2.1 论证阶段
1. 根据电子元器件发展的现状,通过论证确定电子系统或设备的构成体制和功能及技术指标,并确定对电子元器件的需求原则。
从20世纪50年代到70年代,电子系统或设备主要采用晶体管和中、小规模集成电路。到了80年代和90年代,开始大量采用大规模和超大规模集成电路,部分应用超高速集成电路和MIMIC电路。系统中的接收、信号处理等已全部集成化,终端显示开始采用平板显示,发射机开始了固态化。预计在21世纪初,巨大规模集成电路、超高速集成电路、多芯片组件(MCM)、微波/毫米波MIMIC电路、平板显示器将成为电子系统的主体。微型产品和微系统将大量涌现,全数字化产品将开始实用,智能化的芯片也将问世。国外有关资料对通信、导航、敌我识别、综合系统与分离系统之间的体积、重量、成本费用及可靠性、可用性、后勤保障方面进行了比较之后发现,体积节省50%,重量减少57.3%,成本费用可减少65%,而系统的可靠性和利用率大大提高。广泛采用超大规模集成电路和超高速集成电路能使可靠性提高2~3倍。如果再采用资源时间共享技术和动态系统重组、容错技术,则可靠性又可大大提高,其平均关键故障间隔时间(MTBF)从原来的249小时提高到1374小时,增长约5.5倍。
根据上述电子元器件发展的现状,通过论证确定系统构成体制和功能及技术指标,并最终确定对电子元器件的需求。
2. 根据系统技术性能、体积、重量、可靠性与维修性论证选用电子元器件集成度方案。
选用GaAs VHSIC集成电路,运算速度比硅集成电路提高10~15倍,功耗比硅降低10倍,工作环境温度扩展至-70~+150℃。 如果选用先进的MIMIC器件组装军事电子装备,重量和体积比现有的电路缩小几十倍到100倍,可靠性比现有装备提高100倍,整机性能有大幅度提高。美国机载雷达对抗系统(AN/ALQ165)过去重160千克,而今天只有53个芯片组成,体积重量大大减小。美国西屋公司在F-15战斗机中使用的雷达信号处理机,采用2块15×20cm2的超高速集成电路,可取代每秒1000万次的矢量处理机,可执行4000万次复数指令。 美国空军1985年提出了“可靠性和维修性行动计划(R&M2000)”,要求达到“倍可靠从、半维修”的目标,也就是说装备可靠性提高一倍,维修时间、维修人员、维修费用全部减半。要达到这一目标的首要措施就是提高集成度。日本NEC全固体化微波中继设备的MTBF达5万小时。野战电台的MTBF已达2万~5万小时。
通过上述论述,可以看出电子元器件的集成度将决定系统的技术性能、重量、可靠性与维修性。
3. 对关键的元器件和其它元器件的技术性能、先进性、成熟性及工程实用性进行综合论证。
电子元器件发展突飞猛进,但要适用于整机设备,必然有一个成熟的过程,需逐步加以完善。因此,不能盲目追求其技术性能的先进性,更为重要的是应进行详细调研,并加以综合论证。否则,不仅其先进技术性能不能得以发挥,而且严重影响系统或设备的可靠性。与技术的先进性相比,成熟性及工程实用性更为重要,这已被许多事例所证实。