正確認識和借鑑“俄羅斯沒有芯片危機”的經驗教訓

正確認識和借鑑“俄羅斯沒有芯片危機”的經驗教訓

—並揭發某些網文的抄襲行為—

航天科工二院  郭衍瑩

一、美國利用“芯片制裁”對中國打壓、遏制將成為新常態

特朗普上台後，公開宣稱中俄是美國的戰略對手。並利用芯片制裁的手段對中國發動一系列打壓和遏制措施。在這新形勢下，我於2018年8月9日在環球網發表了《從武器裝備的觀點看當前芯片問題》一文，第一個在互聯網上提出“俄尖端武器緣何沒有芯片危機”問題。今年5月8日我又在環球網發表《“芯片危機”會捲土重來嗎？—再論俄尖端武器緣何沒有芯片危機？”》一文。作者在文中預測，待新冠病毒疫情過後，新一輪的經濟摩擦和更嚴厲的芯片制裁必將再度上演。而且新的制裁必將涉及軍用芯片。後來情況是，特朗普不顧美國的疫情一波高一波地肆虐，急不可待地對我國的民營企業華為及其5G產品進行制裁和打壓。5月15日美國商業部就宣佈全面限制華為購買採用美國軟件和技術生產的半導體。繼而多次追加苛刻的限制條件。特朗普動員政府力量來制裁和打壓中國一家民營企業開發5G芯片，手段的卑劣前所未有。

至於在軍用芯片方面，美國對一些重要的和關鍵性芯片，長期來一直嚴禁其軍用級和航天級產品進入中國。特朗普上台後變本加厲，不斷擴大禁止的範圍，企圖以此打壓我國軍力的發展。2017年美國總統科技委員會就發佈一份名為《如何確保美國在半導體行業的長期領導地位》報告。內中規定嚴格禁止軍用級以上（包括宇航級）半導體產品供應中俄戰略對手。此項任務由總統技術助理牽頭的領導小組監督執行。在美國，芯片經營商往往就是軍火商，或者密切相關（如最近受我國制裁的洛馬公司。它推出的芯片冷卻技術被美國很多芯片企業所採用）。因此政府的意志很快變成這些軍火商行動。

下面舉幾種美國最通用的軍用芯片為例來説明情況。大家知道，任何數字電子設備第一個關鍵芯片是ADC/DAC芯片。一般的ADC/DAC芯片精度（位數）不高，採樣率也較低。所以數字接收機的動態範圍始終趕不上模擬接收機。但後來美國ADI公司和國家半導體在技術上有突破。自稱他們掌握的AD核心技術要領先全球其他國家20年。據説它的一片宇航級ADC芯片報價20萬美元。而且對中俄嚴格保密和禁運。

再説FPGA芯片。據資料透露，Xilinx公司研發的FPGA芯片已開發至10級，即Virtex-10。但在中國市場上只供應至7級，即Virtex-7（20nm芯片）。這是軍民二用級；再往上就是軍用級和航天級，都從來沒有在中國市場露過面。前二年Xilinx公司曾宣傳推出一種新的Virtex-7軍用級代用品，稱Kintex-7（16nm芯片）。但很快就斷供了。而且即使Virtex-7現在也很難買到。至於Virtex-7以下各級都是民用的，在軍事上意義不大。信號處理另一重要芯片DSP的情況和FPGA差不多，只是它的民用市場的比重更大些。

據業內人士分析，只要中美經濟上不完全脱鈎，美國對半導體不會完全全面封殺。因為這些公司的民用級芯片還需要在中國市場銷售，賺錢。所以作為一個軍事強國沒有自己的芯片產業鏈，如再加上基礎科學差，不能像俄羅斯那樣能設計出芯片代用品，就只能處處受制於人了。

二、概述我對“俄羅斯緣何沒有芯片危機？”的認識

2005年，我和其他幾位剛退休的老同志曾應聘去部隊大修廠當技術顧問；有機會接觸到一些從國外引進的武器裝備。大修廠工人師傅曾向我們提出一個很有意思的問題：俄羅斯經濟不景氣，又屢遭西方的制裁。但為何他研發的武器的水平總能世界一流？你們能否總結出幾條，供年輕一代的設計人員參考。師傅們敬業精神和愛國情懷感動我們。我離職回來後一直在收集資料和思考師傅們提出的問題；並就我的見解於2015年6月17日在北京日報“軍事欄”（現已停刊）上發表過“俄武器研發為啥總能站在前沿”一文。特朗普上台後發生“芯片危機”，我又在環球網前後發表二文，闡述我對“俄羅斯緣何沒有芯片危機”的看法。

俄羅斯研發尖端武器緣何沒有芯片危機？概括起來我認為，第一，他的基礎科學強大，可以創新地設計出模擬電路來替代芯片。這種替代不是簡單的從數字到模擬的對應，而是一種創新。以實現脈衝多普勒信號處理為例，俄科技人員中創新地用一個較簡單的“他激晶體振盪器”來實現中頻相參積累（加上一組模擬濾波器後，理論上就完全等效FFT）。見5月8日環球網上我的文章。文中我還畫了一張原理圖，説明其工作原理。

第二，揚長避短，敢於充分發揮自己的優勢，大膽創新，以彌補沒有芯片帶來的缺陷，使武器總體水平世界一流。俄羅斯儘管微電子技術水平低，但在其他很多方面，如微波毫米波技術（包括模塊）、微波電真空技術、自動控制技術等方面有很大優勢。更不用説空氣動力學、發動機、導彈等方面歷來是俄羅斯的強項。俄科技人員充分發揮自己的聰明才智，揚長避短，彌補因微電子技術薄弱帶來的缺陷。中國有句俗語叫“堤外損失堤內補”，就是這個意思。譬如S-300雷達系統，被美國一些著名雷達專家讚譽為“高性能、低成本、低功耗”的設計。因為它敢於首先採用X波段，而美國“愛國者”至今仍是C波段。俄有微波大功率電真空器件，所以敢於大膽採用“高脈衝重複頻率的脈衝多普勒體制”（接近連續波）。這種體制能在大空域內具有優良的對付高速機動目標和雜波干擾的能力。而這種方案長期以來一直是被經典雷達理論認為是“不建議採用”。現在俄羅斯成功採用了，還由總工程師拿到國際雷達會議上去報告，美國的幾位老專家瞭解後表示祝賀並大加讚賞。

這二條結合起來是否可以這樣理解：一個軍事強國得有強大的芯片產業，或者有強大的基礎科學。如果二者皆無，就只能坐以待斃了。

這裏需要強調的是，我説的要借鑑俄羅斯經驗，絕非提倡大家都不用芯片，改用模擬電路。芯片技術代表未來電子學發展方向。所以美國的雷達系統特別緊湊，不像俄羅斯那樣“傻大粗”。我們主要學習俄羅斯的自主創新的精神，和揚長避短的設計思想。俄羅斯人巧妙地用創新的模擬電路技術替代芯片，的確值得大家佩服和借鑑。但俄羅斯從未誇耀自己的模擬電路如何如何好，勝過芯片。説白了他們也是出於無奈。但他們能在無奈中爭取最好的結果。他們的創新精神和揚長避短的設計思想才是真正值得我們學習的。

我國比起俄羅斯有很多有利條件，首先是我國的微電子技術包括芯片技術，無論是設計或量產，都已有較好的基礎。只是我國的模擬電路技術水平由於長期不大重視基礎教育，現在就遠不如俄羅斯。所以完全不應該拋棄或放慢芯片技術的發展，回過頭來研究如何用模擬電路來替代芯片（當然也不排斥某些場合採用巧妙的模擬電路，做到數模結合最優化）。

三、揭發互聯網上某些網文的抄襲行為

我提出的這些論點很希望在互聯網上和大家一起探討。但近日我查閲互聯網資料，無意中發現有幾篇網文抄襲我在環球網上發表文章中的一些主要論點。説它是抄襲，因為他們不遵循最起碼的道德準則（註明這些論點的出處，並徵得環球網同意）。當然他們變換手法，只抄襲了幾小段，使一般讀者難以發現。但它們抄襲的是原創文章的主要觀點（論點），也即文章的“原創”部分。以及最關鍵的幾段話（幾句話）。然後改頭換面，換一個吸引讀者眼球的題目（如：“俄羅斯從不擔心被芯片卡脖子”，….等等），加上一些無中生有，譁眾取寵的話（如使美國歎服，使美國折服，佩服，美國拿他沒轍….）,有的還製成視頻節目，有些中間還夾着廣告，目的是以宣傳高科技為幌子達到賺錢的目的。我在原網文中説的是：俄科技人員採用特殊的“他激晶體振盪器”電路來完成中頻相參積累的目的。而一部分抄襲文章説，是由於俄羅斯發明了晶體振盪器（還加附註説它是用石英晶體作元件的振盪器）來替代芯片；另一部分抄襲文章説是由於俄發明了“激晶體振盪器”替代晶片。二種説法都是抄襲我的原創論點，而且還抄錯了，而且還錯得一樣。看來這幾篇抄襲文章出自一、二人之手，或者是以訛傳訛。第一種説法。一般晶體振盪器就可代替芯片，是個大笑話。第二種説法稱俄發明“激晶體振盪器”，誰也弄不清這是什麼東西？中外所有無線電詞典恐均無這一詞彙和術語。

我在網文中説的 “他激晶體振盪器”，是個正式詞彙；振盪器本來就有自激、他激（外激）之分。我把它引用在這裏，為的是通俗易懂。其實在俄S-300中，並無名稱為 “他激晶體振盪器”這個組合或部件。實際組合公開名稱是 “中頻積分器”（ИПЧ—Интегратор Промежточной Частоты ）。我於2011年曾將此一模擬電路介紹給有關單位。並同時發表於空軍刊物“地面防空武器”2011年2期p.33-35，和電子部刊物“雷達與探測技術動態”2011年7期p.6上。二篇文章都説 “用他激振盪器完成中頻相參積累”。看來抄襲者並沒有弄懂我的文章，只是急功近利，斷章取義，不顧內容是否合理。然後以訛傳訛，幾篇文章都錯得一樣。最後誤導讀者和羣眾。

順便我再介紹一些情況：2103年我任大修部門顧問期間，曾有機會調研國內一家研發比較著名的晶振民營企業，問能否研發這種特殊的他激晶振作為射頻脈衝積累器；也曾調研一家研究所（事業單位），問能否利用國外芯片研發FFT信號處理器。這二家分別核算結果，用模擬式的經費需比用數字芯片多50%，而總體積至少大三分之一。這就是我在文章中提到的：“俄羅斯信號處理機櫃如果改用芯片總體積至少減少三分之一”的依據之一（另外的一個依據是對俄公開資料上的數據進行估算而得）。有篇抄襲文章也説體積可小三分之一。不知他根據何來？

這些抄襲文章另一易誤導讀者之處是：俄羅斯發明了替代芯片新方法，所以他“從不擔心被芯片卡脖子”，並使“美國拿它沒轍”，“讓美國歎服”，“令美國折服”….” “方法值得中國學習”等等。據我所知，美國確有一批研究和熟悉S-300的專家學者。如編著《雷達手冊》的斯科爾尼克，《雷達系統分析》的作者巴登等人，為中國同行門所熟悉和尊敬。但從沒聽説他們對俄羅斯的這一模擬電路表過態，發表過任何意見。不知這些抄襲者從何得此信息。無中生有隻能起到譁眾取寵的作用。另外，我個人從沒説過提倡不用芯片，改用模擬電路的話。我在文章中一再説俄羅斯用這些方案也是出於無奈。我並多次呼籲發展自己的軍用芯片產業鏈。應該學習華為研發5G芯片時那種“只有勝利，沒有退路”的精神，建設中國自己的軍用芯片產業鏈。

最後，我希望抄襲的同志立即改正錯誤，然後和廣大讀者一起參加正常的討論。這就是我的衷心希望。