中國在最關鍵軍事技術領域:打破美國封鎖再也不怕被禁運

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在 9 月 18-24 日於北京舉行的第三屆軍民融合發展高技術裝備成果展覽暨論壇活動中,一大批國之重器、強軍利器、創新銳器集中亮相,眾多前瞻性、顛覆性、創新性成果均為首次公開展示,大部分是我國近年來在信息技術領域軍民融合發展的具有自主知識產權的核心關鍵技術。其中參展的中國電子科技集團公司第十四研究所展出瞭由其聯合清華大學、龍芯中科等單位研發的華睿 1 號和華睿 2 號 DSP 芯片,標志著國產雷達長期依賴進口 DSP 的歷史由此終結。

DSP 芯片也稱數字信號處理器,由於采用特殊的軟、硬件結構,是一種特別適合於進行數字信號處理運算的微處理器,其主要應用是實時快速地實現各種數字信號處理算法。根據數字信號處理的要求,DSP 芯片主要具有這樣一些主要特征:在一個指令周期內可完成一次乘法和一次加法;程序和數據空間分開,可以同時訪問指令和數據;片內的快速 RAM 通常可以通過獨立的數據總線在兩塊中同時訪問;具有低開銷或無開銷的循環和跳轉硬件支持;快速的中斷處理和硬件 I/O 支持;具有在單周期內操作的多個硬件地址產生器;可以並行執行多個操作; 支持流水線操作,使取指、譯碼和執行等操作可以重疊執行。

DSP 芯片在軍事上的應用很廣,現代化的雷達、保密通信、聲吶、導航設備等都離不開它。但是長期以來,DSP 芯片的研發、生產以及市場份額基本被美國企業所壟斷。由於美國禁止向中國出口軍用級別的 DSP 芯片,使得我國不得不在雷達電子設備上以低等級芯片來代替高等級芯片,或者采用商用 DSP 芯片,這就在很大程度上影響瞭雷達電子設備的性能。而且國外 DSP 芯片可能還留有後門,存在嚴重的安全隱患。如果通過非正常渠道來獲取國外高性能 DSP 芯片也不是好辦法,一是不能保證穩定的貨源,二是不能獲得國外公司的技術支持,從而導致國產雷達電子設備的升級和發展不可持續。因此,要想打破技術瓶頸,我國必須擁有自主知識產權的高性能 DSP 芯片。

華睿 1 號 DSP 芯片與龍芯 3 號處理器淵源頗深,因為華睿 1 號主要就是北京國睿中數科技股份有限公司(中電 14 所子公司)與北京龍芯中科技術服務中心有限公司聯手,基於龍芯 3 號通用處理器的架構,結合實際應用提取和增加瞭一些專用指令和運算單元的方式研制的。華睿 1 號采用 65 納米 CMOS 工藝,工作主頻為 550 兆赫,處理能力 32GFMACS,功耗為 10 瓦。華睿 1 號 DSP 性能明顯優於美國飛思卡爾公司(前摩托羅拉半導體部)的 MPC8640D、ADI 公司的 TS201 和德州儀器公司的 C6701。華睿 1 號研發成功之後,已經成功應用於中電 14 所的十多型雷達產品中。

繼華睿 1 號之後,中電 14 所又獨立研制華睿 2 號 DSP 芯片。之所以沒有繼續和龍芯合作,主要是由於華睿 2 號開始走專用路線,而龍芯則繼續堅持通用化道路。華睿 2 號是在實現華睿 1 號基本功能的前提下,進一步改進瞭專用指令和向量運算單元,同時加入瞭可重構的運算核,更高效地面向專用領域的計算。目前,華睿 2 號還在調試中,未來可能有多型新的雷達電子設備將采用華睿 2 號 DSP 芯片。

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