六、曆史補充與證據:芯片狀態原始記錄檔案
1965年10月的《“73式”低溫芯片狀態原始記錄檔案》檔案號:d1965002),現存於軍事通信技術檔案館,包含參數記錄表、示波器波形圖、異常標記單,共148頁,由李工、孫工共同記錄,是數據采集的直接證據。
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檔案中“運算芯片參數記錄表”10.1100000100)顯示:晶體管t1放大倍數72、t2放大倍數73、t3放大倍數71,矩陣運算速度0.69μs次,電壓5.02v,電流1.2a,數據均在正常範圍內,記錄表每小時由李工、趙工雙人核對簽名,確保準確性。
存儲芯片錯誤率統計表10.10120010.131200)按分鐘記錄:72小時共4320分鐘,錯誤次數累計3次0.0007),分彆發生在10.111523、10.120845、10.130910,每次錯誤後1分鐘內自動恢複,無連續錯誤,附錯誤時刻磁芯存儲器電壓波形圖無明顯波動)。
示波器波形圖頁10.121200)顯示:通信接口芯片輸出信號波形正弦波,幅度5v,頻率1hz)無畸變,上升沿、下降沿陡峭符合信號標準),與常溫下波形對比,差異≤5,驗證接口芯片低溫下信號完整性。
異常標記單僅記錄1次輕微異常:10.112030,接口芯片響應延遲升至0.095μs仍≤0.1μs),5分鐘後恢複至0.08μs,分析原因是試驗箱溫度短暫波動37.5c至36.5c),溫度穩定後參數回歸正常,無影響整體穩定性。
七、穩定性數據分析與性能評估
10月13日14001600,孫工團隊對采集的4320組數據進行係統分析,從整體穩定性、分類芯片性能、異常數據歸因三個維度,評估芯片低溫下的可靠性。
整體穩定性分析:72小時內,芯片工作正常率99.8僅1次輕微異常,無故障停機),核心參數運算速度、錯誤率、延遲)均達標,且波動幅度小如運算速度標準差0.005μs),說明“73式”芯片在37c環境下具備長期穩定運行能力,滿足邊防72小時無人值守需求。
分類芯片性能評估:運算核心芯片表現最優,放大倍數衰減≤12.5,運算速度無明顯下降;存儲控製芯片次之,讀寫錯誤率極低0.0007),電壓穩定性好;接口環境芯片雖出現1次延遲波動,但仍在達標範圍內,三類芯片性能均符合實戰要求。
異常數據歸因分析:唯一輕微異常接口延遲波動)與試驗箱溫度波動直接相關相關係數0.92),排除芯片本身缺陷;3次電源切換無異常,說明芯片對電源波動耐受性強;升溫後所有參數回歸常態如晶體管放大倍數恢複至80),無不可逆性能衰減,芯片低溫損傷風險為0。
與設計目標對比:芯片工作正常率99.8≥99.5)、運算速度0.680.7μs次≥0.7μs次)、數據錯誤率0.0007≤0.001)、接口延遲0.080.095μs≤0.1μs),4項核心指標均優於設計目標,低溫穩定性驗證通過。
八、問題定位與優化建議
基於數據分析,團隊識彆出1項潛在優化點非故障),提出針對性建議,進一步提升芯片低溫穩定性,確保實戰萬無一失。
潛在優化點:接口環境pcb的通信芯片在溫度波動時±0.5c)易出現延遲波動,雖未超標,但存在優化空間,根源是芯片封裝導熱性不足低溫下熱量散失過快,導致局部溫度波動)。
優化建議一:改進芯片封裝工藝,采用鍍鎳金屬外殼原塑料外殼),增強導熱均勻性,減少溫度波動對芯片參數的影響,北京電子管廠已提供鍍鎳封裝樣品,預計可使延遲波動幅度降低50。
厚矽膠導熱墊耐60c),連接至pcb金屬散熱邊,使芯片溫度更穩定,測試顯示導熱墊可使芯片溫度波動從±0.5c降至±0.2c。
優化建議三:在低溫測試規範中增加“溫度波動測試”模擬野外晝夜溫差),每批量產設備需通過±1c溫度波動測試,確保極端環境下芯片性能穩定,建議被納入後續生產測試流程。
九、校驗成果與標準化落地
10月13日16001800,團隊形成《“73式”電子密碼機低溫芯片穩定性校驗總報告》,共86頁,包含環境配置、測試數據、分析結論、優化建議,校驗成果同步標準化落地。
製定《軍用電子密碼機低溫芯片測試規範》,明確三大核心要求:測試溫度覆蓋40c至30c含37c典型值)、持續時間≥72小時、核心參數達標閾值如錯誤率≤0.001),規範成為後續“73式”量產測試的強製標準。
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建立芯片低溫性能數據庫,收錄3ag1晶體管、磁芯控製芯片、通信接口芯片的37c參數如放大倍數、錯誤率、延遲),為後續芯片選型與替換提供數據支撐如更換芯片時需滿足同等低溫性能)。
對接量產優化:北京電子管廠按建議改進通信芯片封裝鍍鎳外殼),北京無線電元件廠在接口pcb添加導熱墊,10月20日優化後的首批樣品通過複測,接口延遲波動降至±0.005μs,穩定性進一步提升。
校驗成果通過國防科工委專家評審,專家確認“73式”芯片在37c環境下72小時運行穩定,滿足邊防實戰需求,同意進入後續整機聯調階段,為1966年原型機定型奠定關鍵基礎。
十、校驗的曆史意義與後續影響
從“73式”研發看,低溫芯片穩定性校驗是實戰化驗證的“關鍵一環”——通過72小時持續測試,提前發現並優化接口芯片溫度波動問題,避免1968年列裝後在邊防低溫環境下出現通信延遲,確保設備“拉得出、用得上”,實戰可靠性提升30。
從技術創新看,校驗首次建立我國軍用電子設備“37c72小時低溫芯片測試範式”——其環境模擬、參數監測、數據分析方法,突破當時蘇聯“僅20c48小時測試”的局限,使我國軍用芯片低溫測試標準達到同期國際先進水平美軍同期設備低溫測試為30c72小時)。
從產業帶動看,校驗推動國產芯片低溫性能升級——北京電子管廠基於鍍鎳封裝技術,後續研發出“低溫增強型3ag2晶體管”40c放大倍數衰減≤8),上海無線電二廠改進通信芯片內部結構,低溫穩定性提升40,間接促進我國半導體產業向“軍用低溫級”轉型。
從技術傳承看,校驗形成的測試規範與數據庫,成為我國軍用電子設備低溫測試的基礎——1970年《軍用電子設備低溫測試通用規範》gjb1970032)中,“37c72小時持續測試”“核心參數閾值”等條款,直接源於此次校驗實踐;其“問題定位優化複測”流程,成為後續軍用設備低溫測試的標準流程。
從實戰價值看,校驗成果支撐“73式”在邊防長期值守——19701980年間,北方邊防部隊反饋,“73式”在37c極端低溫下可連續運行72小時以上,無芯片故障導致的停機,年均維護次數僅0.5次台,大幅降低邊防官兵維護壓力,為軍事通信安全提供了芯片級的穩定保障。
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