如今，我們?nèi)祟惖姆椒矫婷娑茧x不開小小的微芯片，一部現(xiàn)代智能手機(jī)里，就有大大小小數(shù)十種芯片之多，而這些種類各異的芯片，對(duì)于整個(gè)戰(zhàn)爭(zhēng)的形式也發(fā)生了極大的作用，微芯片的使用，使得過(guò)去龐大而復(fù)雜的火控系統(tǒng)急劇簡(jiǎn)化，制導(dǎo)武器可靠性大幅提高，生產(chǎn)也更加便捷。如今，商業(yè)三軸穩(wěn)定云臺(tái)配合消費(fèi)級(jí)數(shù)碼攝像機(jī)，所制造出的低成本巡飛彈的清晰度，都能趕超二十年前昂貴的電視制導(dǎo)導(dǎo)彈的導(dǎo)引頭，而如今微小的衛(wèi)星制導(dǎo)芯片所引導(dǎo)的JDAM炸彈和制導(dǎo)火箭彈，則能讓過(guò)去“面殺傷”的傳統(tǒng)航彈和火箭炮一躍成為高精度武器，而且投資十分低廉。正因?yàn)槲⑿酒瑢?duì)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)，科技研發(fā)和軍事科技都有著巨大的影響力，國(guó)家也將微芯片的理論，設(shè)計(jì)，生產(chǎn)，封裝視為國(guó)家重要的國(guó)家戰(zhàn)略。

今天，我們就從武器機(jī)電控制系統(tǒng)、火控系統(tǒng)、制導(dǎo)兵器來(lái)討論，如今微芯片對(duì)于軍用武器巨大的影響力。

1、種類繁多的微芯片

不懂行的人，往往只看新聞報(bào)道“xnm”的工藝生產(chǎn)的手機(jī)芯片的供給問(wèn)題，也只關(guān)注著“Xnm”的光刻機(jī)的國(guó)產(chǎn)化率。其實(shí)，手機(jī)CPU芯片和EUV光刻機(jī)，雖然貨值很高，但是它們只是種類極為繁多的芯片中的一小部分。在軍用領(lǐng)域上，通?？紤]到可靠性和供電效率，一般不會(huì)運(yùn)用昂貴復(fù)雜的高制程芯片，但往往會(huì)使用到大量的平時(shí)不為人所知的專用芯片。以下簡(jiǎn)要介紹幾種常見(jiàn)的專用微芯片。

1、微機(jī)電陀螺儀——廉價(jià)緊湊型慣性制導(dǎo)的核心

我們知道，慣性測(cè)量系統(tǒng)幾乎是現(xiàn)代所有的導(dǎo)航和穩(wěn)定裝置的核心，從坦克的炮口穩(wěn)定器，觀瞄系統(tǒng)穩(wěn)定器，到各種飛機(jī)，無(wú)人機(jī)，船艦，魚雷，導(dǎo)彈，甚至包括一些先進(jìn)的步槍瞄準(zhǔn)鏡，都使用到了陀螺儀提供慣性測(cè)量數(shù)據(jù)。但是，過(guò)去的機(jī)械陀螺儀尺寸大，還需要預(yù)熱，才能夠達(dá)到規(guī)定轉(zhuǎn)速輸出穩(wěn)定的信號(hào)，這極大的約束了陀螺儀的裝配范圍。而如今，大小如同指甲蓋的微機(jī)電陀螺儀大量生產(chǎn)，極大的降低了低端陀螺儀的成本，而且可靠性很高，完全可以裝配在各種無(wú)需高精度測(cè)量的領(lǐng)域使用，如廉價(jià)的無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，滑翔炸彈的測(cè)量系統(tǒng)和一些小型無(wú)人車的測(cè)量，都可以運(yùn)用這種芯片大小的陀螺儀。

根據(jù)國(guó)防科大的報(bào)道：

微機(jī)電陀螺是一種僅有紐扣大小的陀螺芯片，無(wú)需外界參考信號(hào)，就能靈敏感應(yīng)運(yùn)動(dòng)載體的姿態(tài)，探測(cè)到載體的角速度信息。我們?nèi)粘Ｊ褂玫氖謾C(jī)、可穿戴設(shè)備、無(wú)人機(jī)都離不開它，大量武器系統(tǒng)更是需要高精度的微機(jī)電陀螺。

微機(jī)電陀螺的外形一般只有幾毫米，內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征尺寸則在微米量級(jí)，工作時(shí)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)偏差不能超過(guò)一個(gè)原子直徑，如此苛刻的要求使我國(guó)高性能微機(jī)電陀螺研發(fā)長(zhǎng)期落后于人。自2000年起，智能科學(xué)學(xué)院某團(tuán)隊(duì)開展高性能微機(jī)電陀螺芯片的研究，經(jīng)過(guò)潛心技術(shù)攻關(guān)，該團(tuán)隊(duì)研發(fā)出系列產(chǎn)品，其中成功研制了一種具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的蜂巢式硅微機(jī)電陀螺，在相同的工藝條件下具有良好的容差能力，結(jié)構(gòu)品質(zhì)因數(shù)達(dá)到世界最高水平，使陀螺可以兼具高精度與高動(dòng)態(tài)性能。

2、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片——模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的橋梁

我們知道，麥克風(fēng)，雷達(dá)系統(tǒng)，空氣傳感器，溫度傳感器等很多設(shè)備，它們通過(guò)電磁/電壓等設(shè)備取得外部的數(shù)據(jù)，都是連續(xù)變化的“模擬信號(hào)”，但我們當(dāng)代的計(jì)算機(jī)都是處理01這樣的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的，那就需要模數(shù)轉(zhuǎn)換器來(lái)完成這個(gè)工作。過(guò)去，人們只能用二極管的單向?qū)芰?，制造整流電路，然后用?dǎo)線串聯(lián)起來(lái)，整個(gè)結(jié)構(gòu)很大，而且采樣間隔很長(zhǎng)，還原出的畫質(zhì)很低，速度慢，不適合快速反應(yīng)的場(chǎng)合；而如今，高性能的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，能夠有效提升采樣頻率，更好的還原模擬信號(hào)的實(shí)質(zhì)，并使用計(jì)算機(jī)快速計(jì)算，對(duì)此進(jìn)行應(yīng)變。如現(xiàn)代的有源相控陣?yán)走_(dá)天線，就是靠著先進(jìn)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將計(jì)算機(jī)輸出的電控命令，轉(zhuǎn)化為雷達(dá)收發(fā)單元的工作信號(hào)，繼而實(shí)現(xiàn)合成電子波束的。

模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片也是中國(guó)的薄弱領(lǐng)域之一，國(guó)際上ADC/DAC市場(chǎng)份額分別被ADI、TI、MAXIM、MICROCHIP等國(guó)外企業(yè)獨(dú)占，其中，ADI市占率約為58%，TI占比約為25%，MAXIM占7%，MICROCHIP占3%，國(guó)內(nèi)僅有軍工領(lǐng)域使用國(guó)產(chǎn)芯片裝配AESA雷達(dá)等高端設(shè)備，民用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片還有待于突破。

3、光電敏感芯片——清晰而廉價(jià)的視野

這類芯片我們大部分不陌生，就是我們常見(jiàn)的手機(jī)攝像頭芯片。從工藝分，光敏感芯片以CCD和COMS為主，COMS更省電，更廉價(jià)，在工藝瓶頸突破后占據(jù)了絕大部分的消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)；CCD清晰度高，但成本昂貴，如今一些高性能光學(xué)衛(wèi)星仍繼續(xù)使用CCD芯片，以確保拍攝圖片的高質(zhì)量。

如今，大量的低成本光學(xué)敏感芯片已經(jīng)運(yùn)用在廉價(jià)巡飛彈、小型偵查無(wú)人機(jī)之上；車輛，直升機(jī)，察打一體無(wú)人機(jī)，戰(zhàn)斗機(jī)綜合光電系統(tǒng)則使用中高端級(jí)的感光芯片，而太空偵查衛(wèi)星往往需要用最高品質(zhì)的光學(xué)敏感芯片。

4、工控機(jī)芯片

前面我們講述的芯片通常都是傳感器和前端處理的芯片，而要把這些數(shù)據(jù)統(tǒng)合在一起，并輸出為我們可見(jiàn)的數(shù)據(jù)，或操作武器動(dòng)作元件移動(dòng)的控制命令，那自然需要一個(gè)大腦——中央處理器（CPU）。不過(guò)，這種直接控制設(shè)備運(yùn)動(dòng)的CPU，更多被人稱之為工控機(jī)芯片。

工控機(jī)芯片功能廣泛，在各行各業(yè)都有廣泛的運(yùn)用，我們使用的數(shù)控機(jī)床，電動(dòng)平衡車，使用現(xiàn)代四余度數(shù)字電傳飛控的戰(zhàn)斗機(jī)，特斯拉轎車都使用工控機(jī)芯片作為電控系統(tǒng)的核心。相比于臺(tái)式機(jī)和手機(jī)CPU，工控機(jī)芯片和軍用處理器更強(qiáng)調(diào)可靠性和可生產(chǎn)性，制程一般不高，但通常進(jìn)行各種防水，防輻射的加固處理，以應(yīng)對(duì)復(fù)雜的戰(zhàn)斗環(huán)境。

上圖所示的8085芯片其實(shí)是8080芯片的工控機(jī)型號(hào)，使用單一5V電壓供電，這種英特爾公司推出的芯片很快受到了各國(guó)的追捧，連中國(guó)，蘇聯(lián)，東德都曾對(duì)其仿制，我國(guó)二代坦克時(shí)期采用的火控系統(tǒng)，就曾使用它作為火控計(jì)算機(jī)的核心。

對(duì)于戰(zhàn)斗機(jī)和現(xiàn)代的武器來(lái)說(shuō)，隨著電子設(shè)備增加，工控機(jī)也需要變得更加多功能，以應(yīng)對(duì)不斷增長(zhǎng)的計(jì)算需求。如今，現(xiàn)代的戰(zhàn)斗機(jī)的軍用計(jì)算機(jī)，通常是可編程計(jì)算機(jī)，如梟龍戰(zhàn)斗機(jī)，F(xiàn)-35戰(zhàn)斗機(jī)都采用C語(yǔ)言編寫操作系統(tǒng)，CPU自然也要復(fù)雜到一定水平。而戰(zhàn)艦需要的計(jì)算機(jī)則更加龐大，為了解決福特級(jí)航母和未來(lái)的驅(qū)逐艦的計(jì)算機(jī)需求，美國(guó)提出了“以商業(yè)解決方案”作為戰(zhàn)艦中央計(jì)算機(jī)的手段，就是把IBM為大型企業(yè)開發(fā)的大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)三防加固后，作為戰(zhàn)艦的中央計(jì)算機(jī)。

5、衛(wèi)星導(dǎo)航芯片——衛(wèi)星制導(dǎo)系統(tǒng)的核心

談到最熱門的低成本制導(dǎo)系統(tǒng)，自然莫過(guò)于基于GPS/北斗導(dǎo)航的衛(wèi)星制導(dǎo)系統(tǒng)。不過(guò)，衛(wèi)星制導(dǎo)系統(tǒng)的“低成本”，實(shí)際上是建立在龐大的民用用戶端分擔(dān)了衛(wèi)星定位系統(tǒng)和衛(wèi)星接收機(jī)的生產(chǎn)成本之上的。在花費(fèi)了巨資發(fā)射了衛(wèi)星，和建立了地面增強(qiáng)站之后，還需要投入相當(dāng)多的資金用于開發(fā)能夠大量投產(chǎn)的衛(wèi)星接收終端。而在衛(wèi)星終端里擔(dān)負(fù)著解碼衛(wèi)星信號(hào)，計(jì)算出實(shí)際位置的芯片，就是衛(wèi)星導(dǎo)航芯片。中國(guó)經(jīng)過(guò)不懈的開發(fā)，已經(jīng)取得了量產(chǎn)40nm和28nm北斗導(dǎo)航芯片的能力，并實(shí)現(xiàn)了完全的國(guó)產(chǎn)化，這使得2020年后，中國(guó)北斗制導(dǎo)的火箭彈和JDAM炸彈大量增加。而反觀俄羅斯，雖然早在冷戰(zhàn)末期就開始建設(shè)格洛納斯導(dǎo)航系統(tǒng)，但由于本國(guó)國(guó)產(chǎn)格洛納斯導(dǎo)航芯片能力薄弱，且和中國(guó)合作格洛納斯-北斗雙模式芯片的出價(jià)太高，最終未能在當(dāng)下解決格洛納斯終端大量生產(chǎn)的問(wèn)題，也自然無(wú)法將格洛納斯系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為制導(dǎo)武器的戰(zhàn)斗力了。

結(jié)語(yǔ) 現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)需要強(qiáng)大的微電子產(chǎn)業(yè)

隨著1991年海灣戰(zhàn)爭(zhēng)將世界帶入信息戰(zhàn)爭(zhēng)的時(shí)代，微電子產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為戰(zhàn)爭(zhēng)最重要的基石性行業(yè)之一，如今的武器系統(tǒng)，大到核潛艇，航空母艦，小到手持無(wú)人機(jī)和巡飛彈，無(wú)一例外都在使用種類繁多的芯片構(gòu)成的微電子系統(tǒng)。雖然和平年代時(shí)的微電子系統(tǒng)供應(yīng)能力很強(qiáng)，多數(shù)常用芯片的價(jià)格也不貴，但在大規(guī)模戰(zhàn)爭(zhēng)的背景下，依賴全球供應(yīng)鏈的微電子產(chǎn)品很容易陷入斷貨風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致高科技武器產(chǎn)量嚴(yán)重下滑。為此，加強(qiáng)我國(guó)獨(dú)立的半導(dǎo)體微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展，是未來(lái)取得國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的重要基礎(chǔ)，值得我們?nèi)σ愿啊?/p>