国内外航天关键元器件发展初探

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1、国内外航。夭关键元器件发展初探佻莉王敬贤桑娜(中国航天标准化与产品保证研究院，北京，100071)文摘：结合我国现有航天关键元器件的发展现状，说明我国实现航天关键元器件自主发展的迫切性，分析美国、日本等国以及欧洲的航天关键元器件的发展状况，从统筹实施、优化资源配置等方面提出我国航天关键元器件自主发展的初步设想。关键词：航天元器件；关键元器件；产品国产化。航天元器件是航天工程的重要组成部分．对系统的功能、性能、质量、可靠性等起着不可或缺的作用。所谓“航天关键元器件”是指：对航天工程功能、性能、可靠性和环境适应性等起决定作用且可替代性差．或不易获取的那一小部分航天

2、用元器件。本世纪初至今．随着我国载人航天与探月工程、新一代运载火箭等国家重大科技专项和国家重大航天工程任务进人研制的关键阶段．以及未来我国航天事业和集团公司要实现快速发展．对航天元器件特别是航天关键元器件的研制提出了更高的要求。而此时。以美国为首的西方主要军事大国对我国关键元器件的封锁和禁运不断升级，航天工程所需的抗辐照FPGA(现场可编程门阵列)、长寿命空间行波管、固态放大器、高灵敏焦平面探测器等严重受制于人．已经成为制约航天工程的薄弱环节。有些国家对中国的航天高技术进行封锁。限制军品向我国出口。迫使我国必须走自主发展的道路．实现航天关键元器件的自主发展。所

3、谓“自主发展”就是依据客观规律。结合自身条件。依靠自身力量谋求发展。“自主发展”的重点是航天元器件中的关键元器件。“自主”并不意味着一切都要自己做。而是一26一要摆脱技术引进、技术模仿过程中对外部技术的依赖，依靠自身力量掌控核心技术的所有权，通过独立的研究开发活动发展拥有自主知识产权的产品。1我国航天关键元器件发展的现状我们对“航天关键元器件”的判定条件是：①对航天工程功能、性能、可靠性和环境适应性起决定作用且可替代性差；②元器件或其技术不易获取。可获得性差。满足其一即是航天关键元器件。“航天关键元器件”具有动态属性，其关键与否是随着时间在动态变化的。依据这两

4、条判据．经过对目前一些航天重点型号用关键元器件的梳理．航天关键元器件主要集中在运算放大器、A／D(交流／直流)和D／A转换器、电压调整器等模拟集成电路．抗辐射大规模FPGA、DSP(数字信号处理)、高性能CPU(中央处理器)等单片集成电路，长寿命高可靠的空间用行波管放大器、固态放大器等。上述航天关键元器件中的绝大部分都依靠进口。而在航天事业发展初期。也就是上世纪50年代至70年代初期．火箭上的绝大部分采购的是国产元器件，少部分由航天内部研制，如弹载《航天标一iIL}2013年第1期计算机、继电器、接插件等。型号上未使用进El器件。而后，进口关键元器件占元器件总

5、数量和采购经费的比例越来越大。到了90年代后期至本世纪初．在我们开始研制的设计工作寿命为15年的长寿命卫星中．采用国产元器件的数量约占总数的85％．但关键元器件(包括存储器、FPGA、CPU等)基本依赖进口，此时，航天元器件严重依赖进口的问题进一步凸显出来。航天关键元器件大量采用引进元器件．必将导致航天工程核心技术指标、进度等受制于人，同时由于进口的关键元器件单价都较高．大大增加了航天工程的建设成本。一些进口的关键元器件在使用过程中发生失效．由于国内无法进行分析．需要送往国外分析．归零的周期和协调的难度都很大。如，在载人航天工程两个型号中，部分DC／DC电源模

6、块是进口国外某公司的产品．其产品出现失效至今．两个型号中仍各有一只未得到国外的失效分析结果。由此可见．要想实现航天工程的长期可持续发展．消除进口元器件带来的安全隐患．改变航天关键元器件受制于人的局面．实现航天关键元器件的自主发展是当务之急。2国外航天关键元器件发展的情况2．1美国宇航元器件一直处于领先地位的美国高度重视航天用关键元器件的发展。美国航空航天局(NASA)的EEE元器件保证工作组(NEPAG)和EEE元器件与封装项目组(NEPP)具体负责航天关键元器件技术的研究和任务的实施。其中．NEPP主要关注抗辐照FPGA、非易失性存储器、光电子器件、振荡器等

7、航天关键元器件的研究和开发。虽然美国对航天元器件关注的方面很多．但是他们仍注意把有限资源投人到关键元器件领域。在2005年NEPP基金的分配表中．14％用于改进FPGA，12％用于改进存储器。在2006年。美国授予洛克希德·马丁公司一份价值约150万美元的合同，实施一项名为“宇航用高运行温度中波红外焦平面阵列”(HOTMWIR)计划，分3个阶段、历时36个月《航天标准4／匕))2013年第1期厦应丛廑差差整虚篷雒筮屋趁蕴：攫疸笠开发和验证能够在较高温度下正常工作的红外焦平面阵列。美国航天关键元器件的发展，除了离不开国家和政府的高度重视．还归功于其强大的工业基础

8、。美国同样重视作为商业、工业、国家安全