前段时间,有媒体公布了俄罗斯海雕-10无人机的拆解视频,他们发现该无人机的接收芯片、通讯芯片、定位芯片等电子设备中,有相当一部分是来自于欧美国家。俄罗斯电子工业的“混搭风”不由得让人思考,难道俄罗斯的大国地位和军事力量都是焊接、拼凑起来的吗?
即使在军工技术上,俄罗斯也存在着明显偏科。一方面,总体实力强劲。全球四大卫星导航系统中就有俄罗斯的GLONASS系统;另一方面,技术层面相对比较粗糙。像是连响尾蛇导弹都追不上的米格25,它的航电用的却是音响里面那种电子管。
接下来,我们以半导体技术为例,以点带面地给大家分析俄罗斯的科技问题。
起初,苏联领导层具有很超前的眼光,他们从工业建设中深刻认识到了基础学科的作用,给基础科研提供了许多支持,其中就包括电子科学。
在20年代,苏联科学家用硅材料建立了类似三极管的系统,到了30年代,物理学家约飞认为,半导体才是电子技术的未来,还提出了几十年后集成电路的理论基础——“阻挡层”概念。在50年代,苏联科学院院士阿夫迪夫,率先实现了电子管小型化,性能远超美国,还能量产,而美国的同类产品还在实验室里。
这个突破,让苏联在太空竞赛中赢得先机,他发射的人类第一颗人造卫星,斯普特尼克一号,用的就是电子管电路,相关计算也是用电子管计算机算的。
到了年,苏联已经将锗基晶体管用在军事和工业上了,多台超级计算机接连领先美国,电子工业的规模也很大,全国建了多个半导体研究所,仅列别捷夫物理研究所和无线电工程电子学研究所,诺贝尔奖得主就超过六名。
可以说,苏联电子工业的起步飞快,技术发展迅猛。
但很快,弊端也就来了。
此时,美、苏都发现锗基芯片有缺陷,硅基芯片是更好的选择,但对材料加工和提纯的要求更高。在这个分水岭阶段,两个大国做出不同的选择。
苏联产生路径依赖,又急于发展航空航天,无暇实现材料科学技术的突破。于是,他们仅将眼光放在技术成熟,好加工、成本低、便于使用的锗基芯片上。基本放弃了硅基这条路,把锗定为了未来的半导体材料,直到年都没大规模生产硅基芯片。不仅如此,在考察电子产业的发展时,苏联高层还认为电子管经久耐用且抗干扰性强,而晶体管虽小巧先进,但故障率高、抗干扰差,所以集中力量发展电子管。美国则更换赛道,大力研究硅基芯片,实现弯道超车。
随着技术发展,晶体管发展到纳米级,电子管的弊端瞬间凸显,体积大、耗能大、寿命短的它就被淘汰了。再往后,苏联是一步赶不上,步步赶不上。
后来,苏联又了解到美国开始发展集成电路。于是,他们对晶体管集成电路进行了仔细分析,发现研究集成电路是以制作硅晶体为前提,考虑到自身能力有限,财政负担不起,与美国的激烈竞争也等不起。最终,苏联就没有在该方向上投资。
从这个时候开始,美、苏的差距就越拉越大了。
一开始,苏联还可以用系统工程的办法弥补基础科研的不足,用电子管电路实现芯片的功能,在某些性能上甚至还能超过集成电路。但到了70、80年代,这种办法就失效了。
举例来说,对比苏27与F-15两款战斗机的机载雷达可以发现:苏27的NO01火控雷达重达千克,但对典型战斗机目标的探测距离却只有公里。相比之下F-15的AGP-63雷达重量只有千克,但探测距离却超过了公里。苏联在半导体工业上的落后最终影响到各个领域。
在这样的拉扯过程中,苏联被美国远远地甩在了后面。不过换一个角度来想,如果美国远远地跑在前面,苏联还能隐约看到他的身影,那仅仅继承苏联部分底蕴的俄罗斯,可能连影子都看不见了。
现在就半导体产业而言,俄罗斯面临着两个重要问题。
首先,俄罗斯芯片和半导体产业十分落后。
据统计在世界十大半导体厂商中,美国就占了6家,其余则分别由日韩以及中国台湾地区瓜分。目前,俄罗斯只能依靠米克朗公司,但该公司制作水平落后,仅支持65nm晶圆的半导体产品生产,而在今年4月份,台积电就已启动2nm晶圆厂建设。不仅如此,俄罗斯国内市场规模也比较小。
俄罗斯在电子产业的12个细分产业,46个子门类中,近年来每个门类平均市场规模约为33亿人民币。作为对比,中国在46个子门类中的IC设计细分领域里,市场规模就已经达到亿人民币。
这两点直接加剧俄罗斯芯片产业的落后。在数字化战争的背景下,俄罗斯很难完成较为小巧、功能齐全且抗干扰强的军用便携通讯系统。表现在俄乌战场上,就出现了我们之前提到的过的情况:俄军似乎尚未能建立起全面有效的侦察、指挥、控制、通信一体化网络系统,战场敌情感知依靠侦察兵,通讯靠民用对讲机。
其次,底蕴不足。
当年,前苏联的相关产业链分散在各加盟国,有的负责提供原料,有的负责生产零件,有的负责组装。尽管俄罗斯继承的份额很大,但苏联解体后各个加盟共和国的分离阻碍了内部企业生产配合,原本完整的重工业体系也被“肢解”,这致使俄罗斯无法整合所有的技术,最终也影响了俄罗斯的工业体系,损害了制造业的整体发展。
不仅如此,苏联解体以后,在电子工业上,俄罗斯在继承了大部分“遗产”的同时,也将苏联电子工业的短板继承了下来。可以说,这最终形成了俄罗斯工业的一个特征,即拥有良好的重工业体系和自然科学底子,但在具体的工业应用和升级上,却存在诸多细节技术问题。
现在看来,正是这两点原因阻碍了俄罗斯电子产业的发展。而且由小见大,在不同产业上,俄罗斯都存在着类似问题,这是造成俄罗斯当下高新技术落后的元凶,也是阻碍未来俄罗斯发展的关键因素。