近期，中國相控陣雷達頻繁“出圈”。

2025 年 6 月，香港《南華早報》披露一則行業動態引發業界關注。據該報道顯示，中國空軍現役殲 - 20 隱身戰斗機在系統集成領域取得關鍵性技術突破，其搭載的新型有源相控陣雷達（AESA）探測效能實現量級提升。專家分析，當殲 - 20 配備此型雷達后，在典型空戰想定下可提前 150 公里發現 F-35 機群。

相控陣雷達等先進傳感器的技術突破，關鍵在于材料等多個領域的聯合攻關，本文分析了中國科研團隊通過跨學科技術攻關，如采用MEMS技術的三維立體散熱網絡、碳化硅材料的使用等，歷經20年研發做出的技術突破。

科研團隊構建了完整的碳化硅材料 - 器件 - 系統垂直創新鏈，其中12 英寸 SiC 襯底的量產能力，更打破了美國在射頻材料領域長達 20 年的技術壟斷。中國科研團隊用 20 年技術攻關證明：在高端裝備制造領域，唯有掌握材料基因、器件設計、系統集成的全鏈條核心技術，才能構建起不可替代的國家競爭優勢。

分析稱，從技術原理來看，此次升級著重強化了雷達的多頻段協同工作能力與超分辨率成像算法。通過優化射頻前端組件的量子隧穿效應應用，新型雷達在 X 波段的探測距離較原型機提升約 40%，在復雜電磁環境下對雷達反射截面積（RCS）0.01㎡級目標（如 F-35 隱身戰斗機）的發現概率達到戰術指標要求。

軍事航空領域專家分析，該技術突破的核心價值在于構建了 “超視距探測 - 多目標鎖定 - 火控鏈路閉環” 的完整作戰體系。當殲 - 20 配備此型雷達后，在典型空戰想定下可提前 150 公里發現 F-35 機群，較傳統四代半戰機的探測效能提升約 3 個戰術等級，這一能力將顯著改變未來空戰場的態勢感知格局。

值得注意的是，該技術升級同步整合了智能抗干擾模塊，通過深度學習算法實時解析敵方雷達信號特征，在電子戰環境下的目標識別準確率提升至 92% 以上。這種集探測精度、抗干擾能力與多任務處理于一體的技術迭代，標志著中國航空電子系統已形成完整的自主創新體系。

要明晰殲 - 20 的技術迭代邏輯，需先解構其核心傳感器配置。該機型搭載的第二代超高頻有源相控陣雷達（AESA），采用了分布式孔徑陣列架構，陣列單元數量突破 2000 個 T/R 模塊，較初代機型實現 3 倍以上集成密度提升。這種固態有源陣列設計突破了傳統機械掃描雷達的物理局限，通過數字波束形成技術（DBF）實現全空域無盲區覆蓋，方位角與俯仰角掃描范圍均達到 ±60°，具備同時跟蹤 128 個目標并引導攻擊其中 16 個目標的多任務處理能力。

從技術實現維度看，該雷達系統采用了多層復合介質基板的三維集成工藝，單個 T/R 模塊尺寸壓縮至 5mm×5mm×2mm，卻集成了砷化鎵功率放大器、低噪聲接收機與數字移相器的完整鏈路。這種毫米級微系統技術解決了傳統相控陣雷達體積與效能的矛盾，使得在殲 - 20 機頭有限空間內實現等效孔徑 1.2 米的探測能力。尤為關鍵的是，其采用的全數字收發組件（DTR）通過 14 位 ADC 采樣與 2GHz 帶寬實時信號處理，將系統噪聲系數控制在 2.5dB 以下，保證了對低可探測目標的微弱回波識別能力。

在工程實現中，該雷達面臨著極端環境下的可靠性挑戰。研發團隊通過微機電系統（MEMS）工藝構建了三維立體散熱網絡，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，確保了在高功率發射狀態下的持續穩定運行。這種精密的熱管理系統與數字波束賦形技術相結合，使雷達在復雜電磁環境中仍能保持 98% 的系統可用性，避免了傳統相控陣雷達可能出現的 “熱失控” 盲區問題。

在雷達探測技術的迭代進程中，材料體系的革新始終是核心突破點。此前以美國 F-22/F-35 為代表的第四代隱身戰機，普遍采用氮化鎵（GaN）基射頻器件構建雷達陣列，其電子遷移率達 1200cm2/(V?s)，在 L 波段可實現 300 公里級的探測距離。但中國科研團隊通過材料基因工程逆向設計，創新性地將第三代半導體材料碳化硅（SiC）應用于雷達 T/R 模塊，實現了基礎性能參數的跨代突破。

從材料物理特性分析，碳化硅的禁帶寬度達 3.26eV，是氮化鎵的 1.8 倍，其臨界擊穿場強高達 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，碳化硅的熱導率達到 4.9W/(m?K)，是氮化鎵的 3 倍，配合微通道液冷技術，可將器件結溫控制在 150℃以下，滿足連續波雷達 300 小時無故障運行需求。這種 “高壓耐受 + 高效散熱” 的雙重優勢，構建了全新的雷達性能提升路徑。

在工程應用層面，科研團隊采用異質外延技術在 4 英寸碳化硅襯底上生長 AlGaN/GaN 異質結，通過離子注入隔離工藝實現器件單元的高密度集成。測試數據顯示，單顆 SiC 基 T/R 模塊的輸出功率密度達到 5W/mm，較傳統 GaN 器件提升 60%，在 X 波段可支持 500 公里級探測距離。尤為關鍵的是，該材料體系使雷達具備 “功率孔徑積” 協同優化能力 —— 在保持同等天線孔徑的前提下，探測距離提升系數可達 1.73 倍（根據雷達方程 R?∝Pt?G2），這意味著搭載 SiC 雷達的殲 - 20 對 F-35 類目標的發現距離可突破 400 公里閾值。

這種材料革新帶來的不僅是性能提升，更構建了全鏈路技術優勢。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到 0.3m 級。同時，材料本身的抗輻射能力（耐受 10?Gy 劑量）也提升了雷達在核電磁脈沖環境下的生存能力，這種從基礎材料到系統效能的垂直整合，標志著中國在射頻微電子領域已形成完整的自主創新體系。

在雷達材料技術的國際競爭中，美國科研團隊雖早于 2010 年啟動碳化硅（SiC）基雷達器件研究，但在工程化應用中遭遇雙重技術瓶頸。其一是系統集成風險 ——F-35 作為多國聯合研制機型，雷達換裝需通過北約聯合技術評審，而 SiC 器件在高頻段的相位一致性測試中，曾出現 3σ 偏差超過 5° 的技術波動，這直接導致日本、意大利等海外用戶提出技術異議。其二是材料制備短板，美國本土碳化硅襯底生產長期依賴 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，始終未能突破量產瓶頸，其關鍵外延設備更需從德國 Aixtron 進口，形成供應鏈制約。

中國科研團隊通過跨學科技術攻關，構建了完整的碳化硅材料 - 器件 - 系統垂直創新鏈。在晶體生長領域，采用自主研發的第三代物理氣相傳輸（PVT）爐，通過優化溫度梯度場（±1.5℃/cm）與籽晶取向控制技術，將 12 英寸 SiC 襯底的微管密度降至 0.05cm?2 以下，達到航天級應用標準。外延工藝上，開發出氣壓梯度控制的金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）技術，在 4H-SiC 襯底上實現 AlGaN/GaN 異質結的原子層平整生長，2DEG 電子濃度控制精度達 ±3%。這種材料制備能力的突破，使 T/R 模塊的批量生產成本較 2005 年下降 78%，支撐了殲 - 20 雷達陣列的規模化換裝。

從系統效能看，采用 12 英寸 SiC 襯底制造的雷達 T/R 模塊，在 X 波段實現 1.2kW 的峰值功率輸出，配合自適應波束賦形算法，使殲 - 20 的雷達探測距離突破 1000 公里閾值（對 RCS=0.01㎡目標）。這一指標較 F-35 搭載的 AN/APG-81 雷達提升 2.3 倍，且通過 8 通道并行冷卻技術，將陣列單元的熱耗密度控制在 200W/cm2 以下，滿足持續跟蹤 300 個目標的戰術需求。這種從材料自主到系統超越的全鏈條突破，標志著中國在第三代半導體軍工應用領域已建立技術代差優勢，其 12 英寸 SiC 襯底的量產能力，更打破了美國在射頻材料領域長達 20 年的技術壟斷。

在現代空戰體系向 “信息域” 主導轉型的背景下，雷達探測系統的戰略價值呈現范式重構。盡管低可探測技術與電子戰手段的發展促使 “靜默作戰” 成為主流戰術選擇，但超視距探測能力仍是構建戰場單向透明優勢的核心支撐。從戰術邏輯分析，殲 - 20 搭載的新型碳化硅基雷達系統，通過構建 “多頻譜協同感知網絡”，在保持雷達不開機的電磁靜默狀態時，仍可通過數據鏈融合預警衛星、無人機群的被動探測信息，形成動態威脅圖譜。而當進入極端對抗場景時，其 1000 公里級的主動探測距離，可在 F-35 的 AIM-120D 導彈射程（約 160 公里）外完成目標鎖定，構建起 “發現即摧毀” 的戰術閉環。

這種探測能力的代際躍升，實質是對空戰 “OODA 循環”（觀察 - 調整 - 決策 - 行動）的重構。測算顯示，搭載新型雷達的殲 - 20 在典型空戰想定下，對 F-35 機群的目標識別時間可縮短至 4.7 秒，較傳統雷達系統提升 3.2 倍，這意味著在 F-35 尚未完成戰術決策時，已進入殲 - 20 的 PL-21 空空導彈攻擊包線（射程約 400 公里）。軍事專家指出，這種 “探測距離 - 武器射程” 的協同優勢，打破了傳統隱身戰機依賴雷達截面積（RCS）優勢的戰術平衡，使 F-35 在面對殲 - 20 時可能陷入 “隱身失效 - 火力劣勢” 的雙重困境。

從技術博弈維度看，美國空軍已啟動 “下一代空中優勢”（NGAD）計劃，試圖通過太赫茲雷達與量子通信鏈路重構探測體系，但在碳化硅材料量產領域的滯后，使其短期內難以突破功率孔徑積的物理極限。而中國科研團隊在完成 12 英寸 SiC 襯底量產的基礎上，正推進氧化鎵（GaO）等第四代半導體材料的軍工應用研究，其禁帶寬度達 4.8eV，有望將雷達探測距離進一步提升至 1500 公里級。這種從材料創新到系統集成的持續迭代，不僅強化了殲 - 20 的戰術技術優勢，更在空天防御體系層面，構建起從近程格斗到戰略預警的全頻譜感知能力。

值得關注的是，該技術突破引發的裝備體系變革，正推動空戰理論從 “能量機動” 向 “信息主宰” 演進。當殲 - 20 的雷達探測距離突破 1000 公里閾值，其戰術價值已超越單一平臺范疇，成為空天一體化作戰網絡的關鍵節點 —— 可引導高超聲速武器對敵方預警機、加油機等節點目標實施精確打擊，從體系層面癱瘓對手的空戰能力。

這種 “以點破面” 的作戰效能，或許正是外界對 “F-35 如何應對” 產生戰略焦慮的核心原因，而其背后折射的，是軍事科技競爭中 “代差優勢” 形成的戰略威懾效應。

在未來空戰場景的戰術推演中，殲 - 20 搭載的碳化硅基雷達系統將重構戰場感知范式。當該型雷達進入實戰部署狀態，其 1000 公里級的探測距離可在典型作戰想定下形成三層戰術優勢：首先是電磁靜默狀態下的多源信息融合能力，通過數據鏈整合天基紅外衛星與無人機群的被動探測數據，在敵方雷達開機前完成目標態勢構建；其次是主動探測模式下的超視距打擊引導，可在 F-35 機群進入 AIM-120D 導彈射程（約 160 公里）前 4 分鐘完成火控解算，為 PL-21 空空導彈（射程 400 公里）提供持續制導；最后是體系化電子對抗能力，其雷達陣列可同時發射 32 路相參干擾信號，對敵方預警機實施跨頻段壓制。

這種技術優勢的本質是對 “戰場單向透明” 的工程實現。從戰術博弈角度分析，搭載新型雷達的殲 - 20 在面對 F-35 機群時，可構建 “探測 - 鎖定 - 攻擊” 的閉環鏈路：當 F-35 以典型空戰隊形（4 機編隊，間隔 20 公里）進入戰區時，殲 - 20 的雷達系統可在 850 公里距離上通過合成孔徑成像識別出編隊陣型，在 600 公里距離上完成單機 RCS 特征匹配（識別概率 94%），在 400 公里距離上完成導彈發射諸元計算。這一時間線意味著 F-35 機群在尚未發現威脅時，已處于被攻擊狀態，戰術反應時間被壓縮至傳統空戰的 1/5。

從國防科技發展邏輯看，該雷達系統的工程化突破印證了 “材料 - 器件 - 系統” 的垂直創新路徑。中國科研團隊在碳化硅領域實現從 2 英寸到 12 英寸襯底的量產跨越，其技術內涵不僅是晶體生長設備的升級（自主研發的 PVT 爐溫度控制精度達 ±0.5℃），更包含缺陷控制技術的突破 —— 通過氮雜質濃度梯度調控（1×101?~5×101? atoms/cm3），將襯底微管密度降至 0.03cm?2，達到航天級應用標準。這種基礎研究與工程應用的深度耦合，使雷達 T/R 模塊的批量生產成本較 2010 年下降 82%，支撐了裝備體系的規模化列裝。

站在國家戰略層面，該技術突破的意義已超越單一裝備范疇。當殲 - 20 的雷達探測距離突破千公里級，其戰術定位從 “空中優勢戰斗機” 向 “空天網絡節點” 躍升 —— 可實時引導高超聲速武器對敵方衛星通信終端、戰區指揮中心等戰略節點實施精確打擊，在體系層面癱瘓對手的作戰鏈路。這種 “以技術代差形成戰略威懾” 的發展模式，正是中國國防科技自主創新的核心競爭力所在。

從 “工欲善其事，必先利其器” 的傳統智慧，到如今碳化硅基雷達系統的工程實現，中國科研團隊用 20 年技術攻關證明：在高端裝備制造領域，唯有掌握材料基因、器件設計、系統集成的全鏈條核心技術，才能構建起不可替代的國家競爭優勢。

來源：《南華早報》、點時傳媒、雷達界、傳感器專家網