80-те и 90-те години на миналия век, когато Съединените щати, Съветският съюз и други страни полагаха големи усилия за разработване на ново поколение микровълнови електронни тръби с висока мощност за оборудване на ново поколение мощни радари, ние наблягахме на пазарната икономика и свири на гонг и барабани, за да изключи нерентабилни електронни тръби. Във фабрики и университети електрическите вакуумни специалности, които не са популярни сред студентите, са затворени (казват, че микровълните са вредни, а електрическите вакуумни материали са вредни).
Някои експерти се притесняват, че няма да има наследници. В съзнанието на някои хора' се е формирала правдоподобна концепция: електронните тръби изостават от транзисторите, транзисторите изостават от интегралните схеми, а интегралните схеми изостават от чиповете. Ако имате нужда от него, можете да похарчите пари, за да го купите на чужди пазари.
Едва по-късно&Западът забрани продажбата на микровълнови тръби с висока мощност в страната ми, когато тя излезе наяве. Руският научен и технологичен персонал е по -умен от нас в това отношение. Тяхната микровълнова електрическа вакуумна технология е много висока и уникална. Те изиграха важна роля в насърчаването на развитието на модерните оръжия на Русия &.
Всяка година в нашата страна Министерството на промишлеността и информационните технологии организира&"Китайската конференция за насърчаване на индустрията за интегрирани схеми [GG" ". През 2016 и 2017 г. един от моите ученици участва във втората сесия. След като се върна, той ни предаде ситуацията на конференцията и срамното положение на чип индустрията на моята страна &. През 2017 г. стойността на продукцията на индустрията за интегрални схеми на моята страна' достигна 500 милиарда юана, което представлява около 11% от световния дял, докато моята страна' Тайван представляваше 16%. На опашка от оперативни приходи няма никой в континенталната част на 20 -те най -големи полупроводникови компании в света, докато Тайван има три компании, включени в краткия списък, включително TSMC.
годишният внос на моята страна на американски полупроводникови продукти, основно чипове от висок клас, възлиза на 230 милиарда щатски долара, което е сравнимо с едногодишните разходи на нашата армия. Няколко американски чип -гиганта са спечелили много пари на китайския пазар без изключение, но през годините те многократно са използвали националната сигурност като причина за упражняване на голямата пръчка права на интелектуална собственост. Те ще забранят продажбата на този за известно време и ще го санкционират за известно време. Целта на тази компания' е да задуши чип индустрията на моята страна' и да запази основната технология в свои ръце завинаги.
& "чип инцидент" със сигурност е нещо лошо, но също така вероятно ще се превърне в още една златна възможност за развитието на чиповете от висок клас на моята страна &. Според моите студенти на втората среща много научно -технически служители изразиха желание да работят усилено. На срещата имаше и група връщащи се, някои от които се занимаваха с чип технологии в чужбина в продължение на много години и искаха да използват своя опит, за да служат на родината, когато се върнат у дома. И също така призова колегите, които все още са в чужбина, да не пропускат възможността. На срещата те представиха и лозунга&„Патриотични учени ще работят заедно и China Chip скоро ще се издигне &“.
В крайна сметка битката за наука и технологии е битка за таланти. Докато политиката е правилна, талантите се оценяват и всички сили, които могат да бъдат обединени, вярвам, че чиповете от висок клас на Китай' скоро ще нараснат.
