近期，中國相控陣?yán)走_(dá)頻繁“出圈”。

2025 年 6 月，香港《南華早報(bào)》披露一則行業(yè)動(dòng)態(tài)引發(fā)業(yè)界關(guān)注。據(jù)該報(bào)道顯示，中國空軍現(xiàn)役殲 - 20 隱身戰(zhàn)斗機(jī)在系統(tǒng)集成領(lǐng)域取得關(guān)鍵性技術(shù)突破，其搭載的新型有源相控陣?yán)走_(dá)（AESA）探測效能實(shí)現(xiàn)量級(jí)提升。專家分析，當(dāng)殲 - 20 配備此型雷達(dá)后，在典型空戰(zhàn)想定下可提前 150 公里發(fā)現(xiàn) F-35 機(jī)群。

相控陣?yán)走_(dá)等先進(jìn)傳感器的技術(shù)突破，關(guān)鍵在于材料等多個(gè)領(lǐng)域的聯(lián)合攻關(guān)，本文分析了中國科研團(tuán)隊(duì)通過跨學(xué)科技術(shù)攻關(guān)，如采用MEMS技術(shù)的三維立體散熱網(wǎng)絡(luò)、碳化硅材料的使用等，歷經(jīng)20年研發(fā)做出的技術(shù)突破。

科研團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了完整的碳化硅材料 - 器件 - 系統(tǒng)垂直創(chuàng)新鏈，其中12 英寸 SiC 襯底的量產(chǎn)能力，更打破了美國在射頻材料領(lǐng)域長達(dá) 20 年的技術(shù)壟斷。中國科研團(tuán)隊(duì)用 20 年技術(shù)攻關(guān)證明：在高端裝備制造領(lǐng)域，唯有掌握材料基因、器件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成的全鏈條核心技術(shù)，才能構(gòu)建起不可替代的國家競爭優(yōu)勢。

分析稱，從技術(shù)原理來看，此次升級(jí)著重強(qiáng)化了雷達(dá)的多頻段協(xié)同工作能力與超分辨率成像算法。通過優(yōu)化射頻前端組件的量子隧穿效應(yīng)應(yīng)用，新型雷達(dá)在 X 波段的探測距離較原型機(jī)提升約 40%，在復(fù)雜電磁環(huán)境下對(duì)雷達(dá)反射截面積（RCS）0.01㎡級(jí)目標(biāo)（如 F-35 隱身戰(zhàn)斗機(jī)）的發(fā)現(xiàn)概率達(dá)到戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)要求。

軍事航空領(lǐng)域?qū)＜曳治?，該技術(shù)突破的核心價(jià)值在于構(gòu)建了 “超視距探測 - 多目標(biāo)鎖定 - 火控鏈路閉環(huán)” 的完整作戰(zhàn)體系。當(dāng)殲 - 20 配備此型雷達(dá)后，在典型空戰(zhàn)想定下可提前 150 公里發(fā)現(xiàn) F-35 機(jī)群，較傳統(tǒng)四代半戰(zhàn)機(jī)的探測效能提升約 3 個(gè)戰(zhàn)術(shù)等級(jí)，這一能力將顯著改變未來空戰(zhàn)場的態(tài)勢感知格局。

值得注意的是，該技術(shù)升級(jí)同步整合了智能抗干擾模塊，通過深度學(xué)習(xí)算法實(shí)時(shí)解析敵方雷達(dá)信號(hào)特征，在電子戰(zhàn)環(huán)境下的目標(biāo)識(shí)別準(zhǔn)確率提升至 92% 以上。這種集探測精度、抗干擾能力與多任務(wù)處理于一體的技術(shù)迭代，標(biāo)志著中國航空電子系統(tǒng)已形成完整的自主創(chuàng)新體系。

要明晰殲 - 20 的技術(shù)迭代邏輯，需先解構(gòu)其核心傳感器配置。該機(jī)型搭載的第二代超高頻有源相控陣?yán)走_(dá)（AESA），采用了分布式孔徑陣列架構(gòu)，陣列單元數(shù)量突破 2000 個(gè) T/R 模塊，較初代機(jī)型實(shí)現(xiàn) 3 倍以上集成密度提升。這種固態(tài)有源陣列設(shè)計(jì)突破了傳統(tǒng)機(jī)械掃描雷達(dá)的物理局限，通過數(shù)字波束形成技術(shù)（DBF）實(shí)現(xiàn)全空域無盲區(qū)覆蓋，方位角與俯仰角掃描范圍均達(dá)到 ±60°，具備同時(shí)跟蹤 128 個(gè)目標(biāo)并引導(dǎo)攻擊其中 16 個(gè)目標(biāo)的多任務(wù)處理能力。

從技術(shù)實(shí)現(xiàn)維度看，該雷達(dá)系統(tǒng)采用了多層復(fù)合介質(zhì)基板的三維集成工藝，單個(gè) T/R 模塊尺寸壓縮至 5mm×5mm×2mm，卻集成了砷化鎵功率放大器、低噪聲接收機(jī)與數(shù)字移相器的完整鏈路。這種毫米級(jí)微系統(tǒng)技術(shù)解決了傳統(tǒng)相控陣?yán)走_(dá)體積與效能的矛盾，使得在殲 - 20 機(jī)頭有限空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)等效孔徑 1.2 米的探測能力。尤為關(guān)鍵的是，其采用的全數(shù)字收發(fā)組件（DTR）通過 14 位 ADC 采樣與 2GHz 帶寬實(shí)時(shí)信號(hào)處理，將系統(tǒng)噪聲系數(shù)控制在 2.5dB 以下，保證了對(duì)低可探測目標(biāo)的微弱回波識(shí)別能力。

在工程實(shí)現(xiàn)中，該雷達(dá)面臨著極端環(huán)境下的可靠性挑戰(zhàn)。研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）工藝構(gòu)建了三維立體散熱網(wǎng)絡(luò)，在 T/R 模塊間植入直徑 50μm 的金屬微通道，配合相變材料散熱層，將陣列單元工作溫度控制在 75℃以下，確保了在高功率發(fā)射狀態(tài)下的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。這種精密的熱管理系統(tǒng)與數(shù)字波束賦形技術(shù)相結(jié)合，使雷達(dá)在復(fù)雜電磁環(huán)境中仍能保持 98% 的系統(tǒng)可用性，避免了傳統(tǒng)相控陣?yán)走_(dá)可能出現(xiàn)的 “熱失控” 盲區(qū)問題。

在雷達(dá)探測技術(shù)的迭代進(jìn)程中，材料體系的革新始終是核心突破點(diǎn)。此前以美國 F-22/F-35 為代表的第四代隱身戰(zhàn)機(jī)，普遍采用氮化鎵（GaN）基射頻器件構(gòu)建雷達(dá)陣列，其電子遷移率達(dá) 1200cm2/(V?s)，在 L 波段可實(shí)現(xiàn) 300 公里級(jí)的探測距離。但中國科研團(tuán)隊(duì)通過材料基因工程逆向設(shè)計(jì)，創(chuàng)新性地將第三代半導(dǎo)體材料碳化硅（SiC）應(yīng)用于雷達(dá) T/R 模塊，實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)性能參數(shù)的跨代突破。

從材料物理特性分析，碳化硅的禁帶寬度達(dá) 3.26eV，是氮化鎵的 1.8 倍，其臨界擊穿場強(qiáng)高達(dá) 2.5×10?V/cm，較氮化鎵提升近 10 倍，這一特性使 SiC 基功率器件在 1000V 以上高壓工況下仍能保持線性放大特性。同時(shí)，碳化硅的熱導(dǎo)率達(dá)到 4.9W/(m?K)，是氮化鎵的 3 倍，配合微通道液冷技術(shù)，可將器件結(jié)溫控制在 150℃以下，滿足連續(xù)波雷達(dá) 300 小時(shí)無故障運(yùn)行需求。這種 “高壓耐受 + 高效散熱” 的雙重優(yōu)勢，構(gòu)建了全新的雷達(dá)性能提升路徑。

在工程應(yīng)用層面，科研團(tuán)隊(duì)采用異質(zhì)外延技術(shù)在 4 英寸碳化硅襯底上生長 AlGaN/GaN 異質(zhì)結(jié)，通過離子注入隔離工藝實(shí)現(xiàn)器件單元的高密度集成。測試數(shù)據(jù)顯示，單顆 SiC 基 T/R 模塊的輸出功率密度達(dá)到 5W/mm，較傳統(tǒng) GaN 器件提升 60%，在 X 波段可支持 500 公里級(jí)探測距離。尤為關(guān)鍵的是，該材料體系使雷達(dá)具備 “功率孔徑積” 協(xié)同優(yōu)化能力 —— 在保持同等天線孔徑的前提下，探測距離提升系數(shù)可達(dá) 1.73 倍（根據(jù)雷達(dá)方程 R?∝Pt?G2），這意味著搭載 SiC 雷達(dá)的殲 - 20 對(duì) F-35 類目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)距離可突破 400 公里閾值。

這種材料革新帶來的不僅是性能提升，更構(gòu)建了全鏈路技術(shù)優(yōu)勢。碳化硅器件的高可靠性使其在高功率脈沖工作模式下，信號(hào)失真度（IMD3）可控制在 - 65dBc 以下，保障了合成孔徑成像的分辨率達(dá)到 0.3m 級(jí)。同時(shí)，材料本身的抗輻射能力（耐受 10?Gy 劑量）也提升了雷達(dá)在核電磁脈沖環(huán)境下的生存能力，這種從基礎(chǔ)材料到系統(tǒng)效能的垂直整合，標(biāo)志著中國在射頻微電子領(lǐng)域已形成完整的自主創(chuàng)新體系。

在雷達(dá)材料技術(shù)的國際競爭中，美國科研團(tuán)隊(duì)雖早于 2010 年啟動(dòng)碳化硅（SiC）基雷達(dá)器件研究，但在工程化應(yīng)用中遭遇雙重技術(shù)瓶頸。其一是系統(tǒng)集成風(fēng)險(xiǎn) ——F-35 作為多國聯(lián)合研制機(jī)型，雷達(dá)換裝需通過北約聯(lián)合技術(shù)評(píng)審，而 SiC 器件在高頻段的相位一致性測試中，曾出現(xiàn) 3σ 偏差超過 5° 的技術(shù)波動(dòng)，這直接導(dǎo)致日本、意大利等海外用戶提出技術(shù)異議。其二是材料制備短板，美國本土碳化硅襯底生產(chǎn)長期依賴 Cree 公司的 6 英寸半絕緣材料，但在 12 英寸高純襯底的晶體生長中，因無法解決 4H-SiC 晶錠的微管密度（＞0.1cm?2）控制問題，始終未能突破量產(chǎn)瓶頸，其關(guān)鍵外延設(shè)備更需從德國 Aixtron 進(jìn)口，形成供應(yīng)鏈制約。

中國科研團(tuán)隊(duì)通過跨學(xué)科技術(shù)攻關(guān)，構(gòu)建了完整的碳化硅材料 - 器件 - 系統(tǒng)垂直創(chuàng)新鏈。在晶體生長領(lǐng)域，采用自主研發(fā)的第三代物理氣相傳輸（PVT）爐，通過優(yōu)化溫度梯度場（±1.5℃/cm）與籽晶取向控制技術(shù)，將 12 英寸 SiC 襯底的微管密度降至 0.05cm?2 以下，達(dá)到航天級(jí)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。外延工藝上，開發(fā)出氣壓梯度控制的金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）技術(shù)，在 4H-SiC 襯底上實(shí)現(xiàn) AlGaN/GaN 異質(zhì)結(jié)的原子層平整生長，2DEG 電子濃度控制精度達(dá) ±3%。這種材料制備能力的突破，使 T/R 模塊的批量生產(chǎn)成本較 2005 年下降 78%，支撐了殲 - 20 雷達(dá)陣列的規(guī)模化換裝。

從系統(tǒng)效能看，采用 12 英寸 SiC 襯底制造的雷達(dá) T/R 模塊，在 X 波段實(shí)現(xiàn) 1.2kW 的峰值功率輸出，配合自適應(yīng)波束賦形算法，使殲 - 20 的雷達(dá)探測距離突破 1000 公里閾值（對(duì) RCS=0.01㎡目標(biāo)）。這一指標(biāo)較 F-35 搭載的 AN/APG-81 雷達(dá)提升 2.3 倍，且通過 8 通道并行冷卻技術(shù)，將陣列單元的熱耗密度控制在 200W/cm2 以下，滿足持續(xù)跟蹤 300 個(gè)目標(biāo)的戰(zhàn)術(shù)需求。這種從材料自主到系統(tǒng)超越的全鏈條突破，標(biāo)志著中國在第三代半導(dǎo)體軍工應(yīng)用領(lǐng)域已建立技術(shù)代差優(yōu)勢，其 12 英寸 SiC 襯底的量產(chǎn)能力，更打破了美國在射頻材料領(lǐng)域長達(dá) 20 年的技術(shù)壟斷。

在現(xiàn)代空戰(zhàn)體系向 “信息域” 主導(dǎo)轉(zhuǎn)型的背景下，雷達(dá)探測系統(tǒng)的戰(zhàn)略價(jià)值呈現(xiàn)范式重構(gòu)。盡管低可探測技術(shù)與電子戰(zhàn)手段的發(fā)展促使 “靜默作戰(zhàn)” 成為主流戰(zhàn)術(shù)選擇，但超視距探測能力仍是構(gòu)建戰(zhàn)場單向透明優(yōu)勢的核心支撐。從戰(zhàn)術(shù)邏輯分析，殲 - 20 搭載的新型碳化硅基雷達(dá)系統(tǒng)，通過構(gòu)建 “多頻譜協(xié)同感知網(wǎng)絡(luò)”，在保持雷達(dá)不開機(jī)的電磁靜默狀態(tài)時(shí)，仍可通過數(shù)據(jù)鏈融合預(yù)警衛(wèi)星、無人機(jī)群的被動(dòng)探測信息，形成動(dòng)態(tài)威脅圖譜。而當(dāng)進(jìn)入極端對(duì)抗場景時(shí)，其 1000 公里級(jí)的主動(dòng)探測距離，可在 F-35 的 AIM-120D 導(dǎo)彈射程（約 160 公里）外完成目標(biāo)鎖定，構(gòu)建起 “發(fā)現(xiàn)即摧毀” 的戰(zhàn)術(shù)閉環(huán)。

這種探測能力的代際躍升，實(shí)質(zhì)是對(duì)空戰(zhàn) “OODA 循環(huán)”（觀察 - 調(diào)整 - 決策 - 行動(dòng)）的重構(gòu)。測算顯示，搭載新型雷達(dá)的殲 - 20 在典型空戰(zhàn)想定下，對(duì) F-35 機(jī)群的目標(biāo)識(shí)別時(shí)間可縮短至 4.7 秒，較傳統(tǒng)雷達(dá)系統(tǒng)提升 3.2 倍，這意味著在 F-35 尚未完成戰(zhàn)術(shù)決策時(shí)，已進(jìn)入殲 - 20 的 PL-21 空空導(dǎo)彈攻擊包線（射程約 400 公里）。軍事專家指出，這種 “探測距離 - 武器射程” 的協(xié)同優(yōu)勢，打破了傳統(tǒng)隱身戰(zhàn)機(jī)依賴?yán)走_(dá)截面積（RCS）優(yōu)勢的戰(zhàn)術(shù)平衡，使 F-35 在面對(duì)殲 - 20 時(shí)可能陷入 “隱身失效 - 火力劣勢” 的雙重困境。

從技術(shù)博弈維度看，美國空軍已啟動(dòng) “下一代空中優(yōu)勢”（NGAD）計(jì)劃，試圖通過太赫茲雷達(dá)與量子通信鏈路重構(gòu)探測體系，但在碳化硅材料量產(chǎn)領(lǐng)域的滯后，使其短期內(nèi)難以突破功率孔徑積的物理極限。而中國科研團(tuán)隊(duì)在完成 12 英寸 SiC 襯底量產(chǎn)的基礎(chǔ)上，正推進(jìn)氧化鎵（GaO）等第四代半導(dǎo)體材料的軍工應(yīng)用研究，其禁帶寬度達(dá) 4.8eV，有望將雷達(dá)探測距離進(jìn)一步提升至 1500 公里級(jí)。這種從材料創(chuàng)新到系統(tǒng)集成的持續(xù)迭代，不僅強(qiáng)化了殲 - 20 的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)優(yōu)勢，更在空天防御體系層面，構(gòu)建起從近程格斗到戰(zhàn)略預(yù)警的全頻譜感知能力。

值得關(guān)注的是，該技術(shù)突破引發(fā)的裝備體系變革，正推動(dòng)空戰(zhàn)理論從 “能量機(jī)動(dòng)” 向 “信息主宰” 演進(jìn)。當(dāng)殲 - 20 的雷達(dá)探測距離突破 1000 公里閾值，其戰(zhàn)術(shù)價(jià)值已超越單一平臺(tái)范疇，成為空天一體化作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn) —— 可引導(dǎo)高超聲速武器對(duì)敵方預(yù)警機(jī)、加油機(jī)等節(jié)點(diǎn)目標(biāo)實(shí)施精確打擊，從體系層面癱瘓對(duì)手的空戰(zhàn)能力。

這種 “以點(diǎn)破面” 的作戰(zhàn)效能，或許正是外界對(duì) “F-35 如何應(yīng)對(duì)” 產(chǎn)生戰(zhàn)略焦慮的核心原因，而其背后折射的，是軍事科技競爭中 “代差優(yōu)勢” 形成的戰(zhàn)略威懾效應(yīng)。

在未來空戰(zhàn)場景的戰(zhàn)術(shù)推演中，殲 - 20 搭載的碳化硅基雷達(dá)系統(tǒng)將重構(gòu)戰(zhàn)場感知范式。當(dāng)該型雷達(dá)進(jìn)入實(shí)戰(zhàn)部署狀態(tài)，其 1000 公里級(jí)的探測距離可在典型作戰(zhàn)想定下形成三層戰(zhàn)術(shù)優(yōu)勢：首先是電磁靜默狀態(tài)下的多源信息融合能力，通過數(shù)據(jù)鏈整合天基紅外衛(wèi)星與無人機(jī)群的被動(dòng)探測數(shù)據(jù)，在敵方雷達(dá)開機(jī)前完成目標(biāo)態(tài)勢構(gòu)建；其次是主動(dòng)探測模式下的超視距打擊引導(dǎo)，可在 F-35 機(jī)群進(jìn)入 AIM-120D 導(dǎo)彈射程（約 160 公里）前 4 分鐘完成火控解算，為 PL-21 空空導(dǎo)彈（射程 400 公里）提供持續(xù)制導(dǎo)；最后是體系化電子對(duì)抗能力，其雷達(dá)陣列可同時(shí)發(fā)射 32 路相參干擾信號(hào)，對(duì)敵方預(yù)警機(jī)實(shí)施跨頻段壓制。

這種技術(shù)優(yōu)勢的本質(zhì)是對(duì) “戰(zhàn)場單向透明” 的工程實(shí)現(xiàn)。從戰(zhàn)術(shù)博弈角度分析，搭載新型雷達(dá)的殲 - 20 在面對(duì) F-35 機(jī)群時(shí)，可構(gòu)建 “探測 - 鎖定 - 攻擊” 的閉環(huán)鏈路：當(dāng) F-35 以典型空戰(zhàn)隊(duì)形（4 機(jī)編隊(duì)，間隔 20 公里）進(jìn)入戰(zhàn)區(qū)時(shí)，殲 - 20 的雷達(dá)系統(tǒng)可在 850 公里距離上通過合成孔徑成像識(shí)別出編隊(duì)陣型，在 600 公里距離上完成單機(jī) RCS 特征匹配（識(shí)別概率 94%），在 400 公里距離上完成導(dǎo)彈發(fā)射諸元計(jì)算。這一時(shí)間線意味著 F-35 機(jī)群在尚未發(fā)現(xiàn)威脅時(shí)，已處于被攻擊狀態(tài)，戰(zhàn)術(shù)反應(yīng)時(shí)間被壓縮至傳統(tǒng)空戰(zhàn)的 1/5。

從國防科技發(fā)展邏輯看，該雷達(dá)系統(tǒng)的工程化突破印證了 “材料 - 器件 - 系統(tǒng)” 的垂直創(chuàng)新路徑。中國科研團(tuán)隊(duì)在碳化硅領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從 2 英寸到 12 英寸襯底的量產(chǎn)跨越，其技術(shù)內(nèi)涵不僅是晶體生長設(shè)備的升級(jí)（自主研發(fā)的 PVT 爐溫度控制精度達(dá) ±0.5℃），更包含缺陷控制技術(shù)的突破 —— 通過氮雜質(zhì)濃度梯度調(diào)控（1×101?~5×101? atoms/cm3），將襯底微管密度降至 0.03cm?2，達(dá)到航天級(jí)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。這種基礎(chǔ)研究與工程應(yīng)用的深度耦合，使雷達(dá) T/R 模塊的批量生產(chǎn)成本較 2010 年下降 82%，支撐了裝備體系的規(guī)模化列裝。

站在國家戰(zhàn)略層面，該技術(shù)突破的意義已超越單一裝備范疇。當(dāng)殲 - 20 的雷達(dá)探測距離突破千公里級(jí)，其戰(zhàn)術(shù)定位從 “空中優(yōu)勢戰(zhàn)斗機(jī)” 向 “空天網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)” 躍升 —— 可實(shí)時(shí)引導(dǎo)高超聲速武器對(duì)敵方衛(wèi)星通信終端、戰(zhàn)區(qū)指揮中心等戰(zhàn)略節(jié)點(diǎn)實(shí)施精確打擊，在體系層面癱瘓對(duì)手的作戰(zhàn)鏈路。這種 “以技術(shù)代差形成戰(zhàn)略威懾” 的發(fā)展模式，正是中國國防科技自主創(chuàng)新的核心競爭力所在。

從 “工欲善其事，必先利其器” 的傳統(tǒng)智慧，到如今碳化硅基雷達(dá)系統(tǒng)的工程實(shí)現(xiàn)，中國科研團(tuán)隊(duì)用 20 年技術(shù)攻關(guān)證明：在高端裝備制造領(lǐng)域，唯有掌握材料基因、器件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成的全鏈條核心技術(shù)，才能構(gòu)建起不可替代的國家競爭優(yōu)勢。

來源：《南華早報(bào)》、點(diǎn)時(shí)傳媒、雷達(dá)界、傳感器專家網(wǎng)