正确认识和借鉴“俄罗斯没有芯片危机”的经验教训

  特朗普上台后，公开宣称中俄是美国的战略对手。并利用芯片制裁的手段对中国发动一系列打压和遏制措施。在这新形势下，我于2018年8月9日在环球网发表了《从武器装备的观点看当前芯片问题》一文，第一个在网络上提出“俄尖端武器缘何没有芯片危机”问题。今年5月8日我又在环球网发表《“芯片危机”会卷土重来吗？—再论俄尖端武器缘何没有芯片危机？”》一文。作者在文中预测，待新冠病毒疫情过后，新一轮的经济摩擦和更严厉的芯片制裁必将再度上演。而且新的制裁必将涉及军用芯片。后来情况是，特朗普不顾美国的疫情一波高一波地肆虐，急不可待地对我国的非公有制企业华为及其5G产品做制裁和打压。5月15日美国商业部就宣布全面限制华为购买采用美国软件和技术生产的半导体。继而多次追加苛刻的限制条件。特朗普动员政府力量来制裁和打压中国一家非公有制企业开发5G芯片，手段的卑劣前所未有。

  至于在军用芯片方面，美国对一些重要的和关键性芯片，长期来一直严禁其军用级和航天级产品进入中国。特朗普上台后变本加厉，不断扩止的范围，企图以此打压我国军力的发展。2017年美国总统科技委员会就发布一份名为《如何确保美国在半导体行业的长期领导地位》报告。内中规定严格禁止军用级以上（包括宇航级）半导体产品供应中俄战略对手。此项任务由总统技术助理牵头的领导小组监督执行。在美国，芯片经营商往往就是军火商，或者紧密关联（如最近受我国制裁的洛马公司。它推出的芯片冷却技术被美国很多芯片企业所采用）。因此政府的意志很快变成这些军火商行动。

  下面举几种美国最通用的军用芯片为例来说明情况。各位明白，任何数字电子设备第一个关键芯片是ADC/DAC芯片。一般的ADC/DAC芯片精度（位数）不高，采样率也较低。所以数字接收机的动态范围始终赶不上模拟接收机。但后来美国ADI公司和国家半导体在技术上有突破。自称他们掌握的AD核心技术要领先全球其他几个国家20年。据说它的一片宇航级ADC芯片报价20万美元。而且对中俄严格保密和禁运。

  再说FPGA芯片。据资料透露，Xilinx公司研发的FPGA芯片已开发至10级，即Virtex-10。但在中国市场上只供应至7级，即Virtex-7（20nm芯片）。这是军民二用级；再往上就是军用级和航天级，都从来就没在中国市场露过面。前二年Xilinx公司曾宣传推出一种新的Virtex-7军用级代用品，称Kintex-7（16nm芯片）。但很快就断供了。而且即使Virtex-7现在也很难买到。至于Virtex-7以下各级都是民用的，在军事上意义不大。信号处理另一重要芯片DSP的情况和FPGA差不多，只是它的民用市场的比重更大些。

  据业内人士分析，只要中美经济上不完全脱钩，美国对半导体不会完全全面封杀。因为这一些企业的民用级芯片还需要在中国市场销售，赚钱。所以作为一个军事强国没有自己的芯片产业链，如再加上基础科学差，不能像俄罗斯那样能设计出芯片代用品，就只能处处受制于人了。

  2005年，我和其他几位刚退休的老同志曾应聘去部队大修厂当技术顾问；有机会接触到一些从国外引进的武器装备。大修厂工人师傅曾向我们提出一个很有意思的问题：俄罗斯经济不景气，又屡遭西方的制裁。但为何他研发的武器的水平总能世界一流？你们能否总结出几条，供年轻一代的设计人员参考。师傅们敬业精神和爱国情怀感动我们。我离职回来后一直在收集资料和思考师傅们提出的问题；并就我的见解于2015年6月17日在北京日报“军事栏”（现已停刊）上发表过“俄武器研发为啥总能站在前沿”一文。特朗普上台后发生“芯片危机”，我又在环球网前后发表二文，阐述我对“俄罗斯缘何没有芯片危机”的看法。

  俄罗斯研发尖端武器缘何没有芯片危机？概括起来我认为，第一，他的基础科学强大，可以创新地设计出模拟电路来替代芯片。这种替代不是简单的从数字到模拟的对应，而是一种创新。以实现脉冲多普勒信号处理为例，俄科学技术人员中创新地用一个较简单的“他激晶体振荡器”来实现中频相参积累（加上一组模拟滤波器后，理论上就完全等效FFT）。见5月8日环球网上我的文章。文中我还画了一张原理图，说明其工作原理。

  第二，扬长避短，敢于充分的发挥自己的优势，大胆创新，以弥补没有芯片带来的缺陷，使武器总体水平世界一流。俄罗斯尽管微电子技术水平低，但在其他很多方面，如微波毫米波技术（包括模块）、微波电真空技术、自动控制技术等方面有很大优势。更不用说空气动力学、发动机、导弹等方面历来是俄罗斯的强项。俄科学技术人员充分的发挥自己的聪明才智，扬长避短，弥补因微电子技术薄弱带来的缺陷。中国有句俗语叫“堤外损失堤内补”，就是这一个意思。譬如S-300雷达系统，被美国一些著名雷达专家赞誉为“高性能、低成本、低功耗”的设计。因为它敢于首先采用X波段，而美国“爱国者”至今仍是C波段。俄有微波大功率电真空器件，所以敢于大胆采用“高脉冲重复频率的脉冲多普勒体制”（接近连续波）。这种体制能在大空域内具有优良的对付高速机动目标和杂波干扰的能力。而这种方案长期以来一直是被经典雷达理论认为是“不建议采用”。现在俄罗斯成功采用了，还由总工程师拿到国际雷达会议上去报告，美国的几位老专家了解后表示祝贺并大加赞赏。

  这二条结合起来是不是能够这样理解：一个军事强国得有强大的芯片产业，或者有强大的基础科学。如果二者皆无，就只能坐以待毙了。

  这里需要强调的是，我说的要借鉴俄罗斯经验，绝非提倡大家都不用芯片，改用模拟电路。芯片技术代表未来电子学发展趋势。所以美国的雷达系统特别紧凑，不像俄罗斯那样“傻大粗”。我们主要学习俄罗斯的自主创新的精神，和扬长避短的设计思想。俄罗斯人巧妙地用创新的模拟电路技术替代芯片，的确值得大家佩服和借鉴。但俄罗斯从未夸耀自己的模拟电路如何如何好，胜过芯片。说白了他们也是出于无奈。但他们能在无奈中争取最好的结果。他们的创新精神和扬长避短的设计思想才是真正可以让我们学习的。

  我国比起俄罗斯有很多有利条件，首先是我国的微电子技术包括芯片技术，无论是设计或量产，都已有较好的基础。只是我国的模拟电路技术水平由于长期不大重视基础教育，现在就远不如俄罗斯。所以完全不应该抛弃或放慢芯片技术的发展，回过头来研究怎么样用模拟电路来替代芯片（当然也不排斥某一些场合采用巧妙的模拟电路，做到数模结合最优化）。

  我提出的这些论点很希望在网络上和大家一起探讨。但近日我查阅互联网资料，无意中发现有几篇网文抄袭我在环球网上发表文章中的一些主要论点。说它是抄袭，因为他们不遵循最起码的道德准则（注明这些论点的出处，并征得环球网同意）。当然他们变换手法，只抄袭了几小段，使一般读者难以发现。但它们抄袭的是个人独创的文章的主要观点（论点），也即文章的“原创”部分。以及最关键的几段话（几句话）。然后改头换面，换一个吸引读者眼球的题目（如：“俄罗斯从不担心被芯片卡脖子”，….等等），加上一些无中生有，哗众取宠的话（如使美国叹服，使美国折服，佩服，美国拿他没辙….）,有的还制作成视频节目，有些中间还夹着广告，目的是以宣传高科技为幌子达到赚钱的目的。我在原网文中说的是：俄科学技术人员采取了特殊的“他激晶体振荡器”电路来完成中频相参积累的目的。而一部分抄袭文章说，是由于俄罗斯发明了晶体振荡器（还加附注说它是用石英晶体作元件的振荡器）来替代芯片；另一部分抄袭文章说是由于俄发明了“激晶体振荡器”替代晶片。二种说法都是抄袭我的原创论点，而且还抄错了，而且还错得一样。看来这几篇抄袭文章出自一、二人之手，或者是以讹传讹。第一种说法。一般晶体振荡器就可代替芯片，是个大笑话。第二种说法称俄发明“激晶体振荡器”，谁也弄不清这是啥东西？中外所有无线电词典恐均无这一词汇和术语。

  我在网文中说的 “他激晶体振荡器”，是个正式词汇；振荡器本来就有自激、他激（外激）之分。我把它引用在这里，为的是通俗易懂。其实在俄S-300中，并无名称为 “他激晶体振荡器”这个组合或部件。实际组合公开名称是 “中频积分器”（ИПЧ—Интегратор Промежточной Частоты ）。我于2011年曾将此一模拟电路介绍给相关的单位。并同时发表于空军刊物“地面防空武器”2011年2期p.33-35，和电子部刊物“雷达与探测技术动态”2011年7期p.6上。二篇文章都说 “用他激振荡器完成中频相参积累”。看来抄袭者并没有弄懂我的文章，只是急功近利，断章取义，不顾内容是不是合理。然后以讹传讹，几篇文章都错得一样。最后误导读者和群众。

  顺便我再介绍一些情况：2103年我任大修部门顾问期间，曾有机会调研国内一家研发比较著名的晶振非公有制企业，问能否研发这种特殊的他激晶振作为射频脉冲积累器；也曾调研一家研究所（事业单位），问能否利用国外芯片研发FFT信号处理器。这二家分别核算结果，用模拟式的经费需比用数字芯片多50%，而总体积至少大三分之一。这就是我在文章中提到的：“俄罗斯信号处理机柜如果改用芯片总体积至少减少三分之一”的依据之一（另外的一个依据是对俄公开资料上的数据来进行估算而得）。有篇抄袭文章也说体积可小三分之一。不知他根据何来？

  这些抄袭文章另一易误导读者之处是：俄罗斯发明了替代芯片新方法，所以他“从不担心被芯片卡脖子”，并使“美国拿它没辙”，“让美国叹服”，“令美国折服”….” “方法值得中国学习”等等。据我所知，美国确有一批研究和熟悉S-300的专家学者。如编著《雷达手册》的斯科尔尼克，《雷达系统分析》的作者巴登等人，为中国同行门所熟悉和尊敬。但从没听说他们对俄罗斯的这一模拟电路表过态，发表过任何意见。不知这些抄袭者从何得此信息。无中生有只能起到哗众取宠的作用。另外，我个人从没说过提倡不用芯片，改用模拟电路的话。我在文章中一再说俄罗斯用这些方案也是出于无奈。我并多次呼吁发展自己的军用芯片产业链。应该学习华为研发5G芯片时那种“只有胜利，没有退路”的精神，建设中国自己的军用芯片产业链。

  最后，我希望抄袭的同志立即改正错误，然后和广大读者一起参加正常的讨论。这就是我的衷心希望。