卷首語
1964年8月,“73式”37階矩陣加密邏輯初步測試完成後,研發團隊麵臨新的關鍵課題:驗證通過的加密算法需轉化為可執行程序,而程序存儲載體的選擇,直接決定設備的穩定性、環境適應性與實戰可用性。彼時,磁芯存儲器因技術成熟、抗乾擾性強成為主流,半導體存儲器雖體積小、速度快卻仍處研發初期——這場圍繞兩種存儲器的專項調研,不僅對比了二者的應用特性,更緊扣“73式”野戰、邊防等實戰需求,最終確定磁芯存儲器為程序存儲方案,為算法代碼固化與硬件集成築牢了存儲根基,也成為早期電子設備“實戰導向”選型的典型案例。
一、調研啟動的背景與核心目標
37階矩陣加密邏輯通過準確性測試後,算法團隊需將邏輯轉化為機器可執行程序含矩陣運算、分組補零、密鑰生成等模塊代碼),而程序存儲載體尚未確定——若選擇不當,可能導致程序丟失、讀寫錯誤,甚至影響加密設備整體性能,調研啟動勢在必行。
基於“73式”19項核心指標與實戰需求,團隊明確調研核心目標:一是對比磁芯存儲器與半導體存儲器的關鍵特性存儲容量、讀寫速度、環境適應性等);二是評估兩種存儲器與“73式”硬件架構的適配性如是否兼容晶體管電路、功耗是否符合哨所供電);三是確定性價比最優、實戰適配性最強的存儲方案,確保程序存儲穩定可靠。
調研工作由王工牽頭硬件板塊負責人,熟悉存儲模塊設計),組建4人調研小組:王工總統籌,把控調研方向)、趙工特性測試專員,負責性能數據采集)、孫工環境適配研究員,模擬極端場景測試)、新增存儲技術顧問劉工曾參與國內首台磁芯存儲器研發,提供技術支撐),確保調研專業全麵。
調研周期規劃為2個月1964.8.11964.9.30),分三階段:第一階段8.18.15)收集兩種存儲器技術資料、聯係生產廠家;第二階段8.169.20)開展特性測試與場景匹配分析;第三階段9.219.30)形成調研報告、組織方案評審,銜接後續程序固化工作。
調研啟動前,團隊梳理“73式”程序存儲核心需求:存儲容量需≥16kb含加密程序、密鑰數據、臨時緩存)、讀寫速度≥1μs次匹配矩陣運算效率)、40c至50c環境下無數據丟失、抗震動10500hz)性能達標,這些需求成為調研對比的核心依據。
二、磁芯存儲器的應用特性調研
調研小組首先聚焦磁芯存儲器當時主流存儲技術),通過走訪北京有線電廠、上海元件五廠國內磁芯存儲器主要生產廠家),收集技術參數與應用案例,重點分析五大特性。
存儲容量與擴展性:當時國產磁芯存儲器主流產品為“4kc1964型磁芯存儲器,采用4體拚接可實現16kb存儲單芯體4kb,4x4kb),完全滿足“≥16kb”需求,且最多可擴展至64kb,預留後續程序升級空間。
環境適應性與穩定性:趙工團隊在廠家實驗室開展模擬測試:40c低溫下,磁芯存儲器數據保持時間≥72小時無需供電刷新);50c高溫下,讀寫錯誤率≤0.001;10500hz震動測試後,磁芯體無物理損壞,數據完整性100,這源於磁芯鐵氧體材料)的物理穩定性,無半導體器件的溫度敏感性問題。c1964型磁芯存儲器讀寫速度為0.8μs次單次數據讀寫耗時),優於“≥1μs次”的需求,可匹配37階矩陣運算的速度;工作功耗約1516kb配置),低於邊防哨所“≤30”的單模塊功耗限額,不會增加整體供電壓力。
c1964型16kb配置單價約8000元,且北京、上海兩地廠家月產能合計達500套,供應鏈穩定無需依賴進口);此外,磁芯存儲器壽命≥5年廠家測試數據),後續維護成本低,符合“性價比最優”原則。
三、半導體存儲器的應用特性調研
調研小組同步調研半導體存儲器新興技術),通過中科院計算所、清華大學半導體教研室國內半導體存儲研發前沿機構),了解當時技術進展,對比分析五大特性,發現多項實戰適配短板。
存儲容量與成熟度:1964年國內半導體存儲器仍處實驗室研發階段,僅能生產“1kb靜態半導體存儲芯片”如清華大學研製的ss1964型),且未實現量產——要達到16kb存儲,需16片1kb芯片拚接,不僅電路複雜度高需額外設計地址譯碼電路),且芯片良率僅30導致實際成本飆升),難以滿足穩定供貨需求。
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環境適應性短板:孫工團隊開展的環境測試顯示:半導體存儲器在20c以下低溫時,晶體管pn結漏電增加,數據保持時間縮短至2小時需持續供電刷新);40c時直接無法啟動,錯誤率100;高溫50c下,讀寫錯誤率達0.1是磁芯的100倍),無法滿足高原、北方冬季等極端環境需求。
讀寫速度與功耗優勢:半導體存儲器讀寫速度優勢明顯,ss1964型達0.3μs次快於磁芯的0.8μs),工作功耗僅516kb配置),但這些優勢被環境適應性短板抵消——實戰中若因低溫無法啟動,速度再快也無實際意義。
供應鏈與成本風險:國內半導體存儲器無量產廠家,需依賴實驗室定製,16kb配置16片1kb芯片)成本約2.5萬元是磁芯的3倍),且交貨周期長達3個月磁芯僅15天);同時,關鍵材料高純矽)需進口,受國際環境影響大,存在斷供風險,不符合“供應鏈穩定”需求。
四、曆史補充與證據:存儲器特性測試檔案
1964年8月的《磁芯與半導體存儲器應用特性測試檔案》檔案號:1964001),現存於研發團隊檔案庫,包含廠家技術手冊複印件、實驗室測試數據、應用案例分析,共68頁,由趙工、孫工共同整理,是特性調研的核心依據。
檔案中“磁芯存儲器測試數據頁”8月10日)顯示:“北京有線電廠c1964型,16kb配置,40c低溫測試72小時,數據讀取對比原存儲數據,無1字節差異;震動測試10g加速度、500hz)後,地址譯碼電路正常,讀寫速度仍保持0.8μs次,錯誤率0.0008”,數據驗證磁芯穩定性。
半導體存儲器測試數據頁8月15日)記錄:“清華大學ss1964型1kb芯片,30c時數據保持時間4小時,40c時芯片引腳電壓異常從5v降至2.3v),無法完成讀寫操作;高溫50c時,1000次讀寫測試出現1次數據錯誤,錯誤率0.1”,明確半導體環境短板。
檔案中“廠家產能與成本報告”顯示:北京有線電廠1964年8月c1964型月產能120套,上海元件五廠月產能80套,合計200套,16kb配置單價8200元含安裝調試);清華大學半導體教研室明確“1kb芯片月產量僅20片,16kb定製需3個月,成本2.6萬元”,供應鏈與成本差異顯著。
檔案末尾“特性對比表”彙總:磁芯存儲器在容量擴展性、環境適應性、供應鏈、成本4項核心指標達標,半導體僅在速度、功耗2項達標,實戰適配性差距明顯,為後續選型提供量化依據。
五、實戰場景匹配分析與初步選型
8月21日9月10日,調研小組基於特性數據,結合“73式”實戰場景野戰、邊防、固定站)開展匹配分析,從三大場景驗證兩種存儲器的適用性。
野戰場景匹配移動、震動、供電不穩定):磁芯存儲器無刷新供電需求數據斷電保持≥72小時),適合野戰臨時斷電場景;抗震動性能達標500hz震動無損壞),可適配裝甲車輛行進環境;半導體存儲器需持續供電刷新低溫下2小時需補電),且震動易導致芯片焊點脫落,實戰風險高。
邊防哨所場景匹配極端低溫、供電有限):邊防哨所冬季溫度常達40c,磁芯存儲器可穩定工作,功耗15符合供電限額;半導體存儲器40c無法啟動,且需額外設計加熱模塊增加10功耗),導致總功耗超標15),不符合低功耗需求。
固定站場景匹配環境穩定、容量需求高):雖半導體速度優勢在固定站可發揮,但16kb配置需16片芯片拚接,電路複雜度增加故障率上升),且成本是磁芯的3倍,從“性價比”與“維護便利性”磁芯故障率低)考量,磁芯仍更優。
9月10日,調研小組形成初步選型結論:磁芯存儲器在實戰場景適配性、供應鏈穩定性、成本控製上全麵優於半導體存儲器,建議采用“16kc1964型)”作為“73式”程序存儲方案,半導體存儲器因技術不成熟、環境適應性差暫不選用。