美國商務(wù)部4月27日宣布,,為防止美國技術(shù)被轉(zhuǎn)用于軍事,,美國公司向中國軍工企業(yè)出售的個(gè)別項(xiàng)目,,即使是民用也須取得政府許可。隨后,,華爾街日報(bào)的一則報(bào)道中稱,,新規(guī)賦予美國商務(wù)部官員更大的權(quán)力來阻止半導(dǎo)體,、航空航天和其他工業(yè)領(lǐng)域的美國產(chǎn)品被運(yùn)往海外,。
前不久,,方正證券發(fā)布的一份調(diào)研報(bào)告中指出,軍工半導(dǎo)體是實(shí)現(xiàn)裝備信息化的關(guān)鍵,。一方面要向智能化,、無人化進(jìn)行發(fā)展,另一方面北斗三號系統(tǒng)部署完成,、5G在我國滲透率不斷提升,半導(dǎo)體新技術(shù),、新材料也將被逐步應(yīng)用在國防裝備上,。因此相關(guān)電子元器件將成為實(shí)現(xiàn)裝備信息化的關(guān)鍵。
從半導(dǎo)體發(fā)展的歷史長河中看,,美國作為最早開始發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的國家,,其半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)最初的發(fā)展就與國防軍工機(jī)構(gòu)密不可分,其中重要技術(shù)的誕生和發(fā)展都帶有軍民融合的色彩,。
從軍用走向民用市場的半導(dǎo)體
半導(dǎo)體技術(shù)最開始是服務(wù)于軍事領(lǐng)域,。1943年7月,,美國陸軍資助了一項(xiàng)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)開發(fā)項(xiàng)目——“電子數(shù)字積分機(jī)和計(jì)算機(jī)”(簡稱:ENIAC),用于計(jì)算火炮的火力表,。后來,,約翰·馮·諾伊曼深入?yún)⑴c了ENIAC項(xiàng)目,此間,,由他提出的運(yùn)算器,、控制器、存儲器,、輸入,、輸出的“馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)”,大大促進(jìn)了電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)的發(fā)展,。
據(jù)了解,,ENIAC當(dāng)時(shí)主要采用的是電子二極管和三極管。但由于電子管難以承受ENIAC的復(fù)雜性,,這也導(dǎo)致每天都要燒壞幾個(gè)管件,,使得ENIAC有差不多一半的時(shí)間都處于功能受損的狀態(tài)。
直到1947年,,貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了晶體管,,它的出現(xiàn)讓電子產(chǎn)品有了突破的機(jī)會(huì)。在貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明晶體管之后,,美國軍方一直資助這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展,。據(jù)廣大證券的調(diào)研報(bào)告中顯示,從1948年到1957年,,軍方承擔(dān)了貝爾實(shí)驗(yàn)室晶體管研究費(fèi)用22.3百萬美元中的38%,。尤其在50年代中期,軍方對貝爾實(shí)驗(yàn)室的資助一度達(dá)到晶體管研究經(jīng)費(fèi)的50%,。貝爾實(shí)驗(yàn)室和軍方第一個(gè)合同從1949年到1951年,,主要聚焦應(yīng)用和電路研究;第二個(gè)合同則從1951年至1958年,,主要開展軍方感興趣的服務(wù),、設(shè)施和材料研究。
據(jù)相關(guān)資料顯示,,在六十年代初,,美國80%-90%的芯片產(chǎn)品都是國防部訂購的。在這個(gè)時(shí)期,,“民兵”導(dǎo)彈,、阿波羅導(dǎo)航計(jì)算機(jī)以及W2F作戰(zhàn)飛機(jī)數(shù)據(jù)處理器三大工程,帶動(dòng)了美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展。
一直到七十年代,,美國軍事對其半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的影響也十分巨大,。據(jù)前瞻研究院的報(bào)告顯示,七十年代,,軍用芯片的比重仍高達(dá)42%,。同樣也是在這一時(shí)期,美國微電子產(chǎn)業(yè)開始考慮將半導(dǎo)體從軍用向民用過渡,。
冷戰(zhàn)結(jié)束后,,美國國防部發(fā)布了《國防科學(xué)技術(shù)戰(zhàn)略》,在1994年,、1996年美國又對該戰(zhàn)略進(jìn)行了兩次修訂,。其中,在第二次修訂當(dāng)中,,“在保持軍事技術(shù)的前提下,,強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)承受能力和實(shí)行軍民兩用”成為了該戰(zhàn)略的主導(dǎo)思想。
恰逢這個(gè)時(shí)期,,由于個(gè)人電腦的風(fēng)潮逐漸開始盛行,。半導(dǎo)體技術(shù)也開始從軍用市場逐漸發(fā)展到了民用市場中。
從軍用市場走出來的半導(dǎo)體技術(shù)
當(dāng)我們回顧半導(dǎo)體的歷史,,我們發(fā)現(xiàn)也有不少半導(dǎo)體技術(shù)誕生于槍炮聲中,,后來經(jīng)過不斷的發(fā)展,才走進(jìn)了大眾市場,。
這其中就包括影響藍(lán)牙,、WiFi的發(fā)展的跳頻擴(kuò)頻(FHSS)技術(shù)。該技術(shù)誕生就誕生于二戰(zhàn)時(shí)期,, 20 世紀(jì) 80 年代,,F(xiàn)HSS 技術(shù)被軍方用于戰(zhàn)場上的無線通訊系統(tǒng)。而后,,F(xiàn)HSS 技術(shù)下沉到大眾市場,,以此為基礎(chǔ)的藍(lán)牙技術(shù)開始受到業(yè)界的關(guān)注。而后,,愛立信,、諾基亞、東芝,、IBM 和英特爾公司等五家企業(yè)成立了藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟的前身,。經(jīng)過多年的發(fā)展,藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)進(jìn)行了多次迭代,,與之相關(guān)的低功耗藍(lán)牙芯片也在半導(dǎo)體市場中占據(jù)了相關(guān)重要的位置。
由自動(dòng)駕駛技術(shù)為汽車行業(yè)帶來的變革,也影響了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,。在自動(dòng)駕駛所需要的眾多傳感器中,,便有很多就源于軍事領(lǐng)域,例如,,毫米波雷達(dá),、紅外探測器等。
以毫米波雷達(dá)為例,,50年代,,出現(xiàn)了用于機(jī)場交通管制和船用導(dǎo)航的毫米波雷達(dá)。70年代后期,,毫米波雷達(dá)則已經(jīng)被應(yīng)用于許多重要的民用和軍用系統(tǒng)中,。90年代,毫米波發(fā)展出了60GHz,、77GHz和94GHz的毫米波雷達(dá),。60GHz頻段后來主要用來通信,94GHz主要是軍用頻段,,而工業(yè)上則選擇了77GHz作為主流的毫米波雷達(dá)的頻段,。隨著雷達(dá)技術(shù)的進(jìn)步和成熟,從本世紀(jì)開始,,汽車,、工業(yè)等領(lǐng)域開始采用毫米波雷達(dá),來幫助車輛實(shí)現(xiàn)輔助駕駛功能,。
另外,,由于新冠疫情的爆發(fā),促生了紅外體溫檢測設(shè)備的需求,,這其中就涉及了紅外成像,。紅外成像系統(tǒng)將探測到的熱紅外線轉(zhuǎn)換為圖像,而紅外探測器為該系統(tǒng)的核心組件,。而由于紅外技術(shù)早期因?yàn)閮r(jià)格昂貴,,其最早也是被應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。后來,,隨著紅外成像技術(shù)的不斷發(fā)展,,安防、熱像儀等低成本民用市場的崛起,,為紅外探測器的發(fā)展帶來了機(jī)遇,。同時(shí),也有機(jī)構(gòu)認(rèn)為,,未來車載紅外市場也將為紅外探測器的發(fā)展帶來機(jī)會(huì),。
從軍工市場下沉到民用市場的紅外技術(shù),,還涉及到兩大類的紅外材料技術(shù):III-V半導(dǎo)體和II-VI半導(dǎo)體。據(jù)半導(dǎo)體物理光電子器件的研究者宋志剛在知乎發(fā)布的文章中顯示,,在1980年代,,美國的紅外市場被兩種材料技術(shù)所占領(lǐng):InSb和HgCdTe,主要集中于國防軍事工業(yè),。1981年,,DARPA對于紅外研發(fā)關(guān)注的焦點(diǎn)集中在保密性和低效性,并開始了一系列的美國II-VI材料物理化學(xué)研討會(huì),。接下來的九年,,學(xué)術(shù)界和工業(yè)界通力合作,見證了II-VI紅外材料的飛速發(fā)展,。II-VI紅外材料的氣相生長技術(shù):分子束外延(MBE)和金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD),。而我們都知道,MOCVD是VCSEL的關(guān)鍵,。而目前,,3D傳感及更多手機(jī)應(yīng)用需求都在推動(dòng)VCSEL市場快速發(fā)展。
從軍工市場走到民用市場的半導(dǎo)體技術(shù)當(dāng)然不僅僅只有這些,,但即便是這一小部分也足以證明軍事領(lǐng)域?qū)Π雽?dǎo)體產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)作用,。
半導(dǎo)體領(lǐng)域的重要性
半導(dǎo)體技術(shù)無疑對軍事領(lǐng)域有著重要的意義。在這其中也有不少半導(dǎo)體企業(yè)早期都曾涉足軍事或國防領(lǐng)域,。
被我們所熟知的德州儀器就是其中之一,。德州儀器由地球物理業(yè)務(wù)公司(Geophysical Service Incorporated, GSI)整組而產(chǎn)生。這家公司最初生產(chǎn)地震工業(yè)和國防電子的相關(guān)設(shè)備,。1961年,,TI為美國空軍制造了第一臺集成電路電腦。50年代末期,,TI開始研究紅外線技術(shù),,隨后TI涉足制造導(dǎo)彈和炸彈的雷達(dá)系統(tǒng),導(dǎo)航和控制系統(tǒng),。20世紀(jì)70,、80年代公司業(yè)務(wù)集中于家用電子產(chǎn)品,如數(shù)字鐘表,、電子手表,、便攜式計(jì)算器、家用電腦以及各種傳感器,。1997年公司將其國防業(yè)務(wù)出售給了美國雷神公司,。而后,德州儀器收購了收購美國國家半導(dǎo)體,,開始了其在模擬領(lǐng)域的征途,。
而從目前半導(dǎo)體企業(yè)的業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)上看,,雖然有很多半導(dǎo)體巨頭已經(jīng)拋棄了其用于軍事領(lǐng)域的部門,但從他們的營收上看,,其中仍有一部分收入來源于國防領(lǐng)域,。在軍工市場和民用市場所需的半導(dǎo)體技術(shù)交叉越來越多的時(shí)候,同樣也有一批軍火商在發(fā)展屬于他們的半導(dǎo)體業(yè)務(wù),。
德州儀器國防業(yè)務(wù)的買家——雷神公司(Raytheon Company),是美國的大型國防合約商(2019年,,聯(lián)合技術(shù)和雷神達(dá)成了合并協(xié)議,,新公司將被命名為Raytheon Technologies Corp)。但雷神也制造供電子產(chǎn)業(yè)用的半導(dǎo)體,,據(jù)相關(guān)資料顯示,,在20世紀(jì)末他曾生產(chǎn)種類廣泛的集成電路和其它元件,但從2003年起他的半導(dǎo)體事業(yè)專攻供無線電通訊用的砷化鎵(GaAs)元件,,他也正嘗試研發(fā)供下世代雷達(dá)和無線電使用的氮化鎵元件,。
全球第一大軍火商洛克希德·馬丁也有相關(guān)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的業(yè)務(wù)。據(jù)相關(guān)報(bào)道顯示,,2006年,,中國國家無線電規(guī)劃委員會(huì)(SRRC)批準(zhǔn)了Savi Technology公司的433MHz RFID產(chǎn)品,允許該公司產(chǎn)品在中國銷售與使用,。而Savi Technology 就是洛克希德·馬丁旗下全資子公司,,是一家基于有源射頻識別 (RFID) 的供應(yīng)鏈解決方案供應(yīng)商。
2017年,,美國總統(tǒng)科技委員會(huì)發(fā)布了一份名為《如何確保美國在半導(dǎo)體行業(yè)的長期領(lǐng)導(dǎo)地位》的報(bào)告,,報(bào)告的摘要中稱,先進(jìn)的半導(dǎo)體技術(shù)是國防和軍隊(duì)的重要保障,。為此,,時(shí)任美國總統(tǒng)科技助理兼白宮科技政策辦公室主任約翰·霍爾德倫(John Holdren)牽頭專門成立了一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)小組,而這個(gè)小組成員就涉及到了美國芯片相關(guān)產(chǎn)業(yè)的資深人士以及提供其國防設(shè)備的供應(yīng)商,,包括聯(lián)席主席是英特爾公司前CEO,,成員包括飛思卡爾半導(dǎo)體前董事長、全球第二大晶圓代工廠格羅方德半導(dǎo)體前首席執(zhí)行官,、全球第四大軍火商諾思羅普·格魯曼公司的董事長兼CEO,、微軟前資深顧問、應(yīng)用材料公司前董事長兼CEO,、高通公司副董事長等,。
結(jié)語
早期,軍事領(lǐng)域極大地推動(dòng)了半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,。而如今,,民用市場對半導(dǎo)體的需求越來越大,,這也使得民用市場逐漸成為了推動(dòng)半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展的另一股動(dòng)力。