◎作者 | 老局長
◎來源| 星海情報局（ID junwu2333）已獲授權
俄烏戰爭開打80個小時之後，在一個介紹烏俄兩國軍事力量的視頻下面，我看到一個問題：
俄羅斯的軍事裝備不用芯片嗎？美國怎麼不制裁他們？
答案是：當然制裁了，而且沒停過，但俄羅斯表示：根本不怕。
民用領域更好理解，因為俄羅斯對消費端高端芯片的進口量很小，本就對外不存在依賴；
軍用方面則相對複雜，現代軍事裝備、航空航天，芯片的使用幾乎無處不在，俄羅斯自有芯片產業非常落後，又面臨全球一輪又一輪技術禁運，早就被制裁麻了，但偏偏還能一批又一批推出世界一流的新武器……
他們怎麼做到的？
沒有脖子，你卡哪？
先來說民用領域。
俄羅斯是一個非常特殊的「超級大國」——它幾乎就沒有成規模的民用半導體產業。
一句話：哥們兒沒有脖子，你卡哪？
形成這種現狀的原因是多樣的。
蘇聯施行的是計劃經濟體制，對外通過「經互會」協調小弟們的經濟活動，加勒比海的古巴生產糖，經濟發達的東德生產精密儀器，身處熱帶的越南生產大米......對內有中央計劃委員會，產業都是按區分配的，烏克蘭種田養牛，哈薩克斯坦采棉花，白俄羅斯造卡車......活像九年義務制教育，房子買哪了就在哪就近入學，想換個賽道發展還得先搬個家。蘇聯當時為了平衡各加盟國利益，將微電子產業拆開分配到了各個加盟國。蘇聯解體後導致俄羅斯的半導體產業變得非常碎片化。我前面說過，俄羅斯是個極為特殊的國家，由於二戰、冷戰的因素，和一些地緣政治原因，俄羅斯在選擇技術發展路線的時候，首先考慮的一定不是「能不能賺錢」的產業化問題，而是「能不能保命」的國防安全問題。集成電路技術的起步時期剛好也是美蘇冷戰時期，蘇聯考慮到核打擊的威脅，在晶體管和電子管兩個技術路線之間，優先選擇了抗輻射能力更強的電子管技術。電子管的小型化的確存在先天限制，但那個時候也的確沒人想到，晶體管的小型化竟然能夠發展到納米級。技能點有限，科技樹一朝點錯，後來發生的事，大家都知道了。俄羅斯分到了蘇聯的大部分遺產，但祖傳的不止有產業，也有仇恨與警惕。蘇聯解體，北約卻沒打算解散，結果就是俄羅斯打從生出來，這輩子就沒睡過一個好覺。一會是車臣，一會是格魯吉亞，一會北約又要東擴。蘇聯留下的本就是一個國民經濟破敗不堪的局面，輕重工業發展極不均衡，高壓環境致使民營經濟極其落後，且很難有機會得到發展。2004-2007短暫經濟復甦，2008年就和格魯吉亞打了一仗；2011年之後經濟剛有逐漸復甦的跡象，卻又被和烏克蘭的衝突打斷，也就是我們都知道的克里米亞事件。半導體產業是一個典型的資本密集型產業，需要大規模、長時間的持續投入，才能看到結果。但常年的內憂外患，使得俄羅斯民營經濟自己都舉步維艱，更顧不上發展出手機、平板這些民用消費電子產業。前幾年EDN曾報道過俄羅斯的一款智能手機Yoga phone，雙面屏幕，支持電紙書閱讀，後來沒多久這個Yoga Devices公司營運狀況不佳，就在2019年宣布破產了。這一切的結果，就是如今俄羅斯民用和消費電子市場占全球份額還不到2%。而美國半導體工業協會（SIA）2021年的一份聲明顯示，俄羅斯的半導體採購量還不到全球半導體採購量的0.1%。其中民用半導體採購量占比就更是微乎其微。但民用微電子產業的近乎空白，並不意味着俄羅斯就完全沒有半導體產業。目前俄羅斯主要集成電路製造商為兩家：Микрон和Ангстрем公司，前者提供65-250納米製程工藝加工能力，後者提供90-250納米製程工藝，擁有8英寸晶圓廠，兩家公司主要提供軍用、航天和工業領域產品。2016年，Ангстрем在澤列諾格勒的一家工廠為了更新製程工藝，向AMD購買必要設備期間，被美國商務部加入了制裁名單，交易隨即被迫中止。該公司隨即陷入債務危機，瀕臨破產邊緣。後來是前身為原蘇聯電子研究所的НИИМЭ與俄羅斯政府共同出手，聯合Ангстрем最大債權方VEB.RF（俄羅斯國家開發集團）對其進行了破產重整，才將公司保留了下來。俄烏開戰前後的這幾天，美國最先宣布落實的兩輪對俄制裁手段，也是切斷關鍵技術供貨。其中包括了半導體、計算機、信息與通信、傳感器/激光、導航/航空電子、海洋、航空航天等7個領域的57項可用於軍事目的的項目和技術。歐洲幾乎是同步響應的，緊接跟上來的日本、韓國、中國台灣，幾乎也都是在微電子領域的先進國家和地區，其宣布的對俄制裁措施中，有相當一部分和半導體有關。但其實俄羅斯半導體最大的進口供應者，是中國。2016年1月，俄軍一架本土產海鷹-10無人偵察機在頓涅茨克地區墜毀烏克蘭人拆解後就發現了中國著名的單片機公司宏晶科技單片機我國的芯片產業水平，能夠出口的大部分都不是什麼高精尖產品，雖然可以支撐普通的軍事裝備，但對尖端軍事裝備的研發來說肯定不夠用。基礎工業水平差，微電子技術又一直是俄羅斯的短板，還要被西方一輪又一輪制裁，俄羅斯卻能一批又一批推出世界一流的新武器……這種看上去很不科學的現狀，來源於俄羅斯科學家極其紮實的基礎理論能力，和近乎逆天的系統工程能力。拿美國的愛國者-3和俄羅斯的S-300-2相控雷達來說，二者都採用了先進的脈衝多普勒體制。雷達中以信號處理部分用數字芯片最多，最常用的是富利哀變換運算（FFT），可以快速算出目標信號的多普勒頻率有多大，然後根據多普勒效應的公式推算出目標速度。
The S-300 (NATO reporting name SA-10 Grumble)美國的邏輯是——給雷達裝最先進的芯片，把算力堆起來解題。而俄羅斯在沒有高端芯片的時候，在雷達中使用了一種他激晶體振盪器（模擬電路）作為中頻信號積累，其體積雖比芯片要大，但比一般集成電路要小，可以替FFT的基本功能。雖然由於元件的小型化有先天不足，做出來的裝備比較看起來比較「傻大粗」，但從核心效果指標上來說，基本可以達到與愛國者同等水平。美國一批雷達專家，專門喜歡研究俄羅斯雷達的優勢和軟肋，並積累了大量資料和數據。他們對俄羅斯S-300雷達系統設計的評價，是「高性能，低成本，低功耗」。其中有大量讓美國專家們稱讚的自主創新之舉，比如S-300採用了X波段（愛國者和常規雷達大部分為C波段），還利用了低損耗波導進行微波傳輸，加上獨特的收發隔離技術，將S-300的天饋系統的總微波損耗降到了5dB左右。但愛國者雷達天饋系統的損耗可高達7-12dB。理論計算表明，微波損耗每降低1dB，,就可使雷達作用距離增加6%。美國人的設計原則，通常是利用最先進的技術，採用最先進的元器件，達到最先進的水平。而俄羅斯人的設計原則，是只要能夠達到最先進的水平就行——元器件可以不用最先進的，技術可以不要最高精尖的，我只要效果能達到最好的就行。這就是所謂的系統工程能力。不追求使用最先進的元器件和最先進的技術，但整體系統水平和可靠性、穩定性必須一流。用某同事的話說，俄羅斯人實在擅長把一堆破爛組合在一起，變成一個能夠橫掃千軍的人間大殺器。俄羅斯這些曲線救國，出奇制勝的招數，大大降低了沒有高端芯片給其國防軍工力量帶來的影響。雖然外形看上去不那麼精緻，卻並不妨礙俄羅斯的S-300以及後來的S-400、S-500等成為世界一流的防空導彈系統。但話說回來，這種解題思路，還是被逼出來的。而且在軍事、航天上可以替代高端芯片的解題思路，也完全不適用於產業化。要用極高的系統工程能力解決一個特定的問題是可行的。但它只適用於對單一技術問題的科研攻關，在不考慮成本和良率的軍工產業可行，但在需要考量成本、良率、投資回報率、工業化生產效率等綜合解決方案的產業化領域，則完全行不通。中國也經歷過這種運動式攻關半導體產業技術問題的階段，我們在1960年成立過以中科院半導體所為代表的大批研究機構，同期還在全國建設了數十個電子廠。這些電子廠雖然初步搭建起了中國半導體工業的「研發+生產」體系，保證了「兩彈一星」等一批重大軍事項目的電子和計算配套，但在產業化方面的成就寥寥可數。改革開放之後，我國的國家部委組織了三大「戰役」，1986年的「531戰略」，1990年的「908工程」，1995年的「909工程」，由於並不持續的投入方式，和這種專注於單一技術問題的科研攻關，最後都未能顯著縮小我們和海外半導體產業的差距，反而陷入了「引進-建廠-投產-落後-再引進」的惡性循環。俄羅斯軍事工業對高端芯片功能的替代方式，真正值得我們借鑑的，是系統解決問題的思路，以及背後支撐了這種解題思路的，強大的基礎理論研究水平。知乎有個答主自述，其接觸到的任何一個工科學科，找一篇有一定程度數學基礎的論文，然後找到它的參考文獻里，理論性最重要的一篇，然後再找這篇的參考文獻，一次迭代，五步以內，必是俄文。一個學科的基礎理論，是一通百通的，這才是一切系統工程能力的根源，也是一切人間大殺器無法跳脫的起點。環球網《俄羅斯的"他激晶體振盪器"是如何替代芯片功能的？》本文經星海情報局（微信號：junwu2333）授權轉載。我們關注「中國製造」的星辰大海之路，轉載請聯繫（ID：junwu2333）授權。END
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