殲20是第五代隱身戰(zhàn)斗機(jī)，它的隱身能力極強(qiáng)，同類戰(zhàn)斗機(jī)中隱身能力可謂首屈一指。但它的雷達(dá)探測(cè)能力也很強(qiáng)，有資料顯示之前其雷達(dá)探測(cè)能力可能是300~600公里。然而據(jù)最新消息，它的雷達(dá)探測(cè)范圍因?yàn)榧夹g(shù)的進(jìn)步又增大了兩倍。

今年6月11日，《南華早報(bào)》及部分外媒報(bào)道稱，中國(guó)殲-20隱形戰(zhàn)斗機(jī)的雷達(dá)探測(cè)范圍增加了兩倍，這一驚人消息最初引發(fā)了不少人的質(zhì)疑，筆者開始也是不相信的，因?yàn)槲覈?guó)殲20戰(zhàn)機(jī)的雷達(dá)足夠大，而且使用的又是氮化鎵材料，其探測(cè)能力在目前服役的所有戰(zhàn)斗機(jī)中已經(jīng)是世界最強(qiáng)了，如果其探測(cè)范圍再增加兩倍，那真是不可想象，可以說是把世界所有戰(zhàn)斗機(jī)的雷達(dá)探測(cè)水平都遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩到了身后，而且甚至很多專門用來探測(cè)的預(yù)警機(jī)和偵察機(jī)的雷達(dá)探測(cè)能力都達(dá)不到它的水準(zhǔn)。

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(dá)探測(cè)能力能有如此大幅度的提升。

然而隨著筆者深入探究后發(fā)現(xiàn)，該消息其實(shí)并非某些人在信口雌黃空穴來風(fēng)，而是有著堅(jiān)實(shí)的科研支撐。

《南華早報(bào)》等媒體在報(bào)道中指出，中國(guó)殲-20隱形戰(zhàn)斗機(jī)的雷達(dá)探測(cè)范圍增加了兩倍，且這一雷達(dá)性能的飛躍歸功于半導(dǎo)體專家徐現(xiàn)剛。這一報(bào)道在國(guó)內(nèi)溯源可以找到賬號(hào)為“Fm1058濟(jì)南新聞廣播”在今年6月1日發(fā)表的一篇文章，題目為《山大教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)“中國(guó)芯”，國(guó)產(chǎn)雷達(dá)實(shí)現(xiàn)“先敵發(fā)現(xiàn)、先敵制勝”》，而文章的下面標(biāo)注了其來源為“山東大學(xué)”的公眾號(hào)，里面就提到了徐現(xiàn)剛教授研究的碳化硅材料對(duì)殲20戰(zhàn)斗機(jī)等使用的雷達(dá)的性能有大幅度提升。

文中還講到由徐現(xiàn)剛教授帶領(lǐng)的突破性研究幫助“威龍”（殲-20）將其雷達(dá)探測(cè)范圍擴(kuò)大至三倍。

外媒同樣提到，中國(guó)J-20戰(zhàn)機(jī)雷達(dá)探測(cè)距離提升三倍，得益于中國(guó)山東大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)20年來在碳化硅（SiC）半導(dǎo)體材料上的突破。

從山東大學(xué)新媒體發(fā)布的信息來看，近期山東大學(xué)發(fā)布了一期山大貢獻(xiàn)人物介紹，其中就重點(diǎn)介紹了徐現(xiàn)剛教授，主要就是他在三代半導(dǎo)體碳化硅上的突破。山東大學(xué)成立了新一代半導(dǎo)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(dǎo)體的其他重點(diǎn)領(lǐng)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(dǎo)體單晶材料及器件研究工作。這些科研成果為殲-20雷達(dá)探測(cè)范圍的增加提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

到了今年7月1日，山東省科學(xué)技術(shù)廳官網(wǎng)也刊登了一篇高度相關(guān)文章，其題目是《科技領(lǐng)軍人才風(fēng)采 | 徐現(xiàn)剛：以晶鑄魂，破局“卡脖子”的半導(dǎo)體領(lǐng)跑者》，兩者所講的內(nèi)容都提到了徐現(xiàn)剛教授帶頭研發(fā)的碳化硅材料使我國(guó)相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)的探測(cè)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(dá)已經(jīng)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(guó)高度依賴外國(guó)采購高端的碳化硅（SiC）晶圓，因?yàn)樽陨磉€沒有辦法獨(dú)立造出非常高端的碳化硅（SiC）晶圓。然而，山東大學(xué)的徐現(xiàn)剛團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成功研發(fā)出了12英寸的碳化硅（SiC）單晶，實(shí)現(xiàn)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(guó)的相控陣?yán)走_(dá)不僅可以實(shí)現(xiàn)百分百的國(guó)產(chǎn)化，而且還可以將雷達(dá)的探測(cè)距離、抗干擾能力等核心性能指標(biāo)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(jī)載雷達(dá)上，今后也將使用于殲35、殲36、殲50乃至其他一些型號(hào)的戰(zhàn)斗機(jī)上，給它們都安裝上一對(duì)千里眼。這樣一來，我國(guó)戰(zhàn)斗機(jī)的雷達(dá)探測(cè)水平將大大領(lǐng)先于世界其他各型戰(zhàn)斗機(jī)，形成巨大的代差優(yōu)勢(shì)。

另外，這種材料還可以大量應(yīng)用到預(yù)警機(jī)、電子戰(zhàn)機(jī)、空空導(dǎo)彈、戰(zhàn)略預(yù)警雷達(dá)甚至是太空衛(wèi)星的雷達(dá)上，應(yīng)用前景可謂是極為廣闊。

制造氮化鎵雷達(dá)不僅需要“氮化鎵射頻芯片”，還需要“碳化硅襯底”。因?yàn)椤暗墕尉щy以直接制備”，所以需要“襯底”提供晶體結(jié)構(gòu)模板，讓GaN外延層在“襯底”上進(jìn)行高質(zhì)量的生長(zhǎng)。以前雷達(dá)射頻芯片主要都是使用“藍(lán)寶石”或者“硅”作為“襯底”，但這些材料都無法滿足氮化鎵雷達(dá)的需求，所以開始使用更先進(jìn)的“高純半絕緣碳化硅”生產(chǎn)“高端的碳化硅襯底”。

然而，以前生產(chǎn)“高純半絕緣碳化硅”的技術(shù)一直都被歐美壟斷，美國(guó)的科銳（Cree）、德國(guó)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(chǎn)能。歐美公司憑借壟斷優(yōu)勢(shì)，不僅設(shè)定了很高的出口價(jià)格，而且還禁止出口軍用級(jí)別的“高端碳化硅襯底”，中國(guó)就是他們禁止出口的重點(diǎn)對(duì)象。

但好在山東大學(xué)的徐現(xiàn)剛團(tuán)隊(duì)突破了“高純半絕緣碳化硅”的生產(chǎn)技術(shù)，幫助中國(guó)實(shí)現(xiàn)了“高純半絕緣碳化硅”的大規(guī)模生產(chǎn)。而且現(xiàn)在中國(guó)生產(chǎn)的“高端碳化硅襯底”，無論是“缺陷控制”還是“電阻率”都已經(jīng)超過了歐美生產(chǎn)的“高端碳化硅襯底”，甚至可以說是領(lǐng)先了歐美一代的技術(shù)水準(zhǔn)，這為中國(guó)雷達(dá)遙遙領(lǐng)先全世界提供了強(qiáng)大底層支撐。

殲-20雷達(dá)探測(cè)范圍增加兩倍的計(jì)算與驗(yàn)證

一般認(rèn)為，我國(guó)殲-20戰(zhàn)斗機(jī)的雷達(dá)探測(cè)距離在300 - 600公里之間。但這里討論的是雷達(dá)探測(cè)范圍，下面我們來具體計(jì)算一下在使用新型碳化硅材料后，殲-20戰(zhàn)斗機(jī)所能達(dá)到的雷達(dá)探測(cè)距離。

假設(shè)以雷達(dá)掃描前方120度角的掃描距離為300公里來計(jì)算面積，雷達(dá)掃描范圍是一個(gè)扇形區(qū)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(shù)，r為半徑）。當(dāng)n = 120度，r = 300公里時(shí)，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(dá)探測(cè)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(shè)增加兩倍后的雷達(dá)探測(cè)距離為r新r_{新}r新，此時(shí)圓心角仍為120度，根據(jù)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(dá)探測(cè)距離，已經(jīng)是不少預(yù)警機(jī)都難以企及的探測(cè)能力了。然而這還只是假設(shè)殲20之前的雷達(dá)探測(cè)距離為最低的300公里的數(shù)值是計(jì)算的，如果按最高的600公里來算，其探測(cè)距離可增加到1000公里。

這是不少大型預(yù)警機(jī)都難以達(dá)到的探測(cè)距離，然而，如果要將這種技術(shù)應(yīng)用到我國(guó)的各種預(yù)警機(jī)上呢？其探測(cè)能力都將會(huì)有一個(gè)大的飛躍。

未來，隨著中國(guó)在半導(dǎo)體領(lǐng)域全產(chǎn)業(yè)鏈的不斷突破，相信中國(guó)在軍事裝備和科技領(lǐng)域?qū)?huì)取得更多令人矚目的成就。

消息來源：山東省科學(xué)技術(shù)廳官網(wǎng)7月1日?qǐng)?bào)道《科技領(lǐng)軍人才風(fēng)采 | 徐現(xiàn)剛：以晶鑄魂，破局“卡脖子”的半導(dǎo)體領(lǐng)跑者》

山東大學(xué)公眾號(hào)6月1日文章《山大教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)“中國(guó)芯”，國(guó)產(chǎn)雷達(dá)實(shí)現(xiàn)“先敵發(fā)現(xiàn)、先敵制勝”》