卷首语
1958 年初,电子加密技术研发进入核心阶段 —— 当 19 项核心技术指标确定后,元器件作为技术落地的 “基石”,其性能、稳定性与供应保障能力,直接决定加密设备能否达到实战要求。彼时国内电子元器件产业尚在起步,进口芯片虽性能成熟却受供货周期、渠道限制,如何在国产与进口之间选择,如何通过科学测试验证适配性,成为技术团队必须突破的关键课题。这场围绕元器件的调研与测试,不仅形成了系统的选型方案,更推动了国产元器件在加密领域的早期应用,为后续技术自主化埋下伏笔。
一、元器件选型的紧迫性与核心目标
随着电子加密设备研发进入硬件设计阶段,元器件选型的紧迫性日益凸显 —— 若不能及时确定核心元器件(晶体管、芯片、电阻电容等),电路设计、原型机制作将陷入停滞,影响整体研发进度,这是技术团队启动选型工作的直接原因。
选型工作的核心目标明确为 “三适配”:适配 19 项核心技术指标(如晶体管需满足加密速度对信号处理的要求)、适配实战场景环境(如耐高温、抗震动)、适配供应链保障(如国产元器件需具备稳定产能,进口元器件需确保供货周期)。
团队首先梳理了电子加密设备的核心元器件清单,共筛选出 12 类关键元器件,其中晶体管、加密专用芯片、高频电阻为 “核心中的核心”,这三类元器件直接影响加密性能,因此成为选型重点,其他元器件则以 “性价比”“通用性” 为主要考量。
张工作为选型工作统筹者,提出 “先调研、后测试、再确定” 的三步走策略:第一步调研国内外供应情况,第二步设计对比测试方案,第三步根据测试结果确定选型,避免盲目选择导致的性能不达标或供应风险。
团队还明确了选型的优先级原则:安全性能相关元器件(如加密芯片)优先考虑稳定性与抗破解能力,环境适配相关元器件(如耐高温晶体管)优先考虑实战场景适应性,普通辅助元器件(如电容)优先考虑成本与供应稳定性。
二、国内外元器件供应情况调研
为全面掌握供应信息,李工带领 4 人调研小组分两路展开工作:一路走访国内元器件生产厂家,涵盖北京、上海、天津等地的 7 家电子厂;另一路通过外贸渠道、技术文献,收集国外(苏联、东欧及西欧部分国家)元器件的供应数据,历时 1 个半月完成调研。
国内供应调研聚焦 “产能与性能”:北京电子管厂当时已能量产 NpN 型晶体管,月产能约 5000 只,但性能参数存在差异(放大倍数 β 值波动范围 100-200);上海无线电二厂正在试制加密专用芯片,尚未量产,预计 3 个月后可提供样品,初期月产能仅 1000 片。
国外供应调研则关注 “参数与限制”:苏联提供的晶体管性能稳定(β 值波动范围 150-180),但供货周期长达 3 个月,且需通过外贸代理,存在渠道不确定性;西欧某厂家的加密芯片性能先进,支持更高复杂度密钥,但价格昂贵,且受当时国际环境影响,长期供货存在风险。
调研小组还收集了各类元器件的关键参数手册,对比发现:国产晶体管在常温下性能接近进口产品,但在极端温度(-30c、50c)下,参数漂移率比进口产品高 8%-12%;国产电阻电容的精度(误差 ±5%)略低于进口产品(误差 ±2%),但价格仅为进口的 1\/3。
李工在调研总结中指出:“国产元器件具备成本优势与供应灵活性,但部分性能与稳定性需提升;进口元器件性能成熟,但存在供货周期长、渠道风险高的问题,选型需在两者间找到平衡,无法简单偏向某一方。”
三、历史补充与证据:元器件供应调研档案
1958 年 3 月的《电子加密设备核心元器件供应调研档案》(档案号:GY-1958-007),完整记录了调研过程与数据,包含国内 7 家厂家的产能报表、国外 5 个品牌的元器件参数手册复印件、12 份调研访谈记录,现存于电子工业档案馆,是选型方案的重要依据。
档案中关于北京电子管厂晶体管的测试记录显示:随机抽取的 50 只 NpN 型晶体管,在 25c常温下,放大倍数 β 平均值 156,误差 ±15%;在 - 30c低温下,β 平均值降至 128,误差扩大至 ±22%;在 50c高温下,β 平均值 135,误差 ±18%,性能波动符合当时国产元器件的普遍水平。
进口元器件的供应限制记录更具参考性:档案中苏联外贸代理的回复函显示,“晶体管最低订购量 1000 只,交货周期 90-120 天,且不保证后续供货稳定性”;西欧厂家的报价单显示,加密芯片单价为国产试制样品预估价格的 8 倍,且需提前 6 个月预付定金。
国内芯片研发进度的记录显示:上海无线电二厂的《加密芯片试制进度报告》(附件 3)提到,“芯片已完成设计,正在进行光刻工艺调试,预计 1958 年 6 月可提供首批 200 片样品,关键参数(密钥处理速度、抗干扰性)接近苏联同类产品,但量产需解决良率问题(当前良率约 30%)”。
档案末尾的调研结论明确:“建议核心元器件采用‘国产为主、进口补充’的策略,晶体管优先选用国产(满足常温场景,极端场景少量搭配进口),加密芯片短期使用进口样品推进研发,同步等待国产芯片量产,辅助元器件全部选用国产。”
四、对比测试方案的框架设计
基于供应调研结果,王工带领团队开始设计国产与进口元器件的对比测试方案,核心思路是 “模拟实战场景,全面验证性能”,确保测试结果能直接支撑选型决策,方案共包含测试维度、测试设备、测试流程、数据评估 4 个核心模块。
测试维度的确定紧扣 19 项核心技术指标,共设置 6 大测试维度:电性能(如晶体管放大倍数、芯片密钥处理速度)、环境适应性(高低温、震动、盐雾)、稳定性(连续工作 72 小时性能衰减)、兼容性(与其他元器件的匹配度)、成本(单价、维护成本)、供应保障(供货周期、产能)。
测试设备的选型注重 “精准与适配”:电性能测试采用当时国内先进的晶体管参数测试仪(精度 ±1%)、密钥处理速度测试仪;环境适应性测试使用高低温恒温箱(-40c至 60c)、震动测试台(频率 10-500hz)、盐雾试验箱;所有设备均经过校准,确保测试数据准确。
测试流程设计遵循 “公平对比” 原则:对国产与进口同类型元器件,在相同测试环境、相同测试参数、相同测试时长下进行测试,例如晶体管的电性能测试,均在 25c、50c、-30c三个温度点测试,每个温度点保持 2 小时,记录 3 组数据取平均值。
数据评估模块确定了 “量化评分体系”:每项测试维度设置 10 分制评分标准,电性能(30% 权重)、环境适应性(25% 权重)、稳定性(20% 权重)、兼容性(10% 权重)、成本(10% 权重)、供应保障(5% 权重),总分 8 分以上为优先选择,6-8 分为备选,6 分以下排除。
五、核心测试指标的细化与量化
针对晶体管、加密芯片两类核心元器件,刘工团队进一步细化测试指标,将模糊的 “性能达标” 转化为可量化的参数,确保测试可操作、结果可对比,避免主观判断影响选型。
晶体管的核心测试指标包括:放大倍数 β(常温 150-200,低温≥120,高温≥130)、反向击穿电压(≥30V)、噪声系数(≤5db)、开关速度(导通时间≤0.1μs,关断时间≤0.2μs),这些参数直接影响加密信号的处理速度与稳定性。
加密芯片的核心测试指标更聚焦安全与效率:密钥处理速度(128 位密钥生成时间≤1 秒)、抗干扰能力(强电磁环境下错误率≤2%)、算法兼容性(支持 3 种以上加密算法切换)、数据吞吐量(每秒处理加密数据≥1000 字节),匹配 19 项指标中 “密钥复杂度”“加密效率” 的要求。
环境适应性测试指标量化为具体参数:高低温测试在 - 30c至 50c范围内,每 10c测试一次,每次保持 2 小时,记录元器件性能衰减率(≤15% 为合格);震动测试承受 10g 加速度、10-500hz 频率震动 4 小时,测试后元器件功能正常率需达 100%。
稳定性测试指标设定为 “连续工作 72 小时”:元器件在额定电压、常温环境下连续工作,每 12 小时记录一次性能参数,参数漂移率≤8% 为合格,确保设备在实战中长时间运行的稳定性,避免频繁故障。
六、历史补充与证据:对比测试方案草案
1958 年 4 月的《国产与进口元器件对比测试方案(草案)》(档案号:cS-1958-012),由王工、刘工共同撰写,包含 6 大测试维度的详细流程、23 项量化指标的评分标准、12 类元器件的测试时间表,现存于通信技术研发档案库,是后续测试实施的直接依据。
草案中晶体管测试的具体流程记录显示:“取国产(北京电子管厂)、进口(苏联)晶体管各 30 只,编号后分别放入高低温箱,从 25c降至 - 30c,每 5c停留 30 分钟,测试 β 值;升温至 50c,每 5c停留 30 分钟,再次测试,每个温度点重复测试 3 次,取平均值计算波动范围。”
加密芯片密钥处理速度的测试方法记录更具体:“搭建模拟加密电路,输入 10 组 128 位密钥,分别使用国产样品(上海无线电二厂)、进口芯片(苏联)处理,记录每组密钥的生成时间,计算平均值与标准差,标准差≤0.2 秒为合格,确保密钥生成的稳定性。”
成本与供应保障的评分标准记录显示:“成本评分 =(进口单价 - 国产单价)\/ 进口单价 x10 分,例如国产晶体管单价 2 元,进口 5 元,成本得分为(5-2)\/5x10=6 分;供应保障评分 =(国产供货周期 \/ 进口供货周期)x5 分,周期越短得分越高。”
草案附录的专家意见栏显示,电子工业部的技术专家建议 “增加元器件的长期可靠性测试(连续工作 30 天)”,团队据此补充了相关测试模块,将稳定性测试从 72 小时延长至 30 天,进一步完善了方案的科学性。
七、测试样本的选取与准备
测试方案确定后,赵工带领团队展开测试样本的选取工作,核心原则是 “代表性与随机性”,确保样本能反映该类元器件的整体水平,避免因样本特殊导致测试结果偏差。
国产元器件样本选取覆盖 “不同批次与厂家”:晶体管从北京电子管厂的 3 个生产批次中各抽取 30 只,确保覆盖不同生产周期的产品;加密芯片选取上海无线电二厂的首批 200 片样品中的 50 片,涵盖良率测试中不同等级(优、良、中)的产品。
进口元器件样本选取注重 “渠道与批次”:苏联晶体管从 2 个不同外贸批次中各抽取 30 只,避免单一批次的质量问题影响判断;西欧加密芯片因数量有限,仅抽取 10 片,但均来自同一批次,确保测试条件一致。
团队还对所有测试样本进行预处理:首先检查外观(无破损、引脚完好),然后进行初始参数测试(如晶体管的常温 β 值),剔除外观不合格或初始参数超出标准范围的样本(共剔除国产晶体管 5 只、进口芯片 2 片),确保测试样本的基础质量。
为便于数据追踪,团队建立了 “样本档案”,每只元器件对应唯一编号,记录生产厂家、批次、初始参数、测试时间、测试结果,形成完整的数据链,后续可追溯每一组测试数据的来源,确保测试的严谨性。
八、供应链安全的考量与预案
在选型过程中,团队不仅关注性能与成本,还高度重视供应链安全 —— 当时国际环境复杂,进口元器件可能面临断供风险,国产元器件虽供应灵活但产能不足,因此孙工带领团队制定了供应链安全预案。
针对进口元器件,预案设定 “安全库存”:若选择进口晶体管,需一次性订购 6 个月的用量(约 3000 只),建立库存缓冲,避免因供货周期延长或渠道中断导致生产停滞;同时寻找 2-3 个备选进口渠道,降低单一渠道风险。
针对国产元器件,预案聚焦 “产能协同”:与上海无线电二厂签订合作协议,提前锁定加密芯片的量产产能(月产 2000 片),并派驻技术员协助厂家优化生产工艺,提升良率(目标从 30% 提升至 50%),确保国产芯片的稳定供应。
团队还设计了 “替代方案”:若某类进口元器件断供,需有国产元器件可替代,即使性能略有差距,也需通过电路优化弥补;例如进口高频电阻若断供,可选用 2 只国产电阻串联,通过参数匹配满足电路要求。
孙工在供应链预案中强调:“元器件选型不仅是技术问题,更是供应保障问题,实战中的通信安全不能依赖不稳定的进口渠道,因此必须推动国产元器件的应用与产能提升,这是长期安全的关键。”
九、选型方案的初步形成与评审
经过 2 个月的测试(1958 年 5-6 月),团队完成了 12 类元器件的对比测试,收集有效测试数据 1500 余组,基于量化评分体系,初步形成了《电子加密设备元器件选型方案(初稿)》,明确了各类元器件的选型建议。
方案初稿的核心结论包括:晶体管选用 “国产为主、进口补充”(国产占 70%,用于常温场景;进口占 30%,用于极端温度场景);加密芯片短期使用进口样品推进研发,1958 年 10 月后切换为国产量产芯片;辅助元器件(电阻、电容)全部选用国产,降低成本。
1958 年 7 月,团队组织召开选型方案评审会,邀请电子工业部、野战部队通信代表、元器件厂家技术员共 20 人参会,评审重点围绕 “性能达标性”“供应稳定性”“成本合理性” 三个维度展开。
评审中,野战部队代表对 “极端场景用进口晶体管” 提出认可,认为可保障高原、沿海等恶劣环境的通信安全;元器件厂家代表则承诺,将根据测试反馈优化国产晶体管的低温性能,预计 3 个月内将低温 β 值波动范围缩小至 ±18%。
结合评审意见,团队对方案初稿进行修改:将国产晶体管的采购比例从 70% 提升至 80%,进口比例降至 20%;增加 “国产元器件性能优化跟踪机制”,每月与厂家沟通改进进度,最终形成正式的选型方案。
十、选型方案的历史意义
这份元器件选型方案,是我国电子加密技术发展中首次系统的 “国产与进口元器件对比应用” 实践,不仅解决了当时研发的硬件选型问题,更形成了 “测试先行、供应保障、国产推进” 的选型思路,为后续同类技术提供了参考。
从技术层面看,方案通过科学测试验证了国产元器件的适配性,虽然部分性能略逊于进口产品,但通过 “场景细分”(常温用国产、极端用进口)和 “电路优化”,实现了性能与成本的平衡,确保加密设备达到 19 项核心指标要求。
从产业层面看,方案推动了国产元器件的应用与改进 —— 以上海无线电二厂的加密芯片为例,基于测试反馈的改进建议,厂家将芯片良率从 30% 提升至 55%,量产时间提前 1 个月,加速了国产元器件在高端领域的突破。
从供应安全层面看,方案建立的 “国产为主、进口补充” 策略与供应链预案,避免了对进口渠道的过度依赖,在后续国际环境变化中,保障了电子加密设备的持续生产,体现了 “自主可控” 的早期探索。
更长远来看,选型过程中积累的测试数据、国产元器件改进经验,为后续我国加密技术的自主化发展奠定了基础 —— 正是从这次选型开始,国产元器件逐步在通信安全领域发挥核心作用,推动我国从 “技术跟随” 向 “技术自主” 迈进。