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航空国产新研电子元器件，是指由于航空型号使用的需要，国内现有电子元器件达不到使用要求，由型号总体单位组织投入一定科研经费进行项目立项，指定一个或几个国内电子元器件生产厂研制并生产的电子元器件，一般直接为航空武器装备配套使用。电子元器件是现代航空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，保证航空装备全寿命周期状态自主可控，通过航空型号立项的新研电子元器件逐年增多，但航空型号使用国产新研电子元器件的情况却并不理想，立项研制的国产电子元器件研制量虽大，但定型后使用比例较小，例如某型号提出新研电子元器件立项申请12项，全部未装机使用，与电子元器件新研投入经费产生的预期效果相差甚远。笔者从立项需求、设计、工艺、检测、研制进度等方面系统研究了制约国产新研电子元器件在航空型号应用的因素，指出存在的应用瓶颈，进而提出航空新研电子元器件的应用验证及国产化替代思路，为提高航空国产新研电子元器件的研制经费投入产出比，完善航空型号用国产新研电子元器件应用体系奠定了基础。
航空国产新研电子元器件研制流程及困境
随着型号国产化的推进，各个型号对电子元器件国产化率提出了新的要求。当现有电子元器件的品种或国产化比率不能满足设计要求，需要研制新品种电子元器件时，型号单位设计人员首先进行国内电子元器件调研及新品电子元器件立项申报，提出性能、环境适应性、可靠性等指标，经型号总体单位管理部门评审批准，并与国内有资质的电子元器件生产单位签订合同书，委托元器件生产单位研制。元器件生产单位遂进行电子元器件的研制和开发，研制的各个阶段应交使用方试用，并与使用方协商编制详细规范，提交标准机构审核批准。电子元器件研制完成后，由研制单位送交专门的鉴定机构进行鉴定检测，通过鉴定的新研电子元器件设计状态经过定型后不能随意更改，最终进行批产，给航空型号供货使用，整个流程如图1所示。
通过鉴定检测和设计定型的新研电子元器件成功上机应用是保障航空型号自主研制的桥梁。然而，由于电子元器件研制的主管单位、生产单位和使用单位对国产新研电子元器件的立项、研制、鉴定、定型、应用等过程缺乏系统认识，导致新研电子元器件管理和控制脱节，很多通过鉴定检测的新研电子元器件与用户要求的指标相差较远，无法用于型号。已通过新品、型谱、贯标等方式新研的高可靠性、高质量等级的集成电路在性能和可靠性上可能抵不上进口工业级，因此，国产新研电子元器件陷入研多用少的困境，在我国国产自主可控逐步开展的形势下，分析这种困境，并扭转局面十分重要。
制约航空国产新研电子元器件应用的因素
1
立项需求
国产新研电子元器件立项时，对航空型号承制方(使用方)的需求或潜在需求分析不完善，一些关键参数或环境适应性需求没有以指标的形式在研制协议中提出来，致使国产新研电子元器件研制协议简单，研制生产的元器件与型号的需求存在差距，无法装机应用。如元器件研制协议中仅对性能参数做了规定，而没有规定振动、冲击、湿热、寿命等环境适用性指标;如某发光组件在研制中未考虑高低温对波长稳定性的影响，而温度恰恰是影响波长稳定性的最主要因素;应用于海面的新研元器件，对抗盐雾性能没有规定。
2
设计缺陷
设计缺陷是制约航空国产新研电子元器件应用的重要因素之一。较多的航空国产新研电子元器件基于对进口同型号的电子元器件仿制，性能指标必须与进口电子元器件相同。随着集成电路规模越来越大，尤其是超大规模集成电路，结构复杂，反向设计十分困难，因此，国内电子元器件生产厂开始采用正向设计，封装、参数均可替代进口电子元器件。但由于设计原理存在差异，潜在的“先天缺陷”在一些条件下激发，无法实现与进口电子元器件原位替换。如某航空型号用新研的差分接收器，参数、封装与国外产品完全相同，但设计的抗静电能力不足，在特定环境下失效;某逻辑器件电磁兼容性设计存在缺陷，电磁兼容问题突出。
3
制造工艺水平
国产元器件的芯片制造工艺、粘接工艺等达不到进口水平，制造工艺不稳定，批次间工艺一致性、关键参数一致性较差，导致航空国产新研电子元器件在应用中性能偏差或者直接失效，表1为某型号2008年来应用的3款新研元器件由于制造工艺问题仍无法进行完全国产化替代的案例。
此外，由于国内的封装尺寸、封装工艺偏差，标识尺寸封装一致的元器件事实上并不一致。如某国产新研54系列表贴器件，标识尺寸封装与进口元器件一致，但上机难度很大，供货40片器件中，20片可以焊上去，20片无法焊上去;某FLASH替换进口器件，国产新研元器件管脚间距不一致，因此焊接间距不完全兼容，影响电装的质量。
由于国内功率密度较高，要求的生产工艺与进口相比有差距，因此国产新研电子元器件的体积、质量普遍比进口元器件大，在混合集成电路DC/DC转换器生产中尤为突出，主要表现在两个方面:其一是无法做到小型化，如国外的电源模块可满足国军标GJB 181中直流80 V/50 ms耐电压浪涌的要求，而国产新研的电源模块需要在外部增加额外的电路，增加了PCB面积;其二是无法做到质量轻，如某大功率DC/DC转换器及其滤波器研制时必须采用散热措施，需另外增加散热电路，体积和质量均比进口的混合集成电路大。
4
检测覆盖率
国产新研集成电路研制完成后交由测试机构检测，测试向量十分关键，目前大部分CPLD, CPU,FPGA测试向量均由研制单位提供，对测试覆盖率没有评价的标准，因此，测试合格的电路存在缺陷未激发的可能性，在型号应用验证过程中表现出来。如某GAL器件，时序部分测试图形覆盖率不全，检测通过的器件在型号应用中频繁出现时序紊乱，造成配套装备批量返修。
5
参数体系
航空国产新研电子元器件的参数体系不系统、不完整，无法通过元器件手册反映出来。器件手册作为元器件使用指南，应规定参数、性能、环境、时间等相关的特性及典型应用等信息，这恰恰是目前国内元器件手册中最欠缺的部分。如CPU, FPGA,进口器件基于性能稳定性进行多次试验，其手册不仅提供完整的参数，还提供其外围接口器件整体解决方案，兼容性很好，而新研的全仿国产器件手册过于简单，仅对某内部资源进行了测试验证，而忽略接口整体解决方案，在替代过程中不兼容。由于指标体系不完整，一些航空国产新研电子元器件的时间参数不达标，如整流二极管的反射恢复时间过长、低压器件做不到低功耗。
6
研制进度
航空国产新研电子元器件研制进度通常存在滞后情况，很多新研电子元器件完成鉴定后，航空分系统已投产，替代难度较大。调研某航空型号立项的新研电子元器件，发现其专用件、非标准件过多，如果系统方案更改或整机已停止生产，新研电子元器件将不可用，在其他型号上也无法用。航空国产新研电子元器件还存在“搭车”现象，即使用方基于某型号研制需要通过横向协议让电子元器件生产厂专项研制某种电子元器件，并进行应用，但为了补充经费，却搭载另一个型号进行立项新品申报，导致电子元器件研制结束后已没有了应用市场。
7
采购因素
电子元器件供货受到市场运作模式的影响，较容易研制成功的新研电子元器件，各厂家能够及时供货，研制验证难度较大的新研电子元器件，由于成本等原因定型后就很少供货，采购困难。国产新研电子元器件因用户单位少，缺少批量交付使用经历，导致使用设计中存在的缺陷未充分暴露出现形
成恶性循环，出现技术状态不稳定的现象，为了保证型号的安全性、可靠性，型号承制单位采购了大量的进口贮备件，不再订购国产新研的电子元器件。
航空国产新研电子元器件应用困难的另一采购因素是价格问题，国产新研电子元器件定价采用的成本核算制，而未采用竞价制，因此，价格与进口器件相比，往往偏高。
航空国产新研电子元器件应用瓶颈
从航空国产新研电子元器件的研制、技术、评价、应用约制因素和现状可知，国产新研电子元器件要在航空型号中成功应用，必须从这些制约因素中研究提炼出瓶颈问题，并加以攻克。总体来说，国产新研电子元器件在研制应用过程中主要存在管理、控制、观念等几方面的应用瓶颈。
1
顶层管理文件不完善
顶层管理文件不完善，因此国产新研电子元器件的研制、生产、鉴定、定型以及应用和验证过程中缺少指导性文件，缺乏有效的控制和监督，执行文件力度不一，这是国产新研电子元器件在型号中应用的主要瓶颈之一。比如，缺乏指导国产新研电子元器件应用与国产化替代的评价准则(元器件级、设备级)、替代方法、替代策略和验证方法。顶层文件的下发时机也滞后于元器件的研制与应用，造成部分新研元器件非标验证，且验证周期长，无法配合型号进度的要求。
2
非闭环控制
航空国产新研电子元器件使用方的需求和反馈是国产新研电子元器件技术状态达到成熟的最关键输入，而在航空国产新研电子元器件的应用过程中，使用方根据型号要求提出立项需求，恰恰缺乏的是反馈，使得电子元器件研制出来后，不好用，弃之不用。航空用户如果将国产电子元器件应用验证过程中暴露的指标、缺陷等问题及时反馈到电子元器件研制单位，电子元器件研制单位对电子元器件的可靠性进行提高，之后再验证，则会消除潜在缺陷，达到技术状态成熟。
3
用研双方的国产化应用观念
航空电子元器件使用方在提出新研电子元器件国产化需求后，没有考虑到后续的应用问题，认为新研电子元器件无法应用是电子元器件生产厂造成的，忽视了使用方的责任;电子元器件生产方也仅仅完成了研制任务，把新研电子元器件的应用和对进口元器件国产化替代责任归咎于使用方。真正的国产化是新研电子元器件在通过技术鉴定合格后，一定要用于产品设计和研制，因此，用研双方的国产化观念必须转变，特别是在电子元器件新品立项后，研制前期，使用方与电子元器件承研、承制单位必须充分沟通，试验过程中，必须加大使用方的责任和权重，避免研制单位盲目研制导致新研电子元器件失去其生存价值。
航空国产新研电子元器件应用及国产化替代思路
解决国产新研电子元器件应用瓶颈，要从上级机关、电子元器件研制单位、电子元器件使用单位三个方面着手:首先加强现有新研电子元器件技术状态的管理，开展专项新研电子元器件应用验证。其次加强新研电子元器件用研双方国产化落实责任，共同研究和交流新研电子元器件存在的问题及解决方法，逐步跳出新研国产电子元器件不好用、用不好的局面。
1
国产新研电子元器件技术状态管理
电子元器件国产化是航空型号自主可控的基础，应从型号立项做起，从顶层做起。尽早梳理现有国产新研电子元器件技术状态，制订航空国产电子元器件应用和替代的方法、替代策略以及替代流程，首先确定技术上没风险的替代电子元器件目录(如电阻、电容等)，其次，确定有替代风险的电子元器件目录，分析新研电子元器件的主要性能参数、环境适应性、更换利弊、替代风险，形成航空国产新研电子元器件目录，制订并完善国产新研电子元器件在航空型号中应用的制度流程，在型号研制的方案阶段下发到各分承制厂，供各厂选用。
2
开展专项航空国产新研电子元器件应用验证
依托某典型航空型号平台，开展专项国产新研电子元器件应用验证工作(电子元器件级、设备级、系统级)，对应用情况进行综合分析与评估。并逐步推广到整个航空型号，图2为航空国产新研电子元器件应用验证流程。
3
用研双方技术状态研究
国产新研电子元器件使用方积累航空应用验证成功的电子元器件，各型号承制方之间加强交流，使得应用验证成功的电子元器件在型号中优先替代;在电子元器件研制过程中，使用方全程参与，及时了解研制进度和问题，依据使用经验，推荐设计方案，协助电子元器件厂家查找并改进缺陷;对国产新研电子元器件成熟度、供货数据及评价数据进行共享，与国内新研电子元器件生产单位沟通，确认电子元器件参数与国外的差异，确保国产电子元器件应用在其参数可控的范围内。
国产新研电子元器件研制单位基于质量功能展开(QFD)方法对其进行技术分析，将使用方的需求转化为工作目标，对国产新研电子元器件与进口电子元器件进行全参数对比分析，从封装形式、温度范围、性能指标说明其特殊差别，与使用方一起承担风险。目前，已有一些国内电子元器件生产厂认识到该项工作重要性，如某电容厂，经过反复验证，用国产的3只国产电容替代了2只进口电容，使电子元器件应用的型号性能达到需求。
4
应用验证及国产化替代思路
国产新研电子元器件在型号中成功应用涉及到多个方面，其已纳入型号管理的一部分。由于国产新研电子元器件使用经历少且需要一段技术成熟期，其质量可能对设备可靠性产生较大的影响，因此，必须分阶段、分层次进行国产化替代，不能玩数字游戏，片面追求国产化比例指标，盲目国产化替代。如图3所示，首先可从低端电子元器件、中小规模电路、高端电子元器件逐步替代应用;其次，选用典型设备为试点，在产品的方案阶段、初样阶段、试样阶段，积累国产新研电子元器件应用验证信息。
结论
目前，在总装和机关的支持下，国产新研电子元器件的品种和类型均得以较大的进步，这对打破国外对进口电子元器件的禁运、停产起了非常重要的作用。国产新研电子元器件的成功应用是一项系统工程，应针对国产新研电子元器件应用瓶颈，逐步完善航空型号用国产新研电子元器件应用体系。
1. 及时关注新研电子元器件发展导向，应重点研制市场应用前景广的电子元器件，加大重点投入，推进高端芯片技术发展。近十年，我国在高端芯片的研制方面走了不少弯路，目前高端芯片尽管在国内生产，打开了外资在中国的市场，但技术并没有引入，还是封锁状态，因此，必须自主发展，不能依靠外资的引进。
2. 航空国产新研电子元器件的应用瓶颈主要在于研制与应用环节控制脱节，不是技术问题。因此，应开展国产电子元器件的技术状态分析，对于封装不同，功能相似产品，可以通过打包立项等方式进行研制，对于只改变封装的电子元器件，可通过横向协议解决。
3. 军方的发展方向是不仅装备自主可控，而且还要高可靠、长寿命，因此，不可盲目国产化，不能牺牲性能指标，如果新研的国产电子元器件质量等级达不到要求，宁可弃之不用。
4. 实事求是地推进国产新研电子元器件的应用替代。产品的功能、性能应根据目前国产电子元器件的现状，以最合适的指标来定义，不能一味追求高速度、高性能，从而导致无法使用。
作者：王香芬，高成，付桂翠，黄绞英
来源：网络
