5月20日,中國(guó)在“黃緯祿”號(hào)試驗(yàn)艦上成功試驗(yàn)了一款采用氧化鎵作為核心材料的顛覆性雷達(dá),引起了美媒的高度關(guān)注。
今年年初,多家軍工企業(yè)與科研院所簽署戰(zhàn)略協(xié)議,計(jì)劃在三年內(nèi)將氧化鎵器件應(yīng)用于新一代機(jī)載雷達(dá)、艦載反導(dǎo)系統(tǒng)和衛(wèi)星通信終端。這也意味著,六代機(jī)使用氧化鎵雷達(dá)的未來(lái)即將到來(lái)。
氧化鎵和氮化鎵雷達(dá)工作原理,均基于半導(dǎo)體材料發(fā)射與接收電磁波實(shí)現(xiàn)目標(biāo)探測(cè),但氧化鎵作為第四代超寬禁帶半導(dǎo)體,是雷達(dá)領(lǐng)域的革命性材料。
氧化鎵相比上一代氮化鎵晶體,具備更強(qiáng)的發(fā)射功率和抗干擾能力。其禁帶寬度達(dá)4.8 - 4.9eV,擊穿場(chǎng)強(qiáng)高達(dá)8MV/cm,分別是氮化鎵的2.5倍、碳化硅的3倍。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),禁帶寬度數(shù)值越高,同等尺寸的雷達(dá)發(fā)射功率越強(qiáng),電子戰(zhàn)與抗干擾性能也就越出色。
值得一提的是,早在2022年8月,美國(guó)就對(duì)氧化鎵技術(shù)實(shí)施了出口管制,將氧化鎵半導(dǎo)體基板確定為對(duì)美國(guó)國(guó)家安全“新興和基礎(chǔ)”的技術(shù),并通過(guò)《美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)法案》等,授權(quán)撥款520億美元支持芯片企業(yè)在美國(guó)國(guó)內(nèi)開(kāi)展生產(chǎn)活動(dòng),涉及對(duì)氧化鎵等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)支持。美國(guó)國(guó)防部還撥款給雷神公司,讓其開(kāi)發(fā)基于金剛石和氮化鋁的超寬帶隙半導(dǎo)體,用于下一代雷達(dá)和通信系統(tǒng)。
然而,美國(guó)的技術(shù)封鎖不僅未能遏制中國(guó)的科研步伐,反而成為自主突破的催化劑。如今,中國(guó)在該領(lǐng)域的重大進(jìn)展,正是對(duì)這種封鎖最有力的回應(yīng)。
氧化鎵雷達(dá)的誕生,標(biāo)志著空戰(zhàn)進(jìn)入精準(zhǔn)打擊的新時(shí)代,中國(guó)六代機(jī)作為先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)的佼佼者,未來(lái)極有可能使用該雷達(dá)。
長(zhǎng)期以來(lái),美國(guó)憑借F-22、F-35等隱身戰(zhàn)機(jī)在亞太地區(qū)構(gòu)建技術(shù)護(hù)城河,試圖形成降維威懾。
如今,氧化鎵雷達(dá)對(duì)隱身戰(zhàn)機(jī)的探測(cè)距離可達(dá)400公里,對(duì)非隱身目標(biāo)探測(cè)范圍達(dá)1200公里,相比之下,F(xiàn) -22、F -35雷達(dá)的探測(cè)距離較短,使得中國(guó)六代機(jī)在超視距作戰(zhàn)中能提前發(fā)現(xiàn)目標(biāo),占據(jù)主動(dòng),而美國(guó)戰(zhàn)機(jī)可能在未察覺(jué)時(shí)就已被鎖定。
同時(shí),氧化鎵的禁帶寬度大,材料的耐高壓和耐高溫能力強(qiáng),在相同尺寸下可輸出更高發(fā)射功率。在復(fù)雜電磁環(huán)境中,氧化鎵雷達(dá)能保持穩(wěn)定運(yùn)行并精準(zhǔn)鎖定目標(biāo),而美國(guó)戰(zhàn)機(jī)雷達(dá)在面對(duì)強(qiáng)干擾時(shí),性能可能會(huì)受到較大影響。
再者,氧化鎵雷達(dá)分辨率達(dá)到厘米級(jí),能穿透美國(guó)戰(zhàn)機(jī)的隱身涂層,識(shí)別戰(zhàn)機(jī)掛載的導(dǎo)彈型號(hào),可使中國(guó)六代機(jī)更清晰地掌握目標(biāo)細(xì)節(jié),在空戰(zhàn)中更準(zhǔn)確地判斷敵方態(tài)勢(shì)。而美國(guó)現(xiàn)役戰(zhàn)機(jī)雷達(dá)的分辨率相對(duì)較低,在識(shí)別目標(biāo)細(xì)節(jié)方面處于劣勢(shì)。
此外,中國(guó)六代機(jī)的氧化鎵雷達(dá)可同時(shí)跟蹤200個(gè)以上目標(biāo),能更好地應(yīng)對(duì)復(fù)雜的多目標(biāo)空戰(zhàn)環(huán)境,相比之下,美國(guó)F -22、F -35等戰(zhàn)機(jī)的雷達(dá),在面對(duì)大規(guī)模空戰(zhàn)或飽和攻擊時(shí),毫無(wú)招架之力。
若中國(guó)六代機(jī)搭載該雷達(dá)并在東南沿海部署,可提前400公里鎖定從沖繩起飛的F-22編隊(duì),配合霹靂-15遠(yuǎn)程空對(duì)空導(dǎo)彈,實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)程點(diǎn)殺。這一戰(zhàn)術(shù)優(yōu)勢(shì),如同在對(duì)手進(jìn)入攻擊圈前便架起天羅地網(wǎng),讓美軍戰(zhàn)機(jī)陷入未戰(zhàn)先危的困境。
若055型驅(qū)逐艦換裝氧化鎵雷達(dá),將與紅旗-19反導(dǎo)系統(tǒng)形成王炸組合。其探測(cè)范圍可覆蓋整個(gè)南海,構(gòu)建起從大氣層到近海的立體防御矩陣,對(duì)美軍航母戰(zhàn)斗群的隱身艦載機(jī)構(gòu)成全域監(jiān)控。
這種海空協(xié)同的防御體系,不僅大幅強(qiáng)化了區(qū)域拒止能力,還意味著中國(guó)在高端軍事裝備領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了對(duì)美國(guó)的彎道超車(chē)。相較于美國(guó)現(xiàn)有防御體系,中國(guó)依托氧化鎵雷達(dá)構(gòu)建的技術(shù)架構(gòu),在探測(cè)精度、響應(yīng)速度與多維度協(xié)同作戰(zhàn)能力上形成代際優(yōu)勢(shì)。
目前,中國(guó)在氧化鎵領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)全鏈條逆襲。杭州富加鎵業(yè)公司通過(guò)自主研發(fā)的非熔鹽法,實(shí)現(xiàn)8英寸氧化鎵單晶量產(chǎn),良品率達(dá)75%,單晶圓成本控制在千元級(jí)別,全球市占率超過(guò)98%。相比之下,美國(guó)本土氧化鎵6英寸晶圓良品率不足30%,規(guī)模化應(yīng)用面臨卡脖子難題。
這種成本和技術(shù)的雙重優(yōu)勢(shì),讓中國(guó)在氧化鎵產(chǎn)業(yè)中占據(jù)領(lǐng)先地位,不僅打破美國(guó)的技術(shù)壟斷,更在全球供應(yīng)鏈中掌握話語(yǔ)權(quán)。
美國(guó)對(duì)此也很氣餒,有消息稱(chēng)五角大樓暫停了關(guān)島反導(dǎo)項(xiàng)目中AN/TPY-6雷達(dá)的研發(fā),這一事件可能與中國(guó)氧化鎵雷達(dá)的發(fā)展有關(guān)。
氧化鎵雷達(dá)技術(shù)的突破,既是中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)與軍工體系深度融合的高光時(shí)刻,也是實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)自主可控的里程碑。
未來(lái),這項(xiàng)技術(shù)不僅將賦能空軍戰(zhàn)機(jī),還將廣泛應(yīng)用于海軍艦艇、防空導(dǎo)彈等領(lǐng)域,如同科技火種點(diǎn)燃整個(gè)國(guó)防裝備的升級(jí)浪潮。
這場(chǎng)突破背后,是無(wú)數(shù)科研人員十年磨一劍的堅(jiān)守,更是國(guó)家戰(zhàn)略布局的遠(yuǎn)見(jiàn)。這場(chǎng)始于雷達(dá)的變革,或許只是中國(guó)國(guó)防科技破圈的序章,更大的驚喜還在后頭。
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