舰船电子元器件自主可控现状与发展需求研究

舰船电子元器件自主可控现状与发展需求研究

粟 栗，郭晓利，周 茜，陈 勇

(中国舰船研究院，北京 100101)

摘要: 近年来，我国信息化关键软硬件技术得到了长足发展，特别是基础电子元器件性能有了大幅度提升。然而，在信息化相关的电子元器件技术和产品上与国外还存在较大差距，制约了装备的国产化率和自主可控能力水平的进一步提升。本文分析舰船装备领域基础电子元器件的发展现状，并提出下一步的发展需求建议以及确保基础电子元器件自主可控的具体措施。

关键词：军用电子元器件；自主可控；发展需求

中图分类号：TN41 文献标识码：A

文章编号： 1672 – 7649(2017)07 – 0153 – 05 doi：10.3404/j.issn.1672 – 7649.2017.07.033

Research on present status and demand of development in independent and

controllable ship electrical components

SU Li, GUO Xiao-li, ZHOU Qian, CHEN Yong

(China Ship Research and Development Academy, Beijing 100101, China)

Abstract: Resently, information key software and hardware technology have gotten significant development, espe-cially performance of basic electronic conponents have improved highly. But electronic component technology and products related to information have lots of differences by comparison with overseas ones. They have restricted the improvement of domestic content and independent-controllable ability. The article analysis present status of basic electronic components for ship equipment, and proposes suggestions of further development and detailed measures.

Key words: electrical conponents for military use；independent and controllable；development demand

0 引　言

舰船电子元器件是海军综合电子信息系统、电子信息装备、武器控制系统甚至整个作战系统的物质保证，直接影响信息系统和装备的功能、性能指标，是武器装备发展的重要基础，也是军民融合技术发展的重要方向。

舰船自主可控电子元器件，是指由于舰船装备型号使用的需要，国外元器件面临断货风险，国内的电子元器件尚达不到使用要求，而组织一个或几个国内电子元器件厂家开展相关电子元器件研制和生产，一般专门为某型武器装备配套使用。

1 舰船电子元器件自主可控发展现状

1.1 国外发展现状

世界军用电子元器件在高经费投入和相关特殊政策支持下迅速发展，科技创新和进步效果极其显著。据美国国防部国防研究与工程署的评估，微电子器件及其技术在短期内，可使信息处理能力提高一倍，电子系统或装备费用、功耗和重量降低50%；从中期效果看，可使电子系统或装备的探测距离和分辨率等技术指标提高一倍，功耗和重量降低90%；从长期效果看，可使其探测范围提高一个数量级。红外材料及其器件的发展，将使探测范围扩大50%，目标获取和跟踪能力提高2倍，空间监视和卫星激光通信能力提高2倍。

电子元器件产品技术水平迅速提高，硅数字化集成电路工业方面，生产水平已达300 mm，0.18 μm，同时0.15 μm，0.13 μm产品已经投入使用，MPU处理速度可达400～1 000 MHz；高重复频率、高功率固体激光器输出功率可达每脉冲200 MW，电荷藕合器件

第39 卷 第 7 期舰 船 科 学 技 术Vol. 39, No. 7 2017 年 7 月SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY Jul. , 2017

收稿日期: 2017 – 05 – 21

作者简介: 粟栗(1970 – )，女，高级工程师，主要从事海军综合电子信息系统总体研究工作。

（CCD）可达5 120×5 120元；螺旋线行波管X波段脉冲波功率可达20～30 kW。

电子元器件技术的迅猛发展对信息化系统和武器装备升级换代起到了巨大的推动作用。为了在军用关键技术领域中获得霸主地位，世界军事强国不断寻求有效的技术投资，通过商业技术和军事专用技术的有机运用谋取军事上的优势。因此，对军用关键电子元器件的发展策略做了适时调整，提出“根据电子元器件技术能力与军用系统的关联程度决定支持力度”的发展方向，在此方向的指导下，近年来，微波（毫米波）功率器件、新型大功率真空微波管、射频微机电系统

（RFMEMS）、专用集成电路（ASIC）、人工智能（AI）与学习集成电路（IC）、超导器件、光纤传感器等与军用系统能力提高关联程度高的新型电子元器件技术得到了重点发展。

1.2 国内发展现状

我国电子元器件工业基础相对薄弱，舰船领域使用的核心元器件和高端通用芯片长期依靠进口，但部分西方发达国家经常采取禁运等方式遏制我国在舰船领域的发展。因此，国家和军队有关部门相继出台了一些管理办法，旨在推动电子元器件的自主发展，促使舰船型号元器件实现自主可控。电子元器件是现代舰船装备战斗力的核心力量，为了战略储备和摆脱停产、禁运风险带来的被动局面，保证舰船装备全寿命周期状态自主可控，通过舰船装备型号立项的新研电子元器件逐年增多，近年来结合型号研制，在提高电子元器件的自主可控方面做了不少工作，取得了一定的经济效益、社会效益和军事效益。

1.2.1 自主可控能力发展现状

经过多年的发展，我国在核心元器件的设计、制造方面已经具备一定的能力，在通用处理器、专用处理器、专用功能片上系统（以下简称SOC）、网络交换芯片等元器件的自主可控方面取得了一定的成果。在引进国外处理器、SOC指令集授权后，自行设计了多款通用处理器、专用处理器以及SOC，如Alpha架构的申威处理器、SPARC架构的飞腾处理器、M I-PS架构的龙芯处理器、与XILINX系列兼容的DSP处理器、显控类等专用功能SOC等。

在装备特色IP核/SOC设计方面，研发了二维图形加速IP核、图形显示控制IP核、高清强实时视频系统处理IP核、计算机平台智能管理IPMI芯片等产品。自主可控能力发展现状如图1所示。

在舰船装备领域，自主可控核心元器件研发和产品应用能力与装备发展的需求还有一定的差距。自主可控核心元器件的研发处于起步阶段，侧重于面向特色功能应用IP核技术研发，如显示控制类SOC IP核等，以及中小规模芯片生产，后续将开展特色功能IP核向大规模专用集成电路转化的研发工作；自主可控产品应用还处于试点阶段，为后续批量推广应用打下了基础。

1.2.2 自主可控核心技术发展现状

目前国内舰船平台正根据舰船任务系统需求，加快基础软硬平台的标准化、通用化建设，提高系统的集成化水平，并开展高性能电信级以太网技术、舰船现场信息区域集成采控技术、舰船智能人/机物联技术等关键技术国产化与自主可控研究。

在通用处理器、专用处理器、专用功能SOC设计方面，IP核设计是关键技术。目前多数的处理器产品、部分显控类SOC产品基本采用购买核心IP核进行简单二次开发的方式进行IP核设计，对于核心功能IP核自主设计能力较差，目前面向舰船装备特色功能应用的部分显控类IP核实现了完全的自主可控设计。如二维图形加速IP核、综合显示IP核、图形显示控制IP核等显控类IP核已经实现了完全的自主可控，具备源代码级的IP核设计能力，部分IP核规模达到1 500万门以上，并已经在舰船装备上得到应用。自主可控技术发展现状如图2所示。

1.2.3 自主可控核心产品发展现状

在电子信息基础产品方面，国内实现了安全芯片、安全服务器、安全存储、安全终端、安全网络设备等。涉及众多IT硬件企业，相关产品主要有龙芯系列处理器、华为、龙芯中科等。IT基础设施的自主可控是实现真正之处可控、保障信息安全的基础，目前国产计算机芯片的研发和市场力量相对薄弱。

多功能一体化探测系统集成度高、功能强大，从

图 1 自主可控能力发展现状

Fig. 1 Development status of independent and controllable ability

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