主题:没有人能随随便便成功 -- qq97
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  • 家园 没有人能随随便便成功

    (这本来是一个关于中美机载雷达发展的一个讨论的回帖,不过看了一下内容觉得发个主贴也还行)。

    美国从二战后期开始研制预警机,在1980年代之前,大致分了三个阶段。

    一开始也是直接把地面雷达搬上飞机,遇到了和空警一号一样的问题,没有下视能力,即使是在海上,下视能力也很差,稍强一点的海面杂波就把目标信号淹没了。两年后,不死心的美国人换了一个雷达搬上民航机,仍然没有陆上下视能力。美国人锲而不舍,50年代再次研制E-1B舰载预警机,虽然陆地下视能力仍然不行,但用在海上监测勉强还行,于是美国有了第一款“实用”的舰载预警机,生产了将近90架服役。

    中国60年代末开始的空警一号,大约相当于美国1950年代初做的工作,与其说是研制预警机,不如说是做了一次把地面雷达搬到天上的一次预研试验,最大的收获就是真切见识到了地面杂波,以及第一次尝试了预警机的改装。

    认识到地面杂波问题,美国人从50年代起开始研究消除地面杂波的雷达技术,这是第二阶段。这个阶段美国考虑的是用延迟线技术在时域消除地面杂波。从后来的观点,甚至是当时的观点来看,这个技术在理论上就是没有前途的,尤其是用于空中移动的预警机,更是困难。美国研制采用这个技术的预警机持续了十几年,从60年代早期推出E2-A,中后期推出E2-B,到1970年代初推出E2-C,主要用于海上监测,到最后算是勉强有了陆上下视能力。E2系列预警机陆陆续续也生产了上百架服役,主要用在海上监测。

    实际上,美国人也知道延迟线方法的落后,要在频域想办法。早在1949年,由于美国空军发展空地导弹的需要,波音公司就开始了脉冲多普勒雷达的研究。脉冲多普勒雷达的研究,从理论研究到工程实现,持续了整个1950和1960年代,到1970年前后,陆续有机载脉冲多普勒雷达投入使用,但由于半导体产业技术水平的限制,开始实用的机载脉冲多普勒雷达还是采用模拟技术处理多普勒信号,直到1970年代中期,采用数字技术实时处理雷达信号的机载脉冲多普勒雷达才投入实用,1975年以后F15/F16装备了采用数字信号处理技术的机载火控雷达,此时离美国最早开始研究脉冲多普勒雷达已经过去了20多年,E3-A预警机1977年开始服役,此时离美国最开始研制预警机也已经过去了30年。即使这样,E3-A预警机仍然在海上监视、计算机和通信系统方面存在诸多缺陷,以至于后来又出了C,D,F等一系列改进型。

    中国1970年代初开始预研机载脉冲多普勒技术,大约相当于美国1960年代早期的工作。不得不说TG选择科技树的眼光是一流的,和运10一样,一眼就选中了最主流、最有发展前景的技术路线。

    此时美国的机载脉冲多普勒雷达正准备从模拟时代进入数字时代。1960年代末,机载多普勒雷达已经引入了计算机做控制和数据处理,但雷达信号实时处理部分由于计算量太大,仍然是用模拟技术实现的。到1970年代中期,由于当时最快速度ECL逻辑电路的出现,机载多普勒雷达的雷达信号处理部分也可以用数字信号处理技术来做了,不过,由于集成电路还是在中规模阶段,所以做数字实时信号处理系统仍然是非常艰巨的任务:要用大量的中小规模的集成电路来搭建系统,所以系统都很大,想做战斗机的火控雷达,只好做简单一些,其次当时的高速集成电路功耗也很大,这样电源等其它系统的设计也很困难,这导致了当时的第一、二代服役的机载PD雷达故障率很高,MTBF只有20多个小时,根本达不到美国空军60个小时起码的接收标准。还有一点就是,当时的逻辑电路是不可编程的,这样在设计PD雷达这样特别复杂的系统的时候,设计和技术方案在开发过程中的调整都非常困难,有什么问题经常需要重新做电路再来调试。这样的开发难度,让已经习惯于FPGA的极度灵活的后辈们想一想都觉得恐惧。

    集成电路工业的发展水平没有跟上航空工业发展的需要,并没有让美国国防部退缩。美国的半导体产业就是美国国防部一手孵化和催生的,到了70年代初,美国半导体产业其实已经成功地走上了商业应用,商用、民用计算机产业发展势头良好,但美国国防部认为商业的驱动力量远不能满足国防的需求,所以在70年代末他们制定了若干10年规划(嗯,是不是很熟悉的名字),推动半导体产业发展超高速度、超大规模、以及更灵活、更可靠的集成电路。

    在这个10年规划的推动下,美国的集成电路1982年进入超大规模(VLSI)阶段,1986年进入特大规模(ULSI)阶段,亚微米(线宽小于1微米),1989年线宽小于0.5微米,1992年线宽0.25微米。另一方面,美国从八十年代后期开始逐渐发展起可灵活编程的逻辑电路,从小规模的可编程逻辑电路,PLD,GAL,到CPLD,直到90年代发展出现在大名鼎鼎的FPGA,没错,就是美国制裁华为,限制向中国出口的芯片之一,FPGA。还有一条技术路线就是数字信号处理器,也就是DSP,从上世纪90年代起,用于实时数字信号处理的系统基本上都是用这两类芯片搭建的,而这两类芯片,都是美国独大。

    至此,美国不仅建立的在空中雷达技术的优势地位,更重要的是它成就了美国在集成电路产业的绝对领先乃至绝对垄断的地位,这也成为了美国在几十年后的今天制裁中国最为严厉有效、而中国也最为忌惮的制裁手段。

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    主题:4793646
    • 家园 很多所谓“偶然”的发现背后都是持久的投入

      尤其是来不得虚假的科学技术领域

      帖:4797750 复 4793646
    • 家园 技术方面的内容我基本没看懂

      但这就是西西河最典型的好帖:

      扩大视野,增广见闻。

      给大佬送花!

      帖:4796250 复 4793646
    • 家园 这才是真正的西西河风格

      此贴文字不多,字字是金。阅读之余,又联想起这两天读的美国巨大未来登月火箭点火失败重重的最新新闻。”没有人能随随便便成功“,可还有特异人群可以成功了之后又自愿回到懵懂状态,真是憨态可掬

      帖:4793900 复 4793646
    • 家园 国内有可能在被封锁的前提下,搞出自己的FPGA和DSP吗?

      希望有多大?还是实际上已经就不可能自己做出来了?

      帖:4793844 复 4793646
      • 家园 Chiplet和embeddedFPGA兴起帮了中国大忙

        一个3GHz的高速芯片,其中工作在3GHz的部分, 不超过1%。换句话说,一个10亿三极管的3GHz工作频率芯片,只有1000万个管子工作在高频,其他的管子,都工作在1GHz以下。

        这样就可以设计出一个3GHz的核心叫Chiplet,跑在高速上,其他部分跑在低速上, 采用先进封装叠加起来。

        eFPGA的目的有点类似,一个高速FPGA,只有核心的一小部分或者一小部分外设是需要可重编程的,其他都是低速或者是固定的。因此把一个很小的FPGA嵌入设计到一个SoC中去,就可以实现高速可编程的FPGA的全部功能,甚至功耗降低75%,成本降低90%,系统延时降低若干倍。

        大家猜测一下,embedded FPGA能不能用chiplet的方法来实现呢?

        如果中芯国际现在的N+2工艺做7nm 10亿个管子的芯片良率只有10%, 做1000万个管子的良率是多少呢?

        由于5nm、3nm的设计费用飞涨到将近10亿美元这个规模,一般的公司已经负担不起新的芯片设计,摩尔定律名存实亡。因此全世界一大堆公司在朝我说的方向一起用力,因此技术的困难在迅速被克服,chiplet和eFPGA即将成为主流。

        当然,由于国际斗争的激烈,基本上知道的不说,不知道的胡说。我也就不罗嗦了。

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        帖:4796069 复 4793844
      • 家园 搞FPGA 上市公司都有好几个了

        安路科技、复旦微电、紫光国微和航锦科技。DSP 也有一些,但现在功能可以被一部分GPU替代,相对来说不那么显眼。景嘉微的军用GPU ,已经使用很长时间了,现在民用的也开始搞。普通GPU现在也是一大堆创业公司,融资能力很强,大规模用的还没有,看起来也快了。

        美国对华为的禁售,禁止制造的蛮横,对国内的动员太强了。

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        帖:4795054 复 4793844
      • 家园 个人观点,还是有可能的

        个人观点,国产芯片三个最大的障碍,一是生态难以抗衡,二是半导体制造设备和工艺,三是缺少商业用户,设计的问题在知道美国人已经做出来过的情况下,对中国人来说其实难度不算大(在这一块,中国所谓的小创新公司扎堆,能看好的不多)。

        缺少商业用户的问题已被美国的技术封锁解决了一部分,已经有不少的企业开始考虑在一些要求不高的应用上采用国产芯片,只要有了商业用户,就会有经验和资金的积累,就会有产品的迭代和演进。

        生态的问题对于FPGA和DSP这类芯片来说问题不算突出,因为都是专业用户,生态的规模不算大,像EDA就可以随着产品的迭代、用户的增加而逐渐积累经验和调优设计、工艺参数,IP也会随着用户和应用的增加而逐渐丰富。

        所以瓶颈就在半导体设备和工艺上,华为最终也是被卡在这里。好在现在已经有了若干种子正在发芽,不像十几二十年前一丁点指望都没有。我说的发芽,是指现在已经有了若干销售收入达到几十亿乃至上百亿元,且年增速大于20%的相关从业公司。

        关于FPGA和DSP,我个人不太看好DSP,在流水线型的计算上DSP已经输给了FPGA,而在图形和AI计算上它又不如现在的CPU+GPU体系。

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        帖:4794454 复 4793844
        • 家园 SoC呢

          我司曾经押宝于FPGA做自己的产品,结果最后不行转到SoC,但就这么一转身就是好几年的时间了。落后了。

          能搞定SoC是不是FPGA和DSP都不在话下呢?

          帖:4794733 复 4794454
          • 家园 贵司一定姓N
            帖:4794786 复 4794733
            • 家园 业界笑话,兄台一猜即中,汗颜之

              😂

              帖:4797541 复 4794786
        • 家园 谢谢您详细的回答。

          我自己就在半导体或者说集成电路这个大圈子的边缘行业谋生,我个人不懂电子集成电路。因为行业关系,接触了很多这个领域的人,洋人、港台人和自己人,他们都把我搞晕了。

          洋人们对美国开始在技术上封锁打击中国头部创新企业像华为是狂喜的,那些靠中国市场活着的欧美企业都是如此,伟创力那种甘做绊脚石的很多,宁可自己死也要绊住中国企业。但是这些洋人们担心中国因此爆发的反作用力,就是说,他们目前不敢过分贬低中国人的创新能力。

          港台人的反应特别可怜,我接触到的香港台湾人,没有一个不发自内心的希望中国的半导体行业就此变成一条在西方技术垄断面前蠕动的虫子,大部分人喜悦都藏不住,一小撮装装样子,毕竟,他们还要在大陆挣钱。这个反应我也不吃惊,我的香港人同事还有信誓旦旦地说中国航天是偷的美国人技术。

          国人的说法让我没谱儿了,都是看起来牛逼的专家,有的说我们行,有市场有需求又被枪顶着头;有的灰心丧气到让人绝望,说十几二十年我们也做不出可以达到正常市场化良率的设备,包括光刻机,是几十个国家的天顶星科技,中国不可能造出来。

          通宝推:海外俗人,方恨少,
          帖:4794656 复 4794454
      • 家园 科技战之前就有

        科技战之前就有国产FPGA和DSP。当然,不是所有器件完全国产,当时也没必要。仅从商业角度,当时搞国产化看不到什么前途,因为美国人的FPGA和DSP不光好用而且用习惯了。只有国防有国产化需求,另外某厂为了plan B也有这个需求。

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        帖:4794105 复 4793844
    • 家园 写得真好

      后面还有吗?花等下文。

      帖:4793825 复 4793646
      • 家园 是有些看法想表达出来

        所以开了个主贴。

        不过俺笔头慢,上西西河的时间又很碎片,写个几行的跟帖还行,想完整地说件事,还想说明白点就难了,现在还有几个坑没填完呢,这又多了个坑。

        帖:4794433 复 4793825
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