擊敗對手的關鍵？尋找并利用差異化優勢。

說起來容易做起來難。畢竟，從戰場、武器裝備到輔助設備，整個環境都在不斷演變。因此，今天的戰場更像是快節奏、高分辨率的視頻游戲，而不是歷史戰場。簡而言之，戰爭已經數字化，而且隨著數據驅動的數字空間繼續滲透到我們的現實中，這種趨勢只會加劇。

在數字世界中，收集、分析和使用所有類型數據的速度，通常會對結果造成重大影響。“在現代和未來的戰場中，是否能夠快速做出正確的決定存在巨大的區別，”洛克希德馬丁公司高級技術實驗室的高級研究工程師兼項目經理邁克爾霍夫（Michael Hoff，senior research engineer and program manager for Lockheed Martin’s Advanced Technology Laboratories）說。“因此，小延時的流程平臺使觀察（Observe）、定位（Orient）、決定（Decide）、行動（Act，“OODA”） 循環能夠更快地運轉。”

今天的設備依賴于一系列系統（雷達、通訊等）來引導飛機、繪制飛行路線圖和管理通信系統。目前，推動這些應用的核心技術是用于通信和傳感的定向光束。當然，更高保真度的應用程序（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、可操作的洞察力。各種防御平臺都需要傳輸和處理不斷增長的數據量，同時最大限度地提高效率和減小時延。超越傳統的電氣互聯技術。

“著眼于響應未來戰場需求的下一代平臺概念，數據量的增長速度沒有任何放緩的跡象，”霍夫說。“隨著戰場上數據的復雜性和數量不斷增加，更快的決策制定至關重要。利用 Ayar Labs 的光學 I/O 解決方案的新型傳感平臺在國防部應用中非常重要，可以捕獲、數字化、傳輸和處理光譜信息。”

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

這個系統如何工作？

Ayar Labs 的光學 I/O 解決方案使用行業標準的高產量、高性價比的硅處理技術，開發高速、高密度、低功率光學互連 CMOS“小芯片”和多波長激光器，以取代傳統的基于電的輸入/輸出。“TeraPHY 小芯片是第一個單片封裝光學 I/O 小芯片，消除了傳統基于電子系統中的瓶頸問題。TeraPHY 光學 I/O 小芯片與多波長光源 SuperNova 相結合，以標準電氣 I/O 1/10的功率，提供高達 1000 倍的帶寬效果，并使 ASIC 能夠在很寬的距離范圍內（從毫米到兩公里）相互通信。

Ayar Labs 首席執行官 Charlie Wuischpard 說：“TeraPHY 光學 I/O 小芯片使用微環來調制 SuperNova 激光器，將電子數字數據轉換為光的形式進行傳輸。這個過程極大地擴展了帶寬，使數百個芯片上的設備能夠實現突破性的密度、節能和改進的性能。”

這些多功能感官系統還創建了一個可重構的架構（reconfigurable architecture）。“在以前的設計中，平臺只有一個一對一的傳感器——不提供可重構性，”Hoff 說。“擁有一個可重新配置的系統好處很多，比如需要訪問頻譜，可以讓系統隨時使用當時需要的傳感器。同時，Ayar Labs 的光學 I/O 解決方案也具備高帶寬路由互連的功能。”

此類技術也適用于云/數據中心、電信、HPC/AI、智能邊緣等多種應用。Wuischpard 說：“這項技術的基本功能同樣適用于這些應用：以更高的帶寬、更低的延時和功耗在微芯片之間傳輸數據。”從軍事角度來看，支持光學 I/O 的潛在應用包括與軌道飛行器的地對空通信、相控陣雷達和通信系統、無人駕駛飛機系統、互連衛星之間的通信，以及其他應用（比如：航空行業擁擠空域的空中交通管制系統）。

項目實施的障礙

（1）同步和高速：在構建聚合相控陣系統（converged phased-array system）時同時存在許多挑戰。“首先，要求射頻組件滿足高敏捷性的訪問頻譜”，Hoff 說。“然后，就要快速消化和理解這些信息所需的數字處理；最后，傳感器和處理資源之間的數據傳輸，這可能導致低延遲信息流。”總之難題很多。

（2）環境惡劣：在航空航天和國防應用領域存在特殊的要求，包括極端溫度、輻射環境和電子戰 （EW） 干擾。對于技術優劣勢的權衡普遍存在于電子設計中。“在航空航天開發中，尺寸、重量和功率 （SWaP） 是許多設計問題的核心，之間存在不少的矛盾點。減小組件的尺寸和重量并最大限度地降低功耗是現代航空航天運營的戰略和后勤要求，”Wuischpard 說。

（3）新技術與未淘汰技術的融合：下一代技術與目前已經在國防領域部署的許多遺留設備相結合也存在挑戰。“RFIC（射頻集成電路）和數字信號處理單元 （DSP） 等傳統組件可以繼續使用，”Wuischpard 說。“增加的光學收發器，將使來自傳感器陣列的數據一起處理。”

部署基于光學 I/O 的傳感系統是一個包含多個階段的長期計劃。而且因為它是預研項目，所以并沒有嚴格的部署時間表。但目前的計劃是在 2024 年完成工作，并將其過渡到洛克希德馬丁公司的各個業務領域。審核編輯：郭婷