芯片落後30年,俄羅斯卻能研發尖端科技,他為何不怕「卡脖子」?

2022年10月07日17:21:27 軍事 1946

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1965年,一名蘇聯科學家提着公文包,氣宇軒昂地走進了一名官員的辦公室,公文包里裝着的,是當時最先進的電子技術材料,可就在10分鐘後,他卻垂頭喪氣的走了出來,不難看出,他的想法被蘇聯高層拒絕了。

事實上,正是這次拒絕,使得蘇聯在電子領域,被西方國家徹底拉開了差距,不僅如此,繼承者俄羅斯也因為蘇聯的原因,落了個舉步維艱的境地。

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但令外界疑惑的是,隨着近年來S-500,蘇57等高級設備的面世,俄羅斯似乎在完全背棄主流科技的情況下,摸索出了一套獨屬於自己的方法。

今天就和大家聊聊蘇聯當時放棄的究竟是何種技術?而俄羅斯鑽研的科技又是什麼呢?

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自從第二次世界大戰結束後,各國都意識到,先進的武器系統不僅能極大降低己方的傷亡,相比於傳統的機械化設備,其殺傷力更是有幾何倍數的增強。也正因如此,從1946年開始,兩個陣營的老大,蘇聯和美國一同開啟了對於新技術的研發。

值得注意的是,彼時的兩國科學家雖然起點不同,但他們最終都將目光,聚焦在了半導體領域。那麼,他們為何會「英雄所見略同」呢?

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原來,隨着時代發展,彼時的西方各國,逐漸不滿足於傳統機械帶給他們的進步,從科學領域角度來說,人類需要的計算量越來越大,所以科學家需要一種能夠輔助他們處理數據的機器;而從軍事層面來說,經歷過第一次世界大戰的西方各國,也不滿足於傳統塹壕戰,耗死對方的作戰方式了,因此,新式武器的功能必須要包括強大的計算能力。

就這樣,科學家們突然間發現,一種叫「電子管」的材料,其能在電力的驅動下,達到傳統機械好幾百倍的計算能力,也正因如此,在1936年,世界上誕生了第一台電子計算機,而這也為日後,電子芯片作為武器的零件埋下了伏筆。

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事實上,早在第一台電子計算機面世之前,蘇聯就憑藉其強悍的動員能力,製造出了叫「水流積分器」的設備,簡單來說,該設備是依靠精確的記錄水位,以達到計算微積分的目的。

從某種角度上來說,雖然與西方傳統的,依靠槓桿和齒輪驅動的計算機不同,但蘇聯產品的計算能力,卻絲毫不落後對方,從中也能看出,彼時的蘇聯科技究竟有着怎樣的前瞻性。

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不過,隨着第二次世界大戰爆發,全球科技的匯聚點,歐洲打成了一鍋粥,所以對於電子計算機的探索也停滯了,直到1946年,工業沒有受到打擊的美國,才在網羅了一些德國科學家之後,率先研製出了可以通用的電子計算機。

而作為美國的主要對手,蘇聯自然不甘落後,所以他們也在強悍的動員能力下,僅用了4年,也造出了代號為MESM的通用計算機。根據當時的數據,MESM每分鐘可以進行3000次左右的運算,而這已經可以說是當時最前沿的水平了。

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可隨着時間推移,美蘇兩國都逐漸意識到了計算機無法忽視的大問題,雖說計算速度超快,但計算機的體積實在是太大了,MESM的重量甚至達到了25噸左右,而美國的計算機更是足有32噸,不僅如此,其耗電量也十分恐怖,當時住在實驗室附近的美國人曾表示,每當計算機運行時,他們家中的電燈都會瞬間變暗。

面對這樣的問題,美蘇兩國的處理方式可謂是截然不同,事實上,這也是日後蘇聯在電子領域大幅落後的原因之一。

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原來,由於技術限制,彼時兩國都使用電子管,作為計算機的「芯片」,然而,電子管的一大弊病就是發熱量大,這就使得在運行時,計算機時時刻刻都冒着燒毀的風險,根據資料顯示,美國當時的計算機,工作2小時,就有一半時間需要修理,而蘇聯的也差不多;另一方面,電子管的算力上限比較低,這就使得要想使其提高效率,就要進行成倍的數量堆疊。

也正因如此,美國在遇到瓶頸後,研發出了我們如今常見的「晶體管」半導體元件,而蘇聯因為體制比較獨特,停止一個項目太困難,所以他們還是將重心,放在了電子管上,當然,在當時的蘇聯看來,反正都是計算,結果才是最重要的,所以他們在對降低電子管發熱的前提下,也專門對其小型化展開了研究。

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從某種方面來說,蘇聯從1948到1961年的13年間,逐漸意識到了電子管的弊病,事實上,他們也曾準備「懸崖勒馬」,不過,1962年爆發的古巴導彈危機,讓他們徹底斷絕了研發晶體管的思路。

眾所周知,此次危機可以說讓美蘇兩國,將核武器的問題擺在了檯面上,在當時的情況下,兩國民眾甚至都做好了,對方原子彈隨時落到自己頭上的準備,與此同時,蘇聯內部還流傳出這樣一種說法,相比於晶體管設備,電子管抗擊核輻射的能力更強,這就能使蘇聯得以在遭受打擊的情況下,仍能保持戰鬥力。

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其實從科技角度來看,這種說法的確有一定的道理,當然,對於電子設備的看法,也是當時兩國的體制所決定的,對於蘇聯來說,電子計算機主要目的就是軍用,所以能耗大點,不方便一些都可以接受;而美國則對「掙錢」更感興趣,所以他們研發晶體管的初衷,主要是為了民用化,以求得利益最大化。

1965年,那名科學家拿着晶體管半導體材料,準備說服蘇聯官員推廣,卻被對方以不適合軍用為由拒絕了。就這樣,在電子計算機領域,蘇聯一直走在電子管小型化的道路上,直到1985年,蘇聯科學家發現,若想進一步縮小電子管的體積,所付出的成本已經是天文數字了,這才被迫承認晶體管的重要性。

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然而,此時的美國已經對當初的晶體管進行了革新,將其變成了集成電路,也就是我們今天見到的芯片,也正因如此,蘇聯在1965年的那次拒絕晶體管,也讓他們在電子領域,落後了世界主流技術20年,而在後來,雖然蘇聯想要「重整雄風」,但因為外部困難重重,內部又官僚盛行,所以也在解體後,將在電子領域一蹶不振的「爛攤子」,留給了俄羅斯。

蘇聯解體後,俄羅斯本可以着重發展經濟,並通過蘇聯強大的工業基礎厚積薄發,將半導體科技「撿起來」,但遺憾的是,由於葉利欽輕信了美國專家的話,搞出了休克療法,所以在將近10年的時間裏,俄羅斯別說搞半導體了,連吃飯都成問題,也正因如此,在普京接手後,他們也失去了重回半導體產業的資格。

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讓我們回到一開始的問題,不難看出,隨着時代發展,俄羅斯在半導體領域的落後,早已超過了20年,而在這樣的情況下,他們又是如何造出五代機蘇57、數一數二的防空系統S-500這類,可以和主流先進設備打的有來有回的武器呢?

原來,這是俄羅斯科學家「另闢蹊徑」的功勞,就拿S-500與美國薩德中的相控陣雷達來說吧,目前世界的主流技術,是採用「快速傅里葉變換」,也叫FFT的計算方法,簡單來說,該方法能夠將大量數據經過處理,做到迅速輸出。

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然而,俄羅斯因為半導體芯片水平不足,所以無法通過像美國一樣,利用芯片做出FFT運算,不過,他們使用了一種中頻電路,加上模擬濾波器構建出了「芯片」,雖然這樣的排列方式,賦予了S-500「黑粗硬」的外觀,但在實際作用上以及信息處理效率上,卻不落後於宙斯盾。

而且有資料表明,根據S-500的排列技術,他們若是將關鍵部件替換為主流半導體芯片,其體積甚至能縮小到美國薩德的三分之一,這也正是近年來,西方國家總希望用芯片卡俄羅斯的脖子,卻總也卡不住的原因。

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不得不說,面對西方的制裁,俄羅斯讓自己「沒脖子」的處理方式,顯然是十分明智的,而從這個角度來說,俄羅斯武器的「別開生面」,也算是一種沒有辦法的辦法吧。

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