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（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、MIPS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，从而对T/R组件等模块的功能、性能和体积也提出了更高的要求，采用普通单功能芯片和电路方案进行设计难以满足要求，必须采用新的技术和电路解决方案。国际上开始采用高集成度的多功能芯片电路方案，将开关、放大、移相、衰减等功能集成在一个芯片中，从而减少了电路中所需芯片的数量，减小了电路体积，大大提高了电路的集成度和性能；同时也做到频段覆盖，种类繁多，技术成熟，性能指标也相对优越。

通用信息处理平台对平台中的器件种类和模块种类进行了统型。其中雷达信号处理采用Xilinx公司的FPGA实现，数据处理采用MPC 8640D处理器实现。系统采用VPX架构，数据传输总线采用Series Rapid IO总线，控制总线采用千兆以太网。自主可控核心产品发展现状如表1所示。

雷达信号处理和数据处理新算法的改进和实现又对高速信号处理器件（DSP）、嵌入式控制计算机（PowerPC）、大规模可编程器件（FPGA）等在运算速度、处理容量、可靠性、加工工艺等方面又提出了更高要求。装备后续将通过进一步推进通用信息处理平台的应用，尽可能减少和统一相关器件品种，但从目前情况看，高速信号处理器件的国产化替代工作短期内难以满足装备性能升级发展的需求。

2 舰船电子元器件自主可控能力发展需求分析

随着国家对信息化产业的投入，国内信息技术储备已达到或超过国际先进水平，舰船平台信息化建设可以借鉴其他行业信息化建设的成功经验，利用国内各领域信息化相关信息技术和成熟产品，通过技术和产品的引入、消化、吸收，扩展舰船平台信息化建设的思路；同时提高舰船平台信息化科研投入，加强舰船装备研制的信息技术力量，确保舰船平台信息化发展自主可控，减少过度依赖国外信息技术造成的安全隐患和保密风险。

舰船装备的功能、性能较之过去有了较大提升，计算能力、显示能力、网络交换能力都有量级上的提高，操控的便捷性也大幅提高，相应的自主可控产品也需要具备对应的功能性能的提升。从设计能力角度分析，具有舰船特色应用的SOC设计能力应当随之提高，从目前的千万门级设计水平提升至4 000万门级以上，并具备完整的大规模集成电路设计能力，具备高性能舰船特色系列化SOC的全面设计能力；自主可控计算机的综合显示、计算处理、安全可靠能力需要有进一步的提升，软硬件适配与优化需要进一步加强，达到当前国外同类产品的水平；具备中等规模网络交换芯片的设计能力，实现自主可控网络交换设备在舰船装备的成熟应用；完成不同国产操作系统与自主可控处理器的功能适配，实现成熟处理器产品在舰船设备中的大规模适配应用。

2.1 微电子元器件

目前，实现了千万门级的SOC IP核在舰船装备中的大规模应用。未来需要实现2 500万门级军事特色SOC设计能力，将应用时间长、功能性能亟待提升的舰船特色SOC进行流片，如移动显控芯片、超高分辨率图形图像显示控制芯片等。

2.2 水声电子元器件

在水声对抗系统（设备）中，水声器件密封透声材料和压电元器件材料、工艺成为水声对抗装备功能和性能的关键因素；水声对抗器材和其他特殊水声装备，研制满足特殊使用环境的机电产品成为装备研制的重要组成部分。

3 舰船电子元器件自主可控技术发展需求分析

舰船电子元器件自主可控技术发展需求主要包括高性能显控技术、高性能计算技术、军用网络处理芯片核心技术和信息安全网络核心技术等。自主可控技术发展需求如表2所示。

3.1 高性能显控技术

随着舰船对信息系统的要求不断发展和变化，显控系统的功能、性能要求也随之发生变化，高效便捷的人机交互、清晰准确的显示性能、响应快速的显控信息处理、自然直观的操控流程等都成为未来舰船显控系统的基本要求。因此，需要针对新型显控体系架构、超高分辨率三维图形加速技术、超高分辨率图形图像显示控制技术、移动式显控处理技术、强实时视频系统处理技术等关键技术进行研究。

舰船光电装备具有极高的时域、空域、频域分辨力，能够在一定距离范围内提供极为精确的目标方位、高度、距离等空间信息和颜色、形状、灰度等视觉信息。光电探测信息的空间分辨力越来越高。从图像像素上看，从320×240，768×576到标清、高清、全高清，甚至几倍全高清的像质，这些探测到的光电信息最终将以图片或视频的方式显示在屏幕上，供指挥员或操作员观察、判断、决策。同时，光电装备获取的数据大大增加了复杂度，用户要求更高的显示分辨率、更大的显示范围和更加灵活实用的显示方式，以适应作战指挥、仿真训练、等不同军事用途。因此，针对舰船光电装备高分辨、高精度、大信息量的发展趋势，要求基础软硬件在视频图像采集、显示配套驱动、图像处理引擎、图形图像开发工具和显示屏等方面开展相应的研发，特别是国产高性能显示软硬件的研制，满足光电装备高分辨视频图像的显示需求。

3.2 高性能计算技术

舰船光电装备传感器阵列以及传感器数量的不断增长，空间布局的日趋灵活，传感器信息的不断丰富，功能的不断完善，使多源信息处理的数据量成倍增长，迫切需要功能更加强大、性能更加优越、配置更加灵活的基础软硬件支撑。在提升单个处理器计算性能的基础上，需要采用多核处理器或多核架构设计，以及相应的软件多核设计开发技术，充分发挥硬件的处理性能。

3.3 军用网络处理芯片核心技术

为了实现网络设备与系统应用紧密耦合，提高网络系统效能，实现网络协议模块化，具备可裁剪能力，开展面向军用网络系统行业特色的定制化网络交换芯片的研发工作。

依托FPGA自主设计网络交换芯片，研制基于自主设计的网络交换芯片的网络交换芯片验证平台。针对特定系统固定拓扑、实时保障、高冗余能力的特色，充分利用FPGA灵活性高、设计周期短、成本低、风险小的优势，完成网络交换芯片的原理设计，通过嵌入快速切换、环网保护等冗余机制实现网络设备与系统应用紧密耦合，通过网络协议的模块化设计实现复杂耦合协议的“合理裁剪、量身定制”，进一步提升特定用网络系统的应用效能。掌握网络芯片级的设计技术，具备网络交换芯片的设计能力，为后续交换芯片的流片做好技术准备。同时，继承成熟设计、加强设计验证，降低设计风险，确保基于FPGA的交换芯片的设计性能，并通过板级的设计，进一步验证交换芯片的功能性能。最终，在交换芯片流片的基础上，实现为系统应用提供一套契合军用行业特色的高可靠、低功耗、低成本的网络设备解决方案的研究目标。

3.4 信息安全网络核心技术

在网络安全防护方面，重点研究网络主动防御的一体化主动安全防护体系实现技术，实现途径通过态势感知、风险评估、安全检测等手段对当前网络安全态势进行判断，并依据判断结果实施主动防御。针对网络攻击出现的新特征，以高性能网络处理芯片和安全嵌入式实时操作系统为基础，采用网络安全芯片设计协议自主可控的安全交换机系统。为了适应存储架构的不断发展并结合光纤通道网络互联设备的研发，对光纤通道加密技术进行关注和研究。随着嵌入式技术的发展，将分布式防火墙的策略执行功能嵌入到网卡中，作为嵌入式防火墙软件的载体，软硬结合实施防火墙的功能，并针对国产处理器进行嵌入式防火墙的研究。为保障跨域访问过程中的信息网络安全，对跨域访问控制与边界防御模型和安全认证管理技术进行研究，保障信息传输的保密性、完整性和可用性，有效地解决跨域访问过程中的访问控制和边界防御问题。

针对来自网络内部的安全威胁，通过网络安全交换机，对所有经过的用户数据包进行监视、记录和分析，实现访问控制和入侵检测等功能，有效遏制网络内部实施的攻击，对网络系统提供安全保证；随着对存储数据加密的重视，基于存储区域网的存储架构和光纤通道加密交换机的使用需求越来越大，因此应开展国产处理器进行光纤通信加密交换机的设计研究；军用网络对基于国产芯片的嵌入式防火墙有一定需求，可对嵌入式防火墙的系统结构、防火墙策略、软件架构进行研究。

4 结　语

为确保在军事电子信息领域实现弯道超车，取得信息时代战争优势，必须高度重视军用电子元器件在舰船装备领域的重要作用，从战略层面应采取一些积极有效的策略。

1）多措并举，确保关键电子元器件自主可控。通过设置专项计划，以“系统化”技术集成引领技术发展，从超高速集成电路、半导体制造、微波毫米波单片集成电路、微波功率模块等专项入手。在专项实施过程中，依托各承研承制单位的研发技术优势，集中顶尖科技人员，从硬件到软件，从样机设计到工程试制，充分利用各单位的科技实力，采用最新的并行设计、网络化协同设计和制造技术，实现高水平的技术跨越。通过专项技术的实施，增强和延续军事电子信息技术的先进地位，打造具有世界领先水平的一流电子元器件团队。

2）集中投资关键领城，尤其重视基础性投入。国家和军队实施高强度资金投入，尤其重视在微电子元器件基础理论技术和主要电子器件制造工艺技术2个研发领域的投入，对军用电子基础技术研发预算需稳定在一定的投资力度上，同时建立相应规章制度，实施检查落实机制，保证全部投入用于对该领域发展有重大影响的关键基础技术研究。