擊敗對(duì)手的關(guān)鍵？尋找并利用差異化優(yōu)勢(shì)。

說(shuō)起來(lái)容易做起來(lái)難。畢竟，從戰(zhàn)場(chǎng)、武器裝備到輔助設(shè)備，整個(gè)環(huán)境都在不斷演變。因此，今天的戰(zhàn)場(chǎng)更像是快節(jié)奏、高分辨率的視頻游戲，而不是歷史戰(zhàn)場(chǎng)。簡(jiǎn)而言之，戰(zhàn)爭(zhēng)已經(jīng)數(shù)字化，而且隨著數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的數(shù)字空間繼續(xù)滲透到我們的現(xiàn)實(shí)中，這種趨勢(shì)只會(huì)加劇。

在數(shù)字世界中，收集、分析和使用所有類(lèi)型數(shù)據(jù)的速度，通常會(huì)對(duì)結(jié)果造成重大影響。“在現(xiàn)代和未來(lái)的戰(zhàn)場(chǎng)中，是否能夠快速做出正確的決定存在巨大的區(qū)別，”洛克希德馬丁公司高級(jí)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的高級(jí)研究工程師兼項(xiàng)目經(jīng)理邁克爾霍夫（Michael Hoff，senior research engineer and program manager for Lockheed Martin’s Advanced Technology Laboratories）說(shuō)?！耙虼耍⊙訒r(shí)的流程平臺(tái)使觀察（Observe）、定位（Orient）、決定（Decide）、行動(dòng)（Act，“OODA”） 循環(huán)能夠更快地運(yùn)轉(zhuǎn)。”

今天的設(shè)備依賴(lài)于一系列系統(tǒng)（雷達(dá)、通訊等）來(lái)引導(dǎo)飛機(jī)、繪制飛行路線圖和管理通信系統(tǒng)。目前，推動(dòng)這些應(yīng)用的核心技術(shù)是用于通信和傳感的定向光束。當(dāng)然，更高保真度的應(yīng)用程序（higher-fidelity applications）需要多功能傳感器以及大帶寬通訊的能力，以獲得及時(shí)、可操作的洞察力。各種防御平臺(tái)都需要傳輸和處理不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)量，同時(shí)最大限度地提高效率和減小時(shí)延。超越傳統(tǒng)的電氣互聯(lián)技術(shù)。

“著眼于響應(yīng)未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)需求的下一代平臺(tái)概念，數(shù)據(jù)量的增長(zhǎng)速度沒(méi)有任何放緩的跡象，”霍夫說(shuō)。“隨著戰(zhàn)場(chǎng)上數(shù)據(jù)的復(fù)雜性和數(shù)量不斷增加，更快的決策制定至關(guān)重要。利用 Ayar Labs 的光學(xué) I/O 解決方案的新型傳感平臺(tái)在國(guó)防部應(yīng)用中非常重要，可以捕獲、數(shù)字化、傳輸和處理光譜信息?！?/p>

洛克希德馬丁公司正與 Ayar Labs 合作開(kāi)發(fā)多芯片封裝 （multichip package，MCP） 解決方案，將高密度、高效的光學(xué) I/O 小芯片（chiplets）與射頻 （RF） 處理設(shè)備放置在同一微電子封裝中。Ayar Labs 的 TeraPHY 光學(xué) I/O 小芯片和 SuperNova 光源的開(kāi)發(fā)和集成，使得整個(gè)平臺(tái)更快、更高效、更可靠的數(shù)據(jù)傳輸。操作人員利用相控陣孔徑（phased-array apertures）連接系統(tǒng)，做出更明智、更快速的決策。

這個(gè)系統(tǒng)如何工作？

Ayar Labs 的光學(xué) I/O 解決方案使用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的高產(chǎn)量、高性價(jià)比的硅處理技術(shù)，開(kāi)發(fā)高速、高密度、低功率光學(xué)互連 CMOS“小芯片”和多波長(zhǎng)激光器，以取代傳統(tǒng)的基于電的輸入/輸出?！癟eraPHY 小芯片是第一個(gè)單片封裝光學(xué) I/O 小芯片，消除了傳統(tǒng)基于電子系統(tǒng)中的瓶頸問(wèn)題。TeraPHY 光學(xué) I/O 小芯片與多波長(zhǎng)光源 SuperNova 相結(jié)合，以標(biāo)準(zhǔn)電氣 I/O 1/10的功率，提供高達(dá) 1000 倍的帶寬效果，并使 ASIC 能夠在很寬的距離范圍內(nèi)（從毫米到兩公里）相互通信。

Ayar Labs 首席執(zhí)行官 Charlie Wuischpard 說(shuō)：“TeraPHY 光學(xué) I/O 小芯片使用微環(huán)來(lái)調(diào)制 SuperNova 激光器，將電子數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為光的形式進(jìn)行傳輸。這個(gè)過(guò)程極大地?cái)U(kuò)展了帶寬，使數(shù)百個(gè)芯片上的設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)突破性的密度、節(jié)能和改進(jìn)的性能?！?/p>

這些多功能感官系統(tǒng)還創(chuàng)建了一個(gè)可重構(gòu)的架構(gòu)（reconfigurable architecture）?！霸谝郧暗脑O(shè)計(jì)中，平臺(tái)只有一個(gè)一對(duì)一的傳感器——不提供可重構(gòu)性，”Hoff 說(shuō)。“擁有一個(gè)可重新配置的系統(tǒng)好處很多，比如需要訪問(wèn)頻譜，可以讓系統(tǒng)隨時(shí)使用當(dāng)時(shí)需要的傳感器。同時(shí)，Ayar Labs 的光學(xué) I/O 解決方案也具備高帶寬路由互連的功能。”

此類(lèi)技術(shù)也適用于云/數(shù)據(jù)中心、電信、HPC/AI、智能邊緣等多種應(yīng)用。Wuischpard 說(shuō)：“這項(xiàng)技術(shù)的基本功能同樣適用于這些應(yīng)用：以更高的帶寬、更低的延時(shí)和功耗在微芯片之間傳輸數(shù)據(jù)。”從軍事角度來(lái)看，支持光學(xué) I/O 的潛在應(yīng)用包括與軌道飛行器的地對(duì)空通信、相控陣?yán)走_(dá)和通信系統(tǒng)、無(wú)人駕駛飛機(jī)系統(tǒng)、互連衛(wèi)星之間的通信，以及其他應(yīng)用（比如：航空行業(yè)擁擠空域的空中交通管制系統(tǒng)）。

項(xiàng)目實(shí)施的障礙

（1）同步和高速：在構(gòu)建聚合相控陣系統(tǒng)（converged phased-array system）時(shí)同時(shí)存在許多挑戰(zhàn)?！笆紫龋笊漕l組件滿足高敏捷性的訪問(wèn)頻譜”，Hoff 說(shuō)?！叭缓螅鸵焖傧屠斫膺@些信息所需的數(shù)字處理；最后，傳感器和處理資源之間的數(shù)據(jù)傳輸，這可能導(dǎo)致低延遲信息流?！笨傊y題很多。

（2）環(huán)境惡劣：在航空航天和國(guó)防應(yīng)用領(lǐng)域存在特殊的要求，包括極端溫度、輻射環(huán)境和電子戰(zhàn) （EW） 干擾。對(duì)于技術(shù)優(yōu)劣勢(shì)的權(quán)衡普遍存在于電子設(shè)計(jì)中?！霸诤娇蘸教扉_(kāi)發(fā)中，尺寸、重量和功率 （SWaP） 是許多設(shè)計(jì)問(wèn)題的核心，之間存在不少的矛盾點(diǎn)。減小組件的尺寸和重量并最大限度地降低功耗是現(xiàn)代航空航天運(yùn)營(yíng)的戰(zhàn)略和后勤要求，”Wuischpard 說(shuō)。

（3）新技術(shù)與未淘汰技術(shù)的融合：下一代技術(shù)與目前已經(jīng)在國(guó)防領(lǐng)域部署的許多遺留設(shè)備相結(jié)合也存在挑戰(zhàn)?！癛FIC（射頻集成電路）和數(shù)字信號(hào)處理單元 （DSP） 等傳統(tǒng)組件可以繼續(xù)使用，”Wuischpard 說(shuō)。“增加的光學(xué)收發(fā)器，將使來(lái)自傳感器陣列的數(shù)據(jù)一起處理?！?/p>

部署基于光學(xué) I/O 的傳感系統(tǒng)是一個(gè)包含多個(gè)階段的長(zhǎng)期計(jì)劃。而且因?yàn)樗穷A(yù)研項(xiàng)目，所以并沒(méi)有嚴(yán)格的部署時(shí)間表。但目前的計(jì)劃是在 2024 年完成工作，并將其過(guò)渡到洛克希德馬丁公司的各個(gè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域。審核編輯：郭婷