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5月28日,，國產(chǎn)大飛機(jī)成功商業(yè)載客飛行。對(duì)此,，中國商飛副總經(jīng)理魏應(yīng)彪表示,，“歷經(jīng)幾代人的努力，我國民航運(yùn)輸市場首次擁有了中國自主研發(fā)的噴氣式干線飛機(jī),，大飛機(jī)事業(yè)已經(jīng)邁入規(guī)模化系列化發(fā)展新征程,�,！�
國外媒體將C919的首次商業(yè)飛行稱為，“中國數(shù)十年與西方對(duì)手在空中展開競爭的里程碑事件”。產(chǎn)業(yè)相信國產(chǎn)大飛機(jī)的商用,，是高端制造業(yè)崛起的開端,。
提到高端制造業(yè)，又不得不想到芯片制造,。同樣是產(chǎn)業(yè)鏈極其龐大,，同樣被國外廠商高度壟斷，高端芯片制造也是我國當(dāng)前重點(diǎn)關(guān)注的問題,。那么造芯片和造飛機(jī)哪個(gè)更復(fù)雜,？造飛機(jī)已經(jīng)成功了，造（高端）芯片還會(huì)遠(yuǎn)嗎,？
01 造飛機(jī)難在哪里,？ 想要研制出一臺(tái)大型客機(jī)，涉及動(dòng)力,、控制,、航電、液壓等系統(tǒng)工程,，飛機(jī)要經(jīng)過可靠性,、承力強(qiáng)度、飛行過程中適應(yīng)硬力變形的能力等重重考驗(yàn),。
C919實(shí)現(xiàn)了接近60%的國產(chǎn)化率,，其中結(jié)構(gòu)系統(tǒng)36%，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)22%,、航電系統(tǒng)17%,、機(jī)電系統(tǒng)13%等，其余12%為起落架,、液壓,、燃油及環(huán)控系統(tǒng)。
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造一個(gè)大飛機(jī)零部件,，要考慮材料,、技術(shù)、設(shè)計(jì)等等問題,。以在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中,，最核心、加工生產(chǎn)難度最大的部件渦輪葉片為例,，渦輪葉片的性能很大程度上決定了航空發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪前溫度,，而這一技術(shù)指標(biāo)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)劃代的重要依據(jù)。
渦輪葉片工作環(huán)境極其惡劣,，要考慮到防水,、小冰雹或者小石子種種可能的危害。一萬米高空溫度會(huì)低于攝氏零下40攝氏度，而飛機(jī)點(diǎn)火的核心位置高達(dá)上千度的高溫,。所以航空發(fā)動(dòng)機(jī)的材料必須耐低溫又耐高溫,，抗脹又抗縮，且能夠長時(shí)間在高溫,、高壓的環(huán)境下保持?jǐn)?shù)萬轉(zhuǎn)的高速轉(zhuǎn)動(dòng),。
高溫、高壓,、高轉(zhuǎn)速,、長時(shí)間運(yùn)行，這樣苛刻的要求已經(jīng)不是單靠材料性能提升所能解決的了,，渦輪前溫度的提高需要材料性能和冷卻技術(shù)的同時(shí)提升,。而一架飛機(jī)可以拆解出上萬個(gè)部件，在設(shè)計(jì),、制造過程中的工程量之大不難想象,。
航空航天產(chǎn)品的開發(fā)，特點(diǎn)是重資產(chǎn),、投資大,、周期漫長、工程實(shí)踐復(fù)雜,�,？陀^事實(shí)上講，相對(duì)于國外,，我國的起步較晚,，要追趕的環(huán)節(jié)有許多�,？梢钥吹�,，C919仍有一部分產(chǎn)品需要進(jìn)口。
造飛機(jī)很難,，不過有趣的是,，相對(duì)于飛機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)，飛機(jī)上的芯片是相對(duì)容易攻克的產(chǎn)品,。
02 飛機(jī)用芯片：需求量小,，需要成熟制程 在集成電路出現(xiàn)之前，航空業(yè)一直在努力利用計(jì)算機(jī)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步,，這導(dǎo)致計(jì)算機(jī)的尺寸越來越大,。這是集成電路發(fā)明背后的推動(dòng)力之一。隨著集成電路被發(fā)明,，美國空軍首先使用了相關(guān)產(chǎn)品,，十年后商用航空也緊隨其后,。
飛機(jī)用芯片主要用在導(dǎo)航系統(tǒng),、通信系統(tǒng),、控制系統(tǒng)中。
半導(dǎo)體在航空領(lǐng)域最重要的應(yīng)用之一是導(dǎo)航系統(tǒng),。全球定位系統(tǒng) (GPS) 導(dǎo)航是現(xiàn)代飛機(jī)的重要組成部分,，它在很大程度上依賴于半導(dǎo)體。GPS 接收器使用半導(dǎo)體來放大和處理來自衛(wèi)星的信號(hào),，然后使用這些信號(hào)來確定飛機(jī)的位置和行進(jìn)方向,。
半導(dǎo)體在航空領(lǐng)域的另一個(gè)重要應(yīng)用是通信系統(tǒng)。無線電通信在包機(jī)中至關(guān)重要,，它被用于從空中交通管制到飛行員與飛行員之間的通信的方方面面,。它們用于為無線電設(shè)備供電以及處理和放大傳輸和接收的信號(hào)。
飛機(jī)的飛行控制系統(tǒng)依靠半導(dǎo)體來處理來自傳感器的信號(hào),，這些傳感器檢測飛機(jī)的速度,、高度和方向。然后,，控制系統(tǒng)使用此信息來調(diào)整飛機(jī)的飛行路徑,，并在包機(jī)服務(wù)期間使其保持在航線上。如果沒有半導(dǎo)體,，飛行控制系統(tǒng)將無法處理運(yùn)行所需的大量數(shù)據(jù),，飛機(jī)也無法安全飛行。
總的來說,，單架飛機(jī)對(duì)芯片的需求量較小,，生產(chǎn)一架飛機(jī)只需要1,000個(gè)芯片左右，主要用于航電系統(tǒng),、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng),、客艙系統(tǒng)等。芯片在飛機(jī)上的使用壽命非常長,，飛機(jī)退役前基本無需更換,。即使需要升級(jí)，大多數(shù)時(shí)候也是進(jìn)行軟件升級(jí),，不用在硬件層面對(duì)芯片進(jìn)行更換,。
同時(shí)，安裝在飛機(jī)上的芯片更換需要經(jīng)歷復(fù)雜的認(rèn)證流程,，耗時(shí)長,、成本高。雖然芯片行業(yè)一直強(qiáng)調(diào)速度和功率,，但不同的行業(yè)會(huì)有不同的需求,。在航空業(yè),，使用成熟制程的半導(dǎo)體產(chǎn)品更適合項(xiàng)目的需要。
值得驕傲的是,，C919已經(jīng)用上了一些國產(chǎn)芯片,。
C919的網(wǎng)絡(luò)通信類的機(jī)載總線交換芯片來自紫光國微。紫光國微的特種集成電路業(yè)務(wù)包括研發(fā),、生產(chǎn)與銷售,，產(chǎn)品涵蓋高性能微處理器、高性能可編程器件,、存儲(chǔ)類器件,、總線器件、接口驅(qū)動(dòng)器件,、電源芯片六大系列,，主要應(yīng)用于航空及其他一些對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性、可靠性有極高要求的行業(yè)領(lǐng)域,。
C919使用的航電專用GPU也來自國產(chǎn)半導(dǎo)體公司,。翔騰微電子自主研制國產(chǎn)GPU通過了大飛機(jī)C919聯(lián)試驗(yàn)證，它是翔騰公司面向航空應(yīng)用,、兼顧多領(lǐng)域嵌入式圖形處理應(yīng)用的第一款GPU,，算法、架構(gòu),、指令集,、軟件生態(tài)全部自主正向設(shè)計(jì)，具有完全自主的指令架構(gòu),、核心算法,、圖形流水、軟硬件代碼及生態(tài),，面向典型機(jī)載座艙顯示進(jìn)行了應(yīng)用級(jí),、算法級(jí)、架構(gòu)級(jí),、電路級(jí),、軟件級(jí)等系列優(yōu)化。
03 由國產(chǎn)大飛機(jī)起飛想到的 造飛機(jī)和制造芯片都是我國正在追趕且重視的任務(wù),，兩者也有一些相似之處,。
材料方面，無論是飛機(jī)使用的核心材料,，還是芯片制造中使用的材料,，國產(chǎn)廠商都在追趕中。
制造飛機(jī)的材料仍受制于基礎(chǔ)材料領(lǐng)域的局限,，國產(chǎn)大飛機(jī)身上各種零部件所用材料很多都要從國外引進(jìn),。引進(jìn)材料價(jià)格昂貴不說,，出于技術(shù)保護(hù)的考慮，外國公司可能不賣給我國,，所以一些材料還要從0開始自主研發(fā),。
芯片材料方面，我國仍處于發(fā)展階段,。以最受關(guān)注的光刻膠為例,，全球市場為美日公司所壟斷,，CR5高達(dá)87%,，行業(yè)集中度較高。其中,，日本四巨頭JSR,、東京應(yīng)化、日本信越與富士電子市占率總和達(dá)到72%,。
從研發(fā)成本來看,，兩者都需要相當(dāng)高的研發(fā)費(fèi)用，由于芯片行業(yè)更新速度更快,，相對(duì)來說芯片行業(yè)每年的研發(fā)成本更高,。
2022年英國羅爾斯－羅伊斯（羅羅）的研發(fā)費(fèi)用為13億英鎊。作為對(duì)比,，2021年中芯國際的研發(fā)達(dá)到了7.3億美元,。根據(jù)IC Insights發(fā)布的一份報(bào)告，全球半導(dǎo)體公司的研發(fā)支出在2021年達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的714億美元,，增長13%,；同時(shí)預(yù)計(jì)2022年全球半導(dǎo)體研發(fā)支出可能達(dá)到805億美元。
芯片制造和飛機(jī)制造的主要區(qū)別之一是芯片市場更加龐大,，這也讓芯片公司更受市場和投資者的關(guān)注,。從市場層面看，波音公司的市值為1287.48億美元（6月1日數(shù)據(jù)）,；作為對(duì)比近日英偉達(dá)的市值突破一萬億,。兩者的差距很大一部分原因是，飛機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈上的公司他們的客戶比較單一,，而芯片可以應(yīng)用的市場巨大,。
在人工智能、云計(jì)算,、物聯(lián)網(wǎng),、智能汽車、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新興應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)下,，2023年全球芯片市場規(guī)模有望達(dá)到5393.9億美元,。 這樣對(duì)比之下,，似乎芯片產(chǎn)業(yè)的國產(chǎn)之路更加漫長且艱難，但國產(chǎn)大飛機(jī)的實(shí)現(xiàn)有一些經(jīng)驗(yàn)值得芯片行業(yè)思考,。
首先,，我們不難發(fā)現(xiàn)，其實(shí)國產(chǎn)大飛機(jī)中也有一些零部件來自其他國家,，也有一些產(chǎn)品是我國與外國公司的合資企業(yè)生產(chǎn)的,。對(duì)于芯片行業(yè)來說，復(fù)雜龐大的產(chǎn)業(yè)鏈決定了全球化的必然性,。任何一個(gè)國家都不可能憑借一己之力生產(chǎn)出一款芯片,，更何況隨著芯片的應(yīng)用領(lǐng)域越來越多，類型越來越復(fù)雜,，想要依靠一個(gè)國家的力量實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體的自給自足,，可以說難上加難。從這一角度來講,，國內(nèi)的芯片行業(yè)依舊應(yīng)該保持開放心態(tài),，在某些領(lǐng)域發(fā)力，而不是做全而淺的努力,。
其次,，大飛機(jī)的國產(chǎn)化離不開校企合作。東華大學(xué)參加大飛機(jī)材料研發(fā)的團(tuán)隊(duì)曾經(jīng)表示,，在攻克難題的階段,，中國商飛與課題組實(shí)現(xiàn)了高效的合作。中國商飛并沒有使用簽約的方式,，而是通過派遣技術(shù)設(shè)計(jì)人員駐扎在課題組,，校企兩方一起搞研發(fā)。這種校企合作的模式,，也是芯片行業(yè)可以參考的,。當(dāng)下，芯片行業(yè)技術(shù)領(lǐng)域校企合作越來越受重視,，探索出高效的合作模式也是芯片產(chǎn)業(yè)和高校方都在倡導(dǎo)的,。
國產(chǎn)大飛機(jī)歷時(shí)16年的研發(fā)證明了堅(jiān)持的力量，雖然芯片行業(yè)面前依舊有重重考驗(yàn),，但耐心與堅(jiān)守會(huì)給出答案,。 |
發(fā)表于 2023-6-10 13:49:03
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