殲20是第五代隱身戰斗機，它的隱身能力極強，同類戰斗機中隱身能力可謂首屈一指。但它的雷達探測能力也很強，有資料顯示之前其雷達探測能力可能是300~600公里。然而據最新消息，它的雷達探測范圍因為技術的進步又增大了兩倍。

今年6月11日，《南華早報》及部分外媒報道稱，中國殲-20隱形戰斗機的雷達探測范圍增加了兩倍，這一驚人消息最初引發了不少人的質疑，筆者開始也是不相信的，因為我國殲20戰機的雷達足夠大，而且使用的又是氮化鎵材料，其探測能力在目前服役的所有戰斗機中已經是世界最強了，如果其探測范圍再增加兩倍，那真是不可想象，可以說是把世界所有戰斗機的雷達探測水平都遠遠甩到了身后，而且甚至很多專門用來探測的預警機和偵察機的雷達探測能力都達不到它的水準。

所以，不單是筆者本人，很多軍迷朋友也都難以相信殲20的雷達探測能力能有如此大幅度的提升。

然而隨著筆者深入探究后發現，該消息其實并非某些人在信口雌黃空穴來風，而是有著堅實的科研支撐。

《南華早報》等媒體在報道中指出，中國殲-20隱形戰斗機的雷達探測范圍增加了兩倍，且這一雷達性能的飛躍歸功于半導體專家徐現剛。這一報道在國內溯源可以找到賬號為“Fm1058濟南新聞廣播”在今年6月1日發表的一篇文章，題目為《山大教授帶領團隊研發“中國芯”，國產雷達實現“先敵發現、先敵制勝”》，而文章的下面標注了其來源為“山東大學”的公眾號，里面就提到了徐現剛教授研究的碳化硅材料對殲20戰斗機等使用的雷達的性能有大幅度提升。

文中還講到由徐現剛教授帶領的突破性研究幫助“威龍”（殲-20）將其雷達探測范圍擴大至三倍。

外媒同樣提到，中國J-20戰機雷達探測距離提升三倍，得益于中國山東大學研究團隊20年來在碳化硅（SiC）半導體材料上的突破。

從山東大學新媒體發布的信息來看，近期山東大學發布了一期山大貢獻人物介紹，其中就重點介紹了徐現剛教授，主要就是他在三代半導體碳化硅上的突破。山東大學成立了新一代半導體材料研究院，不僅在碳化硅方面取得突破，還包括三代半導體的其他重點領域，如氮化鎵、氧化鎵、金剛石、氮化鋁等新一代寬禁帶、超寬禁帶半導體單晶材料及器件研究工作。這些科研成果為殲-20雷達探測范圍的增加提供了堅實的技術基礎。

到了今年7月1日，山東省科學技術廳官網也刊登了一篇高度相關文章，其題目是《科技領軍人才風采 | 徐現剛：以晶鑄魂，破局“卡脖子”的半導體領跑者》，兩者所講的內容都提到了徐現剛教授帶頭研發的碳化硅材料使我國相控陣雷達技術的探測范圍提升了兩倍，這些都說明該消息也是高度可信的。

很多軍迷朋友都知道殲-20雷達已經用上了氮化鎵TR模塊，但仍然需要使用高性能的射頻芯片基板。目前全世界最尖端的射頻芯片基板就是使用碳化硅（SiC）制造而成。以前，中國高度依賴外國采購高端的碳化硅（SiC）晶圓，因為自身還沒有辦法獨立造出非常高端的碳化硅（SiC）晶圓。然而，山東大學的徐現剛團隊已經成功研發出了12英寸的碳化硅（SiC）單晶，實現了“碳化硅射頻芯片基板”的自由。

有了“碳化硅射頻芯片基板”再加上“氮化鎵TR模塊”，中國的相控陣雷達不僅可以實現百分百的國產化，而且還可以將雷達的探測距離、抗干擾能力等核心性能指標大幅提升。這種“碳化硅射頻芯片基板”不僅可以用在殲-20的機載雷達上，今后也將使用于殲35、殲36、殲50乃至其他一些型號的戰斗機上，給它們都安裝上一對千里眼。這樣一來，我國戰斗機的雷達探測水平將大大領先于世界其他各型戰斗機，形成巨大的代差優勢。

另外，這種材料還可以大量應用到預警機、電子戰機、空空導彈、戰略預警雷達甚至是太空衛星的雷達上，應用前景可謂是極為廣闊。

制造氮化鎵雷達不僅需要“氮化鎵射頻芯片”，還需要“碳化硅襯底”。因為“氮化鎵單晶難以直接制備”，所以需要“襯底”提供晶體結構模板，讓GaN外延層在“襯底”上進行高質量的生長。以前雷達射頻芯片主要都是使用“藍寶石”或者“硅”作為“襯底”，但這些材料都無法滿足氮化鎵雷達的需求，所以開始使用更先進的“高純半絕緣碳化硅”生產“高端的碳化硅襯底”。

然而，以前生產“高純半絕緣碳化硅”的技術一直都被歐美壟斷，美國的科銳（Cree）、德國的SiCrystal和日本羅姆（ROHM）這三家公司曾一度壟斷了全球超過80%的“高端碳化硅襯底”產能。歐美公司憑借壟斷優勢，不僅設定了很高的出口價格，而且還禁止出口軍用級別的“高端碳化硅襯底”，中國就是他們禁止出口的重點對象。

但好在山東大學的徐現剛團隊突破了“高純半絕緣碳化硅”的生產技術，幫助中國實現了“高純半絕緣碳化硅”的大規模生產。而且現在中國生產的“高端碳化硅襯底”，無論是“缺陷控制”還是“電阻率”都已經超過了歐美生產的“高端碳化硅襯底”，甚至可以說是領先了歐美一代的技術水準，這為中國雷達遙遙領先全世界提供了強大底層支撐。

殲-20雷達探測范圍增加兩倍的計算與驗證

一般認為，我國殲-20戰斗機的雷達探測距離在300 - 600公里之間。但這里討論的是雷達探測范圍，下面我們來具體計算一下在使用新型碳化硅材料后，殲-20戰斗機所能達到的雷達探測距離。

假設以雷達掃描前方120度角的掃描距離為300公里來計算面積，雷達掃描范圍是一個扇形區域，扇形面積公式為S=nπr2360S=\frac{n\pi r^{2}}{360}S=360nπr2（其中n為圓心角度數，r為半徑）。當n = 120度，r = 300公里時，可得S=120×π×3002360=30000πS=\frac{120\times\pi\times300^{2}}{360}=30000\piS=360120×π×3002=30000π平方公里。

若雷達探測范圍增加兩倍，那么新的掃描面積S新=3S=90000πS_{新}=3S = 90000\piS新=3S=90000π平方公里。

設增加兩倍后的雷達探測距離為r新r_{新}r新，此時圓心角仍為120度，根據扇形面積公式可得S新=120×π×r新2360=90000πS_{新}=\frac{120\times\pi\times r_{新}^{2}}{360}=90000\piS新=360120×π×r新2=90000π，解方程可得r新=3×300≈519.6r_{新}=\sqrt{3}\times300\approx519.6r新=3×300≈519.6公里。

500余公里的雷達探測距離，已經是不少預警機都難以企及的探測能力了。然而這還只是假設殲20之前的雷達探測距離為最低的300公里的數值是計算的，如果按最高的600公里來算，其探測距離可增加到1000公里。

這是不少大型預警機都難以達到的探測距離，然而，如果要將這種技術應用到我國的各種預警機上呢？其探測能力都將會有一個大的飛躍。

未來，隨著中國在半導體領域全產業鏈的不斷突破，相信中國在軍事裝備和科技領域將會取得更多令人矚目的成就。

消息來源：山東省科學技術廳官網7月1日報道《科技領軍人才風采 | 徐現剛：以晶鑄魂，破局“卡脖子”的半導體領跑者》

山東大學公眾號6月1日文章《山大教授帶領團隊研發“中國芯”，國產雷達實現“先敵發現、先敵制勝”》