Чому сучасна передова зброя та обладнання все більше покладаються на чіпи високого класу
Що таке чіп високого класу? На міжнародній арені немає чіткого визначення чи єдиної заяви. У наш час те, що люди зазвичай називають чіпом, відноситься до схеми, інтегрованої на кремнієвому блоці. Тому чіпи високого класу зазвичай відносяться до якісного стрибка на основі звичайних мікросхем, тобто схем цифрової логіки або спеціальних схем, які можна запрограмувати на місці з більш високою інтеграцією, більш високою швидкістю та сильнішими функціями. Різні чіпи широко використовувалися в сучасному озброєнні ще в 1990 -х роках.
Однак, з тих пір, як нове століття вступило в еру інформаційної та мережевої війни, частка електронного обладнання в системах озброєння стрімко зросла, а попит на чіпи високого класу також швидко зростав.
Візьмемо для прикладу американський винищувач п’ятого покоління F-35. Він відомий як перший у світі' з нинішньою військовою системою США' У бою F-35 існує як вузол інформаційної війни. Інтегрована система радіоелектронної боротьби, обладнана на борту, розроблена для максимальної здатності пілота&сприймати ситуацію на всьому полі бою; його однопланові можливості радіоелектронної боротьби можуть навіть досягти продуктивності професійних літаків радіоелектронної боротьби.
У разі війни F-35 може обмінюватися інформацією з усіма озброєннями та технікою США у повітрі та на морі у бойовій системі американської армії &. Як це робиться? Іноземний авторитетний" Jane' s Yearbook Defense" каже, що він" був оснащений чіпами по всьому тілу" ;!
У сфері ракет, радарів та зброї аерокосмічної оборони найбільш використовувані чіпи високого класу, на додаток до широко використовуваних високошвидкісних і високоточних мікросхем АЦП/ЦАП, мають, як правило, три аспекти: один-це сам комп’ютер зброї . Особливо до бортових та бортових комп’ютерів вимоги до чіпів надзвичайно жорсткі. Другий - комунікаційний чіп; це кістяк багатьох центрів управління зв’язком зі зброєю. Наприклад, C2BMC в THAAD у США покладається на нього для реалізації глобальних мереж. Третій - це підрахунок мікросхем DSP (Digital Signal Processing) та FPGA (Field Programmable Gate Array), які часто використовуються в американських радарах і неодноразово називаються Міністерством торгівлі США.
Основним завданням електронного обладнання в сучасних системах озброєння є просто отримання інформації, а також виведення інструкцій після обробки та швидкий розрахунок для управління компонентами виконання. Візьмемо для прикладу сучасний радіолокатор, його швидкість передачі даних досягає десятків разів на секунду, тобто розрахунок завершується один раз за частку секунди. Тому мікросхема обробки інформації вимагає обчислювальних функцій у режимі реального часу, швидкої роботи та великої ємності. В даний час найбільш часто використовувані алгоритми - це операція згортки та перетворення Фур'є.
Ці дві операції є великою кількістю ітераційних процесів множення та накопичення, і найпростіше використовувати сучасні мікросхеми обробки сигналів. Сучасні мікросхеми для обробки сигналів випробували п’ять поколінь продуктів з моменту їх запуску в 1982 році. Він сильно відрізняється від минулих високошвидкісних мікропроцесорів: по-перше, він може завершити 32-розрядне множення та накопичення за один цикл інструкцій, а час-лише 1-2 наносекунди; другий-багатофункціональний; і можуть оброблятися паралельно; третій-це так звана&«Гарвардська структура &».
Це структура пам’яті, яка розділяє зберігання інструкцій програми та зберігання даних. Він має незалежну шину адреси та незалежну шину даних, а дві шини є спільно використовуваними за часом і спільно використовуються пам'яттю програми та пам'яттю даних. Таким чином, долається вузьке місце передачі потоку даних, і швидкість обчислення значно покращується.
Що стосується ПЛІС, вона містить велику кількість схем затвора, що робить мікросхему більш інтегрованою, швидшою та надійнішою. Зокрема, він має можливість перепрограмувати (переналаштувати) у системі, включаючи програмовані логічні блоки, програмовані входи/виходи та програмовані внутрішні проводки. Що стосується обробки інформації, ПЛІС має тенденцію замінювати DSP.
Більшість дизайнерів є користувачами мікросхеми, звичайно, вони використовуються &." Наприклад, FPGA або DSP, відомі виробники ПЛІС у США, такі як Xilinx (китайська назва Xilinx), Altera тощо, створили офіси продажів у Китаї з достатнім постачанням та комплексними послугами, і навіть інструменти розробки готові для вас.
Кожного разу, коли буде випущена нова модель, ми безкоштовно навчимо вас, що значно полегшить вашу дизайнерську роботу і навіть може внести багато «нововведень». Звичайно, ці компанії заробляють багато грошей, що приблизно так називають&"безпрограшний &". Старший академік сказав це добре: багато досягнень зараз базуються на використанні іноземних чіпів; і вони часто претендують на те, що вони номер один у світі. Це не" одягатися завтра тим, що вчора робили інші" ;!
З опублікованих даних і фотографій С-300 (наприклад, системи С-300-2, проданої Росією Греції), ми бачимо, що в її радіолокаційній системі управління вогнем також використовується технологія БПФ. Кожен радіолокаційний канал також реалізує гілку швидкості Доплера за допомогою операції БПФ. Але Росія складається з невеликих інтегральних мікросхем (ІС).
Віддалений канал повинен бути перетворений у шафу, тоді як Сполученим Штатам потрібен лише шматок чіпа FPGA або DSP (а також високошвидкісний і високоточний чіп АЦП/ЦАП) та друкована плата. Тому російські електронні пристрої часто здаються дурними, великими та грубими, і деякі вітчизняні вчені часто на них дивляться з висотою. Але в Росії є свої методи, які не заважають його С-300 і С-400 стати ракетними комплексами ППО світового рівня.
Чому' ми не можемо робити чіпси, як американці?
Я ніколи не працював у напівпровідниках та мікросхемах. Він не має кваліфікації робити безвідповідальні зауваження щодо поточної проблеми з чіпом. Але він може відображати деякі умови використання та думки з точки зору користувача &. 18 квітня 2018 року, на другий день після того, як США оголосили про заборону&на продаж &, Інститут обчислювальних технологій Академії наук Китаю провів у Пекіні засідання круглого столу. Назва зустрічі була&«Чому' ми не можемо робити чіпси, як американці?" ;. Однак згідно зі звітом репортера з&"Economic Observer [GG" quot; які були присутні на засіданні, експерти обговорювали на засіданні цілий день, і думки розходилися, але вони не змогли дати позитивної відповіді.
Але зустріч все -таки відобразила деяку важливу інформацію. Наприклад, деякі експерти навели як приклад суперкомп'ютер Китаю'. Він неодноразово завойовував перші місця на міжнародних змаганнях з найвищою швидкістю обчислень.
Однак, за словами експерта, американські чіпи використовувались перші шість разів (автор' примітка: це має стосуватися шести послідовних чемпіонатів &; Tianhe-2" суперкомп'ютер, який використовував 80000 Intel Xeons). Після того, як Міністерство торгівлі США у квітні 2015 р. Ухвалило рішення про заборону продажу відповідних чіпів чотирьом відповідним китайським підрозділам,&«Shenwei · Taihuzhiguang" суперкомп'ютер, розроблений у 2016 році" оснащений чіпами національного виробництва" (автор' примітка: повинні бути процесори вітчизняного виробництва)" Shenwei 26010" ;. Чи так званий&«несе" зверніться до його частини?). Нарешті він знову виграв чемпіонат у міжнародних змаганнях зі швидкістю обчислення з плаваючою комою 930 мільйонів разів на секунду. Тому експерт сказав, що" заборона на продаж" також є каталізатором, даючи дослідникам відчуття кризи, і певною мірою прискорив розвиток незалежних чіпів Китаю &.
Як всім відомо, індустрія чіпів - це галузь, яка вимагає великої кількості початкових капіталовкладень та інвестицій, і це галузь з відносно тривалим періодом окупності інвестицій; це також потрібно передати, покоління наполегливості, наполегливої праці та багаторазового та інноваційного накопичення можуть розвиватися до сьогодні. Вершина.
Експерти на зустрічі зазначили, що майже всі гіганти напівпровідникової галузі світу почали свою діяльність у 1970 -х та 1980 -х роках, використовуючи тривалий час та величезну суму інвестицій у обмін на сучасне накопичення технологій. Напівпровідникова промисловість Китаю, на жаль, пропустила золотий вік. Після реформи та відкриття, хоча ми не витрачали менше часу, ми також досягли всесвітньо відомих досягнень у галузі чіпів низького та середнього класу. Однак розвиток чіпів високого класу залежить від механізму ринкової конкуренції, і важко наздогнати рівень США.
У 1990-х роках деякі далекоглядні вчені, такі як Ні Гуаньян та інші, виступали за незалежну основну технологію і пропонували націлитись на основні чіпи США (такі як Intel' s Xeon), щоб подолати труднощі -кінцева технологія чіпів; і запропонували їм не боятися повторних невдач. , І врешті -решт виграє.
Однак деякі експерти та економісти вважають, що краще купувати чіпси, ніж виготовляти чіпси, що є так званим" ринком технологій" теорія; і вони не турбуються, що Сполучені Штати легко відмовляться від величезного ринку Китаю та величезного прибутку. Деякі лідери, які виступають за орієнтацію на ринок, також скрупульозно ставляться до великих інвестицій та високих ризиків. Це змушує промисловість чіпів Китаю' на жаль знову втратити можливість.
Нещодавно тайванські ЗМІ (China Times Electronic News) опублікували статтю під назвою&"Апокаліпсис про напівпровідники з перехресною протокою" (GG) ", висловивши прямолінійний погляд на це питання. Основна ідея статті така: обидві сторони протоки надають великого значення напівпровідниковій промисловості, і вихідна точка подібна (водночас вони представили виробничі лінії від NEC у Японії та RCA у США відповідно). Підтримка напівпровідників урядом материка&значно перевищує підтримку Тайваню. Напівпровідникова технологія-це знання, які вимагають наполегливої роботи та тривалої зосередженості. Сучасні технологічні дослідження вимагають високого професіоналізму науково-технічного персоналу. Але зараз, з точки зору виробничого процесу та високоякісних інтегральних схем, материк дійсно все ще поступається Тайваню (?).
Однією з причин є те, що молодий материковий науково-технічний персонал працює на державних підприємствах, і вони не відчувають кризи. Природно, немає відчуття терміновості, і я боюся труднощів, тому мені не потрібно йти і заглиблюватися в езотеричні принципи та ключові технології. Деякі молоді люди мають низький професіоналізм і прагнуть якомога швидше збагатитися. Деякі ЗМІ мають звичку хвалитися, думаючи, що вони вже No1 у світі. В кінці статті наголошується, що&«смиренно вчитися і просити, а довгострокова зосередженість і концентрація-єдині шляхи досягнення успіху." Аргументи, викладені в цій статті, все ще є об’єктивними і гідними нашого розгляду.
Дивлячись на поточну проблему чіпів з точки зору зброї та техніки, я завжди відчуваю, що деяким експертам та науковцям бракує важливого чинника у їх розгляді, а саме бойової готовності &." Американці вважають чіп своєрідним матеріалом для підготовки до війни. Щоразу, коли ми вводимо санкції та заборони на продаж, ми використовуємо виправдання&для національної безпеки." Грандіозна стратегія Сполучених Штатів на сьогодні - стримування Китаю. Чи може це дозволити китайсько-американській безпрограшній ситуації тривати довгий час? Це нагадує нам дискусії у моїй країні у 1980 -х роках про те, чи варто Китаю розробляти власну навігаційну систему Beidou.
Деякі вчені виступають проти цього на тій підставі, що світ використовує американський GPS, а Beidou дорогий, і навіть якщо він побудований, він не зможе конкурувати з США в майбутньому. Крім того, GPS не можна вимкнути або зашифрувати, тому Сполучені Штати не можуть ним користуватися. Однак у деяких локальних війнах та військових навчаннях у деяких країнах після 1990-х років Сполучені Штати вимкнули функції, пов'язані з GPS, і використали зашифровані перешкоди, що доводило, що думки товаришів, які виступали за запуск Beidou, були правильними.
Причини поганого рівня технологій та мікросхем мікроелектроніки в колишньому Радянському Союзі та Росії складні. Однак, згідно з російською літературою, є три основні причини: По -перше, світовий перехід від електронних ламп до напівпровідників у 1960 -х роках. Колишні радянські високопосадовці вважали, що напівпровідники набагато менш стійкі до ядерного випромінювання, ніж електронні трубки, і всіма силами намагалися виступати за розвиток маленьких електронних трубок. Це змусило Радянський Союз від початку втратити золоту можливість.
По -друге, Радянський Союз пропагував&«потрійну систему" протягом певного періоду часу (тобто +1, 0, -1 замість двійкової 1, 0), що несумісне з двійковою системою, загалом поширеною у світі, що витрачає багато часу та енергії. По -третє, колишній Радянський Союз розповсюджував промисловість мікроелектроніки серед країн -учасниць з метою збалансування інтересів країн -учасниць.
Розпад Радянського Союзу призвів до фрагментації напівпровідникової промисловості. Після десятиліття економічного потрясіння Росія зазнала повільного відновлення економіки і не може повністю повернути собі колишню славу. Тому, якщо ви робите помилку спрямування з основних технічних питань, втрати часто бувають великими. Камені з інших гір можна використовувати для нефриту, і ці уроки допомогли нам уникнути повторення тих самих помилок.
Після кризи в Україні в 2014 році Росія зазнала раундів санкцій із Заходу, але їй вдалося запускати нову зброю світового класу одну за одною. Наприклад, у сфері протиповітряної та космічної оборони був випущений у виробництво винищувач п’ятого покоління Су-57, на озброєнні була система протиповітряної оборони четвертого покоління С-400, система протиповітряної оборони п’ятого покоління С-500 успішно вразила цілі, а також стратегічний протиракетний комплекс нового покоління А-235 Бойове чергування тощо.
Західні журналісти перебільшили: Росія&"часто розсилає жахливі нагадування!" ;. Тому деякі читачі ставили під сумнів, що базовий промисловий рівень Росії' низький, а технології мікроелектроніки завжди були недоліками Росії'. Росія випустила цю нову зброю світового класу, але їй не вистачає технологій мікроелектроніки світового рівня та чіпів високого класу. Росія також підкреслює, що самозабезпечення в основному не використовує іноземні компоненти (Захід також забороняє продаж високоякісних електронних пристроїв). Як російський науково -технічний персонал вирішив це протиріччя?
Якось я проаналізував, як Росія вирішує це протиріччя, у статті&"Чому в Росії немає кризи чіпів у Росії' найсучасніші дослідження та розробки зброї?" Коротше кажучи, це спиратися на ідею&«незалежної інновації &». Якщо бути більш конкретним, слід покладатися на науково -технічний персонал' філософію проектування&"зміцнити сильні сторони та уникнути слабких сторін [GG". Використовуйте в повній мірі основні технічні переваги Росії' через відсутність цифрових технологій. Ця компенсація - це не проста заміна, а інновація.
Як автор наводив приклад у статті&"Криза мікросхем"&", Росія використовує гетерогенний кристалічний генератор як накопичення сигналу проміжної частоти, а його об'єм навіть менший, ніж у інтегральної схеми. типовий успішний приклад. Російський науково -технічний персонал використовує свої сильні сторони та обходить слабкі сторони, з одного боку, через безпорадність, але, з іншого боку, сприяв новому розвитку та прогресу в технології аналогових схем.
Другий - покладатися на науково -технічний персонал' s" система спочатку" філософія дизайну. Останнє відноситься до&"; рівень компонентів зброї може бути середнім, але системний рівень, включаючи показники продуктивності системи зброї та надійність зброї, повинен бути першокласним." Наприклад, у галузі зброї аерокосмічної оборони, починаючи від провідних російських лідерів і закінчуючи головним конструктором ракетних комплексів, вони чітко усвідомлюють, що основні галузі промисловості Росії значно поступаються галузям США, і їм слід шукати правду на основі фактів, щоб розвивати свою власне зброю аерокосмічної оборони.
Вони мають дві неписані рекомендації щодо дизайну:
По-перше, система озброєння не може вимагати всебічного перевершення Сполучених Штатів або бути першою у світі за всіма показниками. У Росії немає сил всебічно конкурувати з США. Тому ми повинні зрозуміти основні показники, вирішити основні протиріччя та змусити головні показники очолити світ.
По-друге, не можна вимагати, щоб усе обладнання та компоненти в системі були першокласними, але необхідні незалежні інновації кожного обладнання, щоб максимізувати його сильні сторони та максимально уникнути недоліків. Основним заняттям є ефективність і стабільність, висока надійність, і він навмисно не переслідує використання передових компонентів і передових технологій, не дбає про зовнішній вигляд трохи&"дурний, великий, грубий [GG". Потім головні підрозділи синтезували систему протиракетної оборони світового класу з видатними основними характеристиками та рівнем. Це неписане правило було схвалено деякою західною літературою як&«золоте правило" для Росії&розробка зброї.
Автор вважає, що це дуже просвітницько для нас. На попередньому етапі науково-технічні кола моєї країни&продемонстрували певний імпульсивний настрій, тобто всі сфери життя мають всебічно перевершити Сполучені Штати, і стверджував, що багато аспектів мають вже перевершив США. Насправді, беручи за приклад чіпи високого класу, потрібна тривала наполеглива робота, щоб подолати розрив між нами та США.
Навіть тоді неможливо уявити, що всі високоякісні сорти чіпсів наздогнатимуть США. Насправді, поки деякі основні сорти наздоганяють або наближаються до рівня світового класу, це дуже добре. Звичайно, основна технологія повинна бути у наших руках. Розробники зброї переслідують зброю світового класу, і йому байдуже, чи використовувані чіпи є першими у світі &.
Для того, щоб здійснювати інновації незалежно, ми повинні мати дух інновацій. Наприклад, конструкція російської системи С-300, їх сміливість до інновацій досі гідна нашого посилання. По -перше, це вибір групи. Американські патріоти використовують діапазон C. Російські техніки запропонували використовувати більш високий діапазон Х для подальшого покращення роботи радара. Але тоді був великий ризик. Розробляти та поставляти компоненти не тільки складно.
Виробництво ключового обладнання для налагодження&"; великої антени діапазону X поблизу поля"" необхідний для радіолокатора з поетапною решіткою також невизначений (потрібно встановити випробувальну раму на випробувальному стенді в кілька метрів).
Коли головка вибірки рухається в трьох вимірах у будь -якій точці, точність позиціонування становить не більше однієї сотої довжини хвилі, тобто 0,3 мм). Але Росія наважилася першою зайняти цю технологічну вершину і першою у світі розробила масштабну систему випробовування ближнього поля Х-діапазону.
Крім того, що стосується методу подачі радіолокаційної антени з поетапною решіткою, американські вчені та інженерні кола завжди виступали за використання подачі гілок (через велику кількість кабелів або хвилеводів), і заперечували космічну подачу. Тим не менш, російський науково -технічний персонал зробив великі прориви та успіхи в космічному харчуванні. На міжнародній радіолокаційній конференції на початку цього століття американський експерт з радіолокації Баден заслухав доповідь головного російського інженера Євремова. Коли він дізнався, що космічний канал був офіційно прийнятий на С-300, він похвалив російський науково-технічний персонал. Новаторський дух і наполегливість. І виступив на зустрічі з такою цікавою промовою:
Розробники радіолокаційних радіолокаторів із західними фазированими радіосистемами поглинають розробку подачі філій з 1960 року і, як правило, ігнорують і відкидають цей спосіб подачі даних з космосу. ……. До 1988 року він подумав, що технологія космічних кормів недостатньо зріла. ……. У 1993-1994 роках у детальній темі навчальної програми, розробленій антеною з поетапною решіткою IEEEE, навіть не згадувалося про космічну масив. Таке ставлення західної спільноти радіолокаційних інженерів залишило весь розвиток технології космічних кормових масивів російським інженерам, дозволивши їм енергійно увійти в це порожнє місце.
Оскільки фундаментальні наукові дослідження Росії&№39 дуже міцні, усі вважають, що поки економіка Росії&№39 продовжує покращуватися, її технології мікроелектроніки та високоякісні чіп-технології, безумовно, матимуть новий розвиток і приймуть вимкнено. В іншому випадку технологія мікроелектроніки низького рівня може стати вузьким місцем для подальшого розвитку інформатизації та мережевого озброєння Росії &. Тому ми переймаємо досвід Росії' у розробці найсучаснішої зброї, і в основному вчимося в інших дизайнерських ідей' дизайнерських ідей та незалежності до інновацій, а не наслідуючи його специфічні методи.
Обхідні шляхи, які приймають основні пристрої, такі як мікрохвильові трубки, у моїй країні також показують, що шлях до «заміни технологій ринком» є нездійсненним.
Насправді, досвід та уроки, подібні до цього інциденту із ZTE, трапляються не вперше. У 1980-х і 1990-х роках, коли США, Радянський Союз та інші країни докладали значних зусиль для розробки нового покоління мікрохвильових електронних ламп високої потужності для оснащення нового покоління потужних радарів, ми наголосили на ринковій економіці та грав на гонгах і барабанах, щоб вимкнути збиткові електронні лампи. На заводах та в університетах електронні вакуумні спеціальності, які не користуються популярністю у студентів, закриваються (кажуть, що мікрохвильові печі шкідливі, а електричні вакуумні матеріали шкідливі).
Деякі експерти переживають, що наступників не буде. У розумах деяких людей' сформувалася правдоподібна концепція: електронні трубки відстають від транзисторів, транзистори відстають від інтегральних схем, а інтегральні схеми - від чіпів. Якщо вам це потрібно, ви можете витратити гроші, щоб купити його на зовнішніх ринках.
Лише пізніше Захід заборонив продаж моєї країни потужних мікрохвильових ламп, коли це стало відомо. Російський науково -технічний персонал у цьому плані розумніший за нас. Їхня мікрохвильова технологія електричного вакууму дуже висока і унікальна. Вони зіграли велику роль у сприянні розвитку передового озброєння Росії &.
Щороку в нашій країні Міністерство промисловості та інформаційних технологій організовує&"Китайську конференцію з просування промисловості інтегральних кіл"&". У 2016 та 2017 роках один з моїх студентів брав участь у другій сесії. Після повернення він передав нам ситуацію на конференції та ганебну ситуацію в галузі чіп -індустрії моєї країни &. У 2017 році вартість виробництва промисловості інтегральних мікросхем моєї країни' досягла 500 мільярдів юанів, що становить близько 11% світової частки, тоді як моя країна' Тайвань склала 16%. У черзі за операційним доходом немає нікого в материковій частині 20 найкращих напівпровідникових компаній світу, тоді як на Тайвані є три компанії, включені до шорт -листа, включаючи TSMC.
щорічний імпорт моєї країни американської напівпровідникової продукції, переважно високоякісних чіпів, становить 230 мільярдів доларів США, що можна порівняти з річними витратами нашої армії. Кілька американських гігантів чіпів заробили багато грошей на китайському ринку без винятку, але протягом багатьох років вони неодноразово використовували національну безпеку як привід для використання великої палиці прав інтелектуальної власності. Вони на деякий час заборонять продаж цього і деякий час санкціонують його. Мета цієї компанії' полягає в тому, щоб задушити чіп -індустрію моєї країни' і назавжди тримати в своїх руках основну технологію.
& «інцидент з мікросхемою" це, звичайно, погано, але, ймовірно, це стане ще однією золотою можливістю для розвитку чіпів моєї країни' За словами моїх студентів, на другій зустрічі багато науково -технічних працівників висловили бажання наполегливо працювати. На зустрічі також була група репатріантів, деякі з яких багато років займалися технологією чіпів за кордоном і хотіли використати свій досвід, щоб служити Батьківщині, коли вони повернуться додому. А також закликав колег, які все ще перебувають за кордоном, не втрачати можливості. На зустрічі вони також висунули гасло&«Патріотичні вчені працюватимуть разом, а China Chip незабаром підніметься &».
Зрештою, науково -технічна битва - це битва за таланти. Поки політика правильна, таланти цінуються, і всі сили, які можна об’єднати, я вважаю, що високоякісні чіпи Китаю&незабаром зростуть.
