网上有关“二战时各国科技分别发展到什么程度？”话题很是火热，小编也是针对二战时各国科技分别发展到什么程度？寻找了一些与之相关的一些信息进行分析，如果能碰巧解决你现在面临的问题，希望能够帮助到您。

二战主要交战国的国防工业实力和国防科技实力

整体来看，美国的国防工业实力应当是主要交战国中最强大的。

美国强大的军工生产能力不仅能够满足自身的战争需要，而且还被大量用来支援同盟国作战，对盟国的物质支援其实早在美国参战之前就开始了。我在《战史笔记》中就曾经引述过苏德战争期间美英援助苏联的大量军用装备和物资（仅美国援苏的飞机就超过了13000架、汽车超过40万辆），这些物资（尤其是机械化装备）为苏军取得对德作战的胜利发挥了重要的作用。

在隆美尔看来，只要美国的强大工业力量能够在某个战场上发生作用，则对轴心国而言，这个战场便再也不会有最后胜利的机会了。战争的实际进程印证了隆美尔的看法。美国的参战使同盟国对轴心国确立了真正不可动摇的压倒性的物质优势，这在消耗巨大、突出规模效应的二战中是决定性的因素。可惜的是在德国的最高决策层里，并没有多少人具有隆美尔那样的战略眼光，更没有什么人看重过美国的军事工业实力。所以XTL对于美国人登陆北非并没有表现出太大的担心，殊不知，随着美英肃清北非，轴心国阵营的瓦解已近在眼前了。

德国在十九世纪末期超越英国成为欧洲头号的工业国，成为仅次于美国的世界第二工业强国。

首先，德国工业缺乏足够的原料。后面探讨战争潜力问题时我们将看到，德国拥有的自然资源十分有限，军工生产需要的很多原料德国都很紧缺，这影响到了军工产品的数量和质量。譬如德国在战争后期生产的喷气式飞机的轮胎材料是人工合成的再生橡胶（因为缺乏天然橡胶来源），但这种人工产品满足不了高速喷气式飞机的起降需要，在降落时经常发生爆胎的。

其次，德国严重缺乏石油等燃料来让它的军工产品充分发挥作用。在严密科学的组织和施佩尔富有创意的领导之下，德国的军工生产在1944年底以前竟然可以维持在相当高的产量上，前NZ德国将军冯?梅林津在其所著的《坦克战》一书第二十三章中引述了NZ德国军工部长施佩尔在向纽伦堡国际法庭作证时说的话：

“也就是说，如果单纯地考察军工生产的产量数字，那么在1944年冬季之前，德国还看不出有失败或崩溃的迹象。然而德国一直没有足够的燃料让这些可观的装备充分投入到战场上，同盟国的战略轰炸以及境外燃料来源的丧失最终使得德国的军工生产在战争后期几乎失去了意义。从军工厂生产出来的成千上万架的飞机、数千辆的坦克、为数众多的潜艇都只能如废铁一样摆在地面上或泊在港口里，因为没有燃料可供它们前往战场。

关于德国缺乏石油等原料的情况在后面探讨主要交战国自然资源的部分还将提到。

再者，德国的战时工业生产无法像美国那样在完全不受干扰和破坏的环境中进行。诚如我在《战史笔记》中曾引用过的那样，施佩尔坦率地指出，自从1944年5月以后，德国的燃料工厂已成了盟国空军集中攻击的目标。此后，德国失掉了90%的燃料，这才是真正的大灾难。“敌人飞机的轰炸使我们输掉了这场战争，武器生产再多也无济于事，因为新式坦克和喷气飞机没有燃料是没有用的。”（见冯?梅林津所著《坦克战》第二十三章）

如果我们比较一下轴心国和同盟国军工生产的总体环境，就会看出一个巨大的差别，德国和意大利的工业目标在战争中后期一直处于同盟国战略空军的打击范围之内，经常要遭受持续不断地轰炸，这对军工生产和运输都造成了不可忽视的重大破坏；相反，主要是由于地理上的原因，美国本土依仗两个大洋的阻隔远离轴心国武装力量的打击范围，其工业设施和生产活动不会受到丝毫的影响，可以长期处于满负荷的安全运转状态。同样，苏联广袤的纵深地区（如乌拉尔山脉以东）也不在NZ德军的打击半径之内，英国内地（西北部）的工业生产由于德国空军战斗机作战半径小而有幸免遭德国轰炸机轰炸，而且德国轰炸机本身的载弹量普遍不足，难以对英国的工业设施造成毁灭性或实质性的破坏，英国的军工生产能力在战时基本上可以保证不遭到实质性的削弱，甚至还能够明显地得以提升。再加上同盟国占据着空中优势，所以，同盟国的军工生产的主要部分处于非常安全的状态。安全环境的差异势必直接影响军工生产的效率和成本，而这点对于一场长期的全面战争来说极为关键。

到了战争的末期，尤其是进入1945年之后，德国军工生产体系在同盟国空军的狂轰滥炸和陆军的不断推进之中终于土崩瓦解，不再有能力支撑德军的作战。而同时期的同盟国军工生产却达到了历史的最高峰。也就是说，和总的战争形势一样，德国的军工生产是一个逐渐被削弱直到最终垮台的过程，同盟国则是越打越强。

苏联的工业体系在二战中也经受住了严峻的考验，众所周知，十月Revolution之后的苏联用了不太长的时间就把一战时虚弱的俄罗斯改造成了一个强大的工业化国家。根据朱可夫在其《战争回忆录》中提供的数据，苏德战争爆发前苏联的钢产量为1830万吨。这个数字在当时的世界范围内仅次于美国和德国。

不过很多人以为二战中苏联的工业都集中于西部地区，并且在1941年德军的悍然入侵中被大部占领和摧毁。实际上，斯大林早在二十年代后期起就开始了国家工业布局的战略性调整，他早已经意识到在自己国土的东部纵深建立强大工业区的深远意义，当XTL上台后，面对咄咄逼人的NZ德国，这种工业重心调整的必要性就显得更加突出。

关于苏联在1941年时的重工业布局，英国人艾伯特?西顿在《苏德战争1941-1945》的第三章里有过介绍：

除了列宁格勒和莫斯科周围的大工业区以及乌克兰和顿涅次盆地上的大工业区外，在乌拉尔山脉和亚洲还有一些工业区。乌拉尔山脉的工业区是以彼尔姆、斯维尔德洛夫斯克和马格尼托哥尔斯克三点为中心向外发展，全长达数百英里。西伯利亚大铁路沿线的鄂木斯克、新西伯利亚、托木斯克、克拉斯诺亚尔斯克、布拉茨克直到贝加尔湖附近的伊尔库次克一带，都有大型联合企业。在靠近阿富汗和ZG边境的阿什哈巴德、撒马尔罕、塔什干和阿拉木图等地也兴建了重工业。然而，西方世界在1941年却不了解这些详情。苏联重工业的重心正在向东转移而且从1928年就开始了。

尽管表面上看，苏联西部的工业在战前仍然支撑着国家的经济基础，但是东部工业区的存在为苏联提供了宝贵的战时工业储备，为苏联在苏德战争初期遭受重大挫败后继续抵抗德军提供了后续的支撑力。当德军以闪电般的速度攻入苏联、苏联在三个月的时间内丢失了西部超过150万平方公里的土地（这相当于英法两国国土面积之和的两倍）时，斯大林大大加速了重工业东迁的工作。工业东迁是苏联战时动员的重要措施，根据《三联生活周刊》所载《苏德战争经济学》一文的数据，到1941年下半年苏联从西部搬迁了2593个工业企业的设备和大量物资。1942年5月，基本完成乌克兰、白俄罗斯、波罗的海沿岸地区企业的转移，第二阶段又疏散了斯大林格勒和北高加索等南部地区企业。不少内迁企业平均不到两个月就在新址开始运转，有些甚至在中途或露天就部分开工。到1942年夏，苏联完成了国民经济战争转轨，有1200家东迁的工厂和850家新建工厂投产，东部地区工业产值的比重从1940年的28.4％上升到70％。1944年，苏联飞机年产量达到40300架，坦克28983辆，火炮122500门。

有数据显示，二战期间苏联共生产了10.8万辆坦克和自行火炮（但其中有近7万辆在战争中被德军击毁）、82.5万多门火炮和迫击炮，苏联强大的生产能力和英美的外援及时补充了这些损失。飞机生产方面的数字我们在前面分析主要交战国的空军实力时已介绍过，数字超过13万架之多。平均计算，苏联在苏德战争期间平均每年要生产出2.7辆坦克、近21万门火炮和迫击炮、34250架飞机，还不包括数量更为巨大的军用车辆、轻装备、弹药等必要的军需物资，毫无疑问，这个数据反映出了苏联非常强大的工业生产能力。

英国的情况较为特殊，它是老牌的西方工业列强，拥有较强的工业制造能力。但是在二战期间的大部分时间里，英国的主要战场局限于海上和空中，因为它只需确保自己在海上和空中的相对优势，就可以自保，因此其工业生产的重心自然倾向于海空装备方面。在很长一段时期内（1943年7月登陆意大利以前），英国对德作战的陆上战场仅限于北非，而北非对德国来讲只是个很次要的战区，德国投入到这个战场上的兵力非常有限（大部分时间里只有4个不整齐的师），所以英军的陆上压力较小，陆军装备的需求量不是特别大，其生产在三军装备生产计划中并不占有优先的位置。总的来讲，英国具有很强的工业生产能力，但是这种能力严重依赖于海外资源的大量输入，在这方面，来自美国的援助和英帝国众多海外殖民地的贡献是不容忽视的。

日本在二战中表现出来的工业生产能力只能算是中等水平，这须用比较的方式才能直观地体会到。譬如日本的飞机生产量只相当于美国的十分之一略强。数据显示：日本的车辆生产在顶峰时为1941年的47901辆，而美国在1943年的汽车生产量却达到了621502辆。1941-1945年，日本只生产了604门口径大于105毫米的野战火炮和70至105毫米口径火炮6512门，而同一时期美国却生产了重炮7803门，其他中型口径火炮27082门。1941-1942年，日本只生产了1065辆中型坦克（需要指出的是，二战中日本装备的主战坦克普遍轻薄，日本自己称为“中型坦克”的坦克实际上只相当于其他主要交战国的轻型坦克，譬如日本在战争期间生产装备并投入实战使用的最重的坦克不过15吨重，而同期德美苏英等国的中型坦克全重都已超过30吨，而像德国装备的“豹”式中型坦克全重甚至已经超过40吨）和1024辆轻型坦克，而美国却生产了24997辆中型坦克和4052辆轻型坦克。海军装备的生产量对比前面已经介绍过。总体来看，日本的国防工业生产重心侧重于海军，其空军和陆军的装备生产能力相对较弱。

最致命的是，日本比德国还缺乏资源，几乎所有的战略物资均要依靠进口。一旦日本失去制海权，其海外原料的输入就会变得非常困难（到了战争的后期，原料的输入几乎完全断绝），这将直接影响到军工生产能否维持下去。日本的整体国防工业基础与美、英、德、苏相比本来就存在着差距，自然资源状况也不及上述四国，因此战时的日本虽全力生产，也无力改变战场态势。当美国人掌握了太平洋战场上的绝对制海权和制空权后，日本的工业体系便在严酷的封锁和令人窒息的战略轰炸中不可避免地走向崩溃。

意大利二战时的工业显得非常的脆弱，战争的实际进程表明，它甚至没有能力满足本国军队的基本作战需要。尽管墨索里尼对外把意大利吹嘘得无比强大，但事实上，倘若没有德国有力的军事援助，意大利恐怕早在1940年底其北非殖民地被英军轻易扫灭之时即已经崩溃了。我在《战史笔记》的第八部分中曾经引用过蒂佩尔斯基希的介绍：1940年意大利武装力量的武器装备十分缺乏，且陈旧不堪，当时在亚平宁半岛、撒丁岛和西西里岛的59个两团制意大利师中，由于武器装备不足，只有20个师达到战时编制的70%，另20个师只达到50%。如要进行总动员，一切都缺乏，陆军甚至无法让所有后备人员穿上鞋子。

整个战争期间，意大利的工业生产能力太小、财力不足，其武装力量不得不依靠德国的物资和装备的援助才能维持作战，因此我认为，意大利的国防工业实力在主要交战国中显然是最弱的。

国防科技实力对比

国防科技实力的直观体现就是军事装备的质量和性能，因此对主要交战国科技实力的比较只要观察一番它们在战争中的军事科技成就就可一目了然了。在这方面德国似应排在首位，我们只需列举一下二战时期德国取得的一些国防科技成就就可以说明问题了：

（Ⅰ）陆军主战装备领域，德国先后生产出的“豹”式、“虎”式坦克在当时都属于具有领先设计理念和最强大攻击力的陆战装备。据说，库尔斯克会战之后，视察过德国“虎”式坦克的苏军元帅朱可夫曾坦率地指出：“XTL的确有理由认为他只靠这种坦克就可以赢得这次战役”。朱可夫看到的坦克准确地讲是“虎1”型，该坦克全重超过了56吨，装备着威力巨大的88mm炮，这使它成为所有盟军坦克危险的对手，它那厚重的装甲使它几乎坚不可摧。在战争中“虎1”式坦克击毁了大量的盟军坦克和其它装备，在对手心中树立了不可战胜的神话，留下了威力巨大的深刻印象。这种坦克曾创造了在3900米的距离上击毁苏军T-34坦克的纪录，足见其攻击火力之凶悍。除了“虎1”，德国在战争后期还生产出了更加强大的“虎2”型坦克（又称“虎王”），“虎王”坦克全重竟然接近70吨，装备一门二战期间德军坦克火炮中威力最大的KwK 43/L71型88mm加农炮，它能在2000米的距离上直接击穿美制M4“谢尔曼”坦克的主装甲，不仅是“谢尔曼”坦克，它几乎可以击穿二战中盟军所有型号的坦克，但这种坦克产量太小。

“豹”式坦克原是德国针对苏军T-34坦克而设计的对抗性装备，但其性能已全面超越T-34，该坦克的设计非常先进，具有现代理念，制造工艺也十分精细，豹式还是最先安装主动红外夜视仪的坦克，开创了坦克夜战设备的时代。“豹”式坦克被认为在性能上超越同时代盟军各型同类坦克。甚至它的敌人——苏军曾给“豹”式坦克以高度的评价，把缴获的“豹”式坦克被作为一种奖励交给最好的坦克乘员使用。在1944年，为能更好利用缴获的“豹”式坦克，苏军还印制了俄语版的“豹”式坦克手册，分发给驾驶它的坦克手。法军将缴获的“豹”式坦克一直使用到20世纪50年代，此外，捷克斯洛伐克、匈牙利和南斯拉夫也在战后使用过“豹”式坦克。“豹”式坦克对未来战后西方坦克的设计产生了深远的影响，被认为是世界兵器史上第一种现代主战坦克。当今德国国防军所装备的主战坦克命名为“豹II”坦克，这可以视作是对二战时期德军“豹”式坦克的充分肯定。

基于“豹”式坦克，NZ德国后来还发展出成功的变形车——“猎豹”坦克歼击车，该车成为“二战时期最优秀坦克歼击车”，火力堪与“虎2”坦克相比，装甲防护也超过了“虎1”式，再加上同豹式一样出色的机动性，成为德军最有力的反坦克武器。

德军装甲兵器普遍具有制造精良、工艺精细的特点，这反映出德国在装甲武器装备的设计制造方面居于全球领先地位。但是这些性能出众的德国装甲战车存在着共同的致命缺陷——生产成本过高、结构工艺复杂、维修保养困难，这就造成了它们无法进行大批量的生产，数量的严重不足，再加上投入战场的时间偏晚，使它们无法从根本上扭转战局。尤其是对于资源稀缺的德国来讲，这些王牌装备的前述缺陷就显得更加致命。

（Ⅱ）海军装备领域，德国虽然没有时间和条件建设出一支强大的水面舰队，但是即使在其建成的屈指可数的几艘大型水面战舰身上，仍然可以看到德国军工展现出的一流制造工艺和技术水准。

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以“俾斯麦”号为例，这艘战争期间建成的战列舰引起了英国的极大恐慌，在我的《战史笔记》中可以读到，英国为了能击沉它，调集了当时英国皇家海军的众多“王牌”战舰（包括航空母舰）对“俾斯麦”号展开了全力围追堵截，轮番攻击，付出了惨重代价之后才达到目的。仅仅为了一艘战舰，号称头号海上强国的英国何以要不惜血本地加以打击呢？这恰恰说明了“俾斯麦”号的强大，据说，“俾斯麦”号的指挥官在出港时曾傲慢地声称：“英国海军没有一艘军舰能和我们匹敌，也没有任何一艘大型军舰能够在我们的炮口下幸免！只要‘俾斯麦’号一旦出现在大西洋上，英国的运输就将中断，英国人将困死在孤岛上！”如此豪言当然有夸大之词，但从实战中可以证实，“俾斯麦”号战列舰的确配得上“二战时期最精良的战舰”的称号，它做工精良、结构设计科学、火力强大、生存力强，体现了高超的造舰科技。在著名的围歼“俾斯麦”号的海上战例中，英国曾引以为荣的巨大的“胡德”号竟然在几分钟之内就被“俾斯麦”号精准而凶狠的火力送入海底。另一艘英国战列舰“威尔士亲王”号也身负重伤，不得不退出战斗。最终，英国皇家海军费了九年二虎之力，集中绝对优势的海空兵力才终于取胜，有记载说，“俾斯麦”号在失去动力、被英国舰队围攻时中了七百多发炮弹都还没有沉没。可以设想，如果德国多几艘“俾斯麦”号的话，英国海军的制海权恐怕就岌岌可危了。

另外，在潜艇的制造方面，德国生产的潜艇算得上是二战时期最优秀的潜艇了。它在大西洋上取得的令人瞩目的成绩以及在同盟国阵营中引发的恐惧和忧虑充分说明了这点。而战争后期，德国生产的新式潜艇更有能力成为可以扭转战局的利器，只不过由于为时过晚和资源匮乏而未能发挥太大作用。

（Ⅲ）空军装备领域，喷气式飞机的成功开发和使用让NZ德国在空战装备的研发上居于世界领先地位。关于这点，我已在前面分析主要交战国的空军实力时作过介绍。需要补充的是，除了众所周知的Me-262，德国还曾生产出一种称为“乌鸦”的战斗机，其官方编号为Ta-183，1944年完成样机，是世界上第一架后掠翼喷气式战斗机。它的机载武器为四门30mm机炮外加500公斤航空炸弹。飞机最大航程990公里、最大速度950公里、最大升限14000米（这些数据都是当时的盟军飞机所无法企及的）。虽然“乌鸦”战斗机没有参加过实战并且貌不惊人，但它成了在5年后的朝鲜战场上名震天下的苏联米格15“比斯”型战斗机的前身！

（Ⅳ）新式兵器领域，导弹武器的诞生也深深打上了德国印记，是德国科学家把人类战争带入了远程制导时代，V-1和V-2导弹分别成了现在为我们所熟悉的巡航导弹和弹道导弹的鼻祖，战后，这两种导弹又成为美苏两个超级大国发展各自导弹火箭武器的基础。

无论是导弹，还是喷气式作战飞机，都是绝对具有Revolution性的武器种类，直到六十余年后的今天，这两种兵器仍然是各国武装力量的核心装备。而战后两个超级大国（美苏）的导弹航天事业和喷气式飞机计划的发展也都是建立在对NZ德国相关技术的直接吸收的基础之上。

（Ⅴ）核武器开发领域，德国在战前也一直走在世界的前列，从某种角度上讲，世人实在应当感激XTL，如果不是他愚蠢的反犹政策以及对核物理学的轻视，则NZ肯定会首先掌握原子弹技术。1938年，德国人就发现了核裂变，当时几乎所有人都认为，德国将率先造出核武器。但是NZ的反犹政策迫使许多出色的德国科学人才离开德国，为其他国家（主要是美国）效力，其中就有大名鼎鼎、在科学史上占据显赫地位的“巨匠”爱因斯坦，这导致了NZ本土缺乏核物理人才。再加上盟军对NZ核计划的破坏等原因，才终于没有让XTL代表的邪恶世界第一个握有毁灭性的核武器。

（Ⅵ）科技人才领域，德国拥有当时世界上最出类拔萃的一批顶尖的科学家，包括冯?布劳恩在内的众多科学人才为德国成为世界一流的工业科技强国奠定了牢固的智力基础。前面列举的那些国防工业成就无一不是德国科技人才的工作成果。德国在尖端科技领域的优势也被同盟国充分注意到了，他们决定一有条件，就尽力掠取德国诱人的科技成果和宝贵的科技人才。1945年初，一支美国突击队突入德国，俘获了德国第一流的火箭专家布劳恩等130名火箭高级技术人员及大量的V-2导弹，这些人被运到美国，成了美国国防高科技领域的核心人才，并且确实为美国科技的突飞猛进作出了杰出的贡献。苏联自然也不会甘居人后，它在战争末期也从德国的导弹基地带走了数量庞大的实物和技术资料。

我个人的感觉是，美国的国防科技实力在二战中除了原子弹计划（“曼哈顿工程”）外，并没有特别突出的成就。但即使是美国人引以为荣的“曼哈顿工程”，也大量地吸收了其他国家（尤其是来自欧洲国家）的科技人才，来自德国的爱因斯坦对于美国核开发计划的重要作用尽人皆知。总体而言，二战之前世界科技研究的中心还是在欧洲，欧洲也是当时顶尖科技人才最集中的地区。

但无论如何，一个成功的“曼哈顿工程”已经足以将美国的科技地位提升到相当高的位置，毕竟，研制核武器本身就代表一个国家的综合科技和工业实力很具水准，因为核开发绝不仅仅是一个单纯的小范围工程项目，它的成功有赖于许多相关工业和相关科技的有力支撑。

提到英国在二战中的国防科技成就，人们很容易首先想起来的恐怕就是在不列颠战役期间大显神通的预警探测设备——雷达。的确，连英国人自己也承认，如果没有雷达的有效运用，英国是打不赢不列颠战役的。当然，不仅在防空领域，在海战场和空中战场上也大量装备了雷达探测装置用于水面作战和反潜。雷达在战争史和兵器史上的重要性丝毫不亚于喷气式飞机和导弹，它同样是一件Revolution性的军事装备。雷达提供的远程实时探测、早期预警、目标识别、方位判断能力已成为部队作战所必需的基本条件，雷达使人类第一次有可能摆脱生理视觉的局限来进行远程监测和目标信息采集，这种探测方式从根本上改变了战争的样式。直到今天，雷达仍然毫无疑问是最基本的探测手段。

除了雷达，英国人开发出的另一种水下目标探测装备也同样关键，那就是声纳。出于对一战中德国“无限制潜艇战”给大英帝国造成的恐慌，协约国在1917年就成立了“协约国潜艇探测委员会”，专门研究寻找对抗水中隐蔽的潜艇的技术对策，战后英国继续投入巨资研制，利用超声波在水中传播的物理特性开发潜艇探测装备。终于在30年代初期使声纳技术达到实用阶段。到1935年，就已经有半数的英国舰只装上了声纳。这一技术为同盟国最终击败德国潜艇战作出了不可忽视的贡献。

苏联当然是工业大国，但也必须看到，二战期间，苏联在尖端国防科技领域和德美等强国相比存在一定差距，它并没有制造出具有很高技术含量、在兵器史上具有Revolution意义的武器装备。在战争中人们对于苏军印象最深的是它巨大的规模和顽强的战斗力，它在主战重装备方面唯一引起人们注意的莫过于T-34坦克了。但是这种坦克在综合性能上与其他国家的同类坦克（如德军“豹”式坦克、美军M-4谢尔曼式坦克）相比并不占优。T-34坦克的特点在于机动性好、性能可靠、结构简单、易于生产，全重也大大小于“豹”式，可以被大量的生产和投入使用，据统计，战争期间，苏联总共生产了超过50000辆的T-34，和美军M-4谢尔曼式坦克一道，成为二战中产量最大的坦克。在东线，正是漫山遍野、如潮水般冲击的T-34坦克淹没了性能上远比它强大但数量有限的“豹”式和“虎”式坦克，并最终淹没了孤傲的****。从某种程度上说，T-34坦克成了二战苏军的形象代表。

二战时期的日本谈不上是一个科技大国，它的最终失败根本上讲当然要归因于国力不济，但科技实力上的弱势也是重要因素之一。这点连日本的战争研究者也是认可的，日本战史专家杉之尾宜生在其所撰写的《二次大战日本战败的原因——从军备研发的观点》一文中开宗明义地指出：

“大东亚战争失败的原因，是两国[指日美两国]在国力与军力之间的差异，尤其是在物质力量上的差异。换言之，即是在科技力量的差异。这显然是从结果所呈现的事实，而且是无庸置疑的。”

“九月三十日，美军机动舰队的旗舰之一列星顿号（USS Lexington）的雷达，已经发现一架日军的大型战机位于前方两百公里左右并向前移动。这时的列星顿号航空母舰已装备了能侦察来袭敌军战机的各式雷达系统，包括用来侦察来自水平方向敌机的SC雷达，侦察飞行中敌机的SM雷达，与防空大炮相连以击落敌机的马克二型（MARK II）雷达，以及用来寻找海上敌舰的SG雷达，并已准备攻击。根据雷达系统所提供的精准信息，450架的[美军]‘地狱猫’机队展开了出人意表的攻势，日军战机也一架架地被击落。那些打在日军机舰的子弹都设有‘可变式定时引信’。

‘可变式定时引信’是一种能在15公里的范围内，使用雷达波以在目标物的近距离爆破的设备。由于这种设备，让日军失去了第一战机队的244架，以及第二战机队的82架飞机。换言之，总共326架战机之中，日军就损失了230架飞机，与395位飞行员。”

日军竟然没有意识到美军居然装备有那样强大的雷达探测系统，因为当时的日军舰队主要还是依靠传统的作战方法训练的。这种传统训练仍旧依靠以人眼为基础、辅以光学望远设备来探测远距离目标。太平洋战争期间，日军不止一次地吃了雷达的大亏，但却无力在这方面追赶上美国的水平。

意大利的国防科技实力在二战中几乎没有任何展示。

综合分析，我对于二战各主要交战国的国防工业实力和国防科技实力由强到弱的排序是：

第一档次：德国。

第二档次：美国、英国。

第三档次：苏联、日本。

第四档次：意大利。

5G?是第五代通信技术，是 4G 之后的延伸，是对现有的无线通信技术的演进。 其最大的变化在于 5G 技术是一套技术标准，其服务的对象从过去的人与人通信，增加了人与物、物与物的通信。根据历史经验，我国移动通信的每十年会推出下一代网络协议。随着用户需求的持续增长，未来 10 年移动通信网络将会面对： 1000 倍的数据容量增长， 10 至 100倍的无线设备连接，10 到 100 倍的用户速率需求， 10 倍长的电池续航时间需求等等， 4G 网络无法满足这些需求，所以 5G 技术应运而生。需求增加的最主要驱动力有两个：移动互联网和物联网。根据 ITU 给出的计划， 5G 技术有望在2020 年开始商用。

面对 5G 在传输速率和系统容量等方面的性能挑战，天线数量需要进一步增加， 利用空分多址（SDMA）技术，可以在同一时频资源上服务多个用户，进一步提高频谱效率。硬件上，大规模天线阵列由多个天线子阵列组成，子阵列的每根天线单独拥有移相器、功率放大器、低噪放大器等模块。软件层面则需要复杂的算法来管理和动态地适应与编码和解码用于多个并行信道的数据流，通常被实现为一个 FPGA。 大规模天线阵列将带来天线的升级及数量需

求，同时射频模块（移相器、功率放大器、低噪放大器等）的需求将爆发，此外数据的增加将利好功能更加强大的综合处理模块如 FPGA等等。

可以说5G的出现，将会推动半导体产业和终端往一个新的方向发展，创造一波新的价值，我们不妨来详细了解一下。

什么是5G？

5G 是第五代通信技术，是 4G 之后的延伸， 是对现有的无线通信技术的演进。 其最大的变化在于 5G 技术是一套技术标准，其服务的对象从过去的人与人通信，增加了人与物、物与物的通信。

回顾移动通信的发展历程，每一代移动通信系统都可以通过标志性能力指标和核心关键技术来定义，其中， 1G 采用频分多址（ FDMA），只能提供模拟语音业务； 2G 主要采用时分多址（ TDMA），可提供数字语音和低速数据业务；3G 以码分多址（ CDMA）为技术特征，用户峰值速率达到 2Mbps 至数十 Mbps， 可以支持多媒体数据业务； 4G 以正交频分多址（ OFDMA）技术为核心，用户峰值速率可达 100Mbps 至 1Gbps，能够支持各种移动宽带数据业务。

移动通信标准的发展历程

5G 更强调用户体验速率，将达到 Gbps 量级。 5G 关键能力比以前几代移动通信更加丰富，用户体验速率、连接数密度、端到端时延、峰值速率和移动性等都将成为 5G 的关键性能指标。

然而，与以往只强调峰值速率的情况不同，业界普遍认为用户体验速率是 5G 最重要的性能指标，它真正体现了用户可获得的真实数据速率，也是与用户感受最密切的性能指标。基于 5G 主要场景的技术需求， 5G 用户体验速率应达到 Gbps 量级。

面对多样化场景的极端差异化性能需求， 5G 很难像以往一样以某种单一技术为基础形成针对所有场景的解决方案。

此外，当前无线技术创新也呈现多元化发展趋势，除了新型多址技术之外，大规模天线阵列、超密集组网、全频谱接入、新型网络架构等也被认为是 5G 主要技术方向，均能够在 5G 主要技术场景中发挥关键作用。

综合 5G 关键能力与核心技术， 5G 概念可由“ 标志性能力指标”和“一组关键技术”来共同定义。 其中，标志性能力指标为“ Gbps 用户体验速率”，一组关键技术包括大规模天线阵列、超密集组网、新型多址、全频谱接入和新型网络架构。

5G推进组定义的5G概念

目前 5G 技术已经确定了8 大关键能力指标：峰值速率达到 20Gbps、用户体验数据率达到 100Mbps、频谱效率比IMT-A 提升 3 倍、移动性达 500 公里/时、时延达到 1 毫秒、连接密度每平方公里达到 10Tbps、能效比 IMT-A 提升 100 倍、流量密度每平方米达到 10Mbps。

ITU定义的5G关键能力

中国5G之花概念

我国提出的 5G 之花概念形象的描述了 5G 的关键指标，其提出的 9 项关键能力指标中除成本效率一项外，其他 8项均与 ITU 的官方指标相匹配。

5G 的关键性能挑战及实现

从具体网络功能要求上来说， IMT-2020(5G)推进组定义了 5G 的四个主要的应用场景：连续广覆盖、热点高容量、低功耗大连接和低时延高可靠，而这些功能的实现都给供应商带来了很大的挑战。

5G主要场景与关键性能挑战

5G 技术创新主要来源于无线技术和网络技术两方面。其需求来自于以上的关键性能挑战。我们可以将关键性能分为以下三个部分：

5G关键性能分类

为了实现更高网络容量， 无线传输增加传输速率大体上有两种方法，其一是增加频谱利用率，其二是增加频谱带宽。

提高频谱利用率的主要的技术方式有增加基站和天线的数量，对应 5G 中的关键技术为大规模天线阵列（ Massive MIMO）和超密集组网（ UDN）；而提高频谱带宽则需要拓展 5G 使用频谱的范围，由于目前 4G 主要集中在 2GHz以下的频谱，未来 5G 将使用26GHz，甚至 6-100GHz 的全频谱接入，来获取更大的频谱带宽。

而对于关键任务要求上，尤其是毫秒级的时延要求，对于网络架构提出了极大的挑战，5G 技术中将提出新型的多址技术以节省调度开销，同时基于软件定义网络（ SDN）和网络功能虚拟化（ NFV） 的新型网络架构将实现更加灵活的网络调度。

1、? 大规模天线阵列（ Massive MIMO） ：提高频谱效率，未来需要更多的天线及射频模块在现有多天线基础上通过增加天线数可支持数十个独立的空间数据流，以此来增加并行传输用户数目，这将数倍提升多用户系统的频谱效率，对满足 5G 系统容量与速率需求起到重要的支撑作用。大规模天线阵列应用于 5G 需解决信道测量与反馈、参考信号设计、天线阵列设计、低成本实现等关键问题。

美国莱斯大学 Argos 大规模天线阵列原型机样图

大规模天线技术（ MIMO）已经在 4G 系统中得以广泛应用。面对 5G 在传输速率和系统容量等方面的性能挑战，天线数目的进一步增加仍将是 MIMO 技术继续演进的重要方向。

根据概率统计学原理，当基站侧天线数远大于用户天线数时，基站到各个用户的信道将趋于正交，在这种情况下，用户间干扰将趋于消失。巨大的阵列增益将能够有效提升每个用户的信噪比，从而利用空分多址（ SDMA）技术，可以在同一时频资源上服务多个用户。

空分多址技术（ SDMA）是大规模天线阵列技术应用的重要支撑，其基础技术原理来自于波束赋形（ Beam forming） ,大规模天线阵列通过调整天线阵列中每个阵元的加权系数产生具有指向性的波束，从而带来明显的信号方向性增益，并与 SDMA 之间产生精密的联系。

空分多址提高频谱效率

大规模天线的优势可以归结为以下几点：

第一：提升网络容量。波束赋形的定向功能可极大提升频谱效率， 从而大幅度提高网络容量。

第二： 减少单位硬件成本。 波束赋形的信号叠加增益功能使得每根天线只需以小功率发射信号，从而避免使用昂贵的大动态范围功率放大器，减少了硬件成本。

第三： 低延时通信。 大数定律造就的平坦衰落信道使得低延时通信成为可能。传统通信系统为了对抗信道的深度衰落，需要使用信道编码和交织器，将由深度衰落引起的连续突发错误分散到各个不同的时间段上，而这种揉杂过程导致接收机需完整接受所有数据才能获得信息，造成时延。在大规模天线下，得益于大数定理而产生的衰落消失，信道变得良好，对抗深度衰弱的过程可以大大简化，因此时延也可以大幅降低。

第四：与毫米波技术形成互补。毫米波拥有丰富的带宽，但是衰减强烈，而波束赋形则正好可以解决这一问题。

波束赋形示例

大规模天线的研发和使用同样面临巨大的挑战，从研究层面而言，物理层研究会面临下表中的多个难点。而从实际部署层面而言，硬件成本是最主要的阻碍。首先随着发射天线数目的增多，天线阵列的占用面积将大幅增加，天线群及其对应的高性能处理器、转换器的成本也都远高于传统基站天线，使得大规模部署存在成本问题；其次实际的使用中，为了平衡成本和效果，可能会采用一些低成本硬件单元替代， 在木桶原理的作用下小幅降低成本可能会导致性能急剧下降，从而达不到预期效果。

大规模天线阵列物理层研究难点

相比于 SISO 或分集天线系统， 大规模多天线系统属于硬件、软件密集型的。大规模多天线系统由多个天线子阵列组成，每个子阵列共享数模转换、 混频器等元件， 而子阵列的每根天线单独拥有移相器、 功率放大器、低噪放大器等模块。 所以随着天线数的增加，硬件的部署成本会快速增加。

不过与此同时，多天线的增益效应使得系统的容错能力提升， 每个单元的模块（如数模转换、功率放大器等） 的功能可以进一步减弱。软件层面则需要复杂的算法来管理和动态地适应与编码和解码用于多个并行信道的数据流，这就需要一个相对强大的处理器，通常被实现为一个 FPGA。

利用混合波束赋形技术的天线系统架构图

整体而言， 未来 MIMO 将对天线带来升级需求，同时射频模块（移相器、功率放大器、低噪放大器等）的需求将爆发，此外数据的增加将利好功能更加强大的综合处理模块， 如 FPGA。

2、超密集组网（ UDN） ：解决热点网络容量问题，带来小基站千亿市场容量

未来移动数据业务飞速发展，热点地区的用户体验一直是当前网络架构中存在的问题。由于低频段频谱资源稀缺，仅仅依靠提升频谱效率无法满足移动数据流量增长的需求。超密集组网通过增加基站部署密度，可实现频率复用效率的巨大提升，但考虑到频率干扰、站址资源和部署成本，超密集组网可在局部热点区域实现百倍量级的容量提升，其主要应用场景将在办公室、住宅区、密集街区、校园、大型集会、体育场和地铁等热点地区。

超密集组网可以带来可观的容量增长，但是在实际部署中，站址的获取和成本是超密集小区需要解决的首要问题。而随着小区部署密度的增加，除了站址和成本的问题之外，超密集组网将面临许多新的技术挑战，如干扰、移动性、传输资源等。对于超密集组网而言，小区虚拟化技术、接入和回传联合设计、干扰管理和抑制是三个最重要的关键技术。

超密集组网示例

由于超密集组网对基站和微基站的需求加大，以及在重点场景下基站选址将面临更大的挑战，未来将利好具备较好成本控制能力及基站选址能力的厂商。

基站性能及成本对比

2020 年全球小基站市场每年将超过 6 亿美金， 国内小基站市场容量最终有望达到千亿级别。 根据 Small CellForum预测，全球小基站市场空间有望在 2020 年超过 6亿美元。 截止至 2016 年半年报，中国移动， 中国联通，中国电信披露今年要达到的的 4G 基站数分别为 140 万个、68 万个、 85 万个。考虑联通中报披露了与电信共享的 6 万个基

站，假设年内共享基站达到 10 万个，则中国当前存量基站市场大约为 283 万个。假设未来小基站的数量能达到目前基站数量的 10 倍以上， 即未来小基站市场需求达到 2830 万个，假设小基站平均价格为 5000 元/个， 则未来小基站市场容量将达到千亿级别。

3、全频谱接入：扩大频谱宽度， 未来利好射频器件厂商，但频谱暂未分配

相对于提高频谱利用率，增加频谱带宽的方法显得更简单直接。在频谱利用率不变的情况下，可用带宽翻倍可实现数据传输速率也翻倍。通过有效利用各类移动通信频谱（包含高低频段、授权与非授权频谱、对称与非对称频谱、连续与非连续频谱等）资源可以提升数据传输速率和系统容量。 但问题是，现在常用的6GHz以下的频段由于其较好的信道传播特性，目前已经非常拥挤， 6~100GHz高频段具有更加丰富的空闲频谱资源，可作为5G的辅助频段，然而30GHz~100GHz频率之间属于毫米波的范畴，这就需要使用到毫米波技术。

频谱使用情况

到 2020 年我国 5G频谱缺口近 1GHz，低频段为首选，高频将成为补充。目前4G-LTE 频段最高频率的载波在 2GHz上下， 可用频谱带宽只有 100MHz。因此，如果使用毫米波频段，频谱带宽能达到 1GHz-10GHz，传输速率也可得到巨大提升。

我国 5G 推进组已完成2020 年我国移动通信频谱需求预测， 届时移动通信频谱需求总量为 1350～1810MHz， 我国已为 IMT 规划的 687MHz 频谱资源均属于 5G 可用频谱资源，因此还需要新增 663～1123MHz 频谱。 我国无线电管理“十三五”规划中明确为 IMT-2020（ 5G）储备不低于500MHz 的频谱资源。

在未来要支持毫米波通信，移动系统和基站必须配备更新更快的应用处理器、基带以及射频器件。

事实上， 5G 标准对射频影响较大，需要一系列新的射频芯片技术来支持，例如支持相控天线的毫米波技术。毫米波技术最早应用在航空军工领域，如今汽车雷达、 60GHz Wi-Fi 都已经采用，将来 5G 也必然会采用。 4G 手机里面的数字部分包括应用处理器和调制解调器，射频前端则包括功率放大器（ PA）、射频信号源和模拟开关。功率放大器用于放大手机里的射频信号，通常采用砷化镓（ GaAs）材料的异质结型晶体管（ HBT）技术制造。

未来的 5G 手机也要有应用处理器和调制解调器。不过与 4G 系统不同， 5G 手机还需要相控阵天线。

此外，由于毫米波的频率非常高， 线路的阻抗对毫米波的影响很大，所以器件的布局和布线变得异常重要。 与 4G 手机一样， 5G 手机也需要功率放大器， 毫米波应用中，功率放大器将是系统功耗的决定性因素。

除此之外， 毫米波相比于传统 6GHz 以下频段还有一个特点就是天线的物理尺寸可以比较小。这是因为天线的物理尺寸正比于波段的波长，而毫米波波段的波长远小于传统 6GHz 以下频段，相应的天线尺寸也比较小。因此可以方便地在移动设备上配备毫米波的天线阵列，从而实现大规模天线技术。

4、新型多址技术：降低信令开销，缩短时延

通过发送信号在空/时/频/码域的叠加传输来实现多种场景下系统频谱效率和接入能力的显著提升。此外，新型多址技术可实现免调度传输，将显著降低信令开销，缩短接入时延，节省终端功耗。目前业界提出的技术方案主要包括基于多维调制和稀疏码扩频的稀疏码分多址（ SCMA）技术，基于复数多元码及增强叠加编码的多用户共享接入（ MUSA）技术，基于非正交特征图样的图样分割多址（ PDMA）技术以及基于功率叠加的非正交多址（ NOMA）技术。

此外，基于滤波的正交频分复用（ F-OFDM）、滤波器组多载波（ FBMC)、全双工、灵活双工、终端直通（ D2D）、多元低密度奇偶检验（ Q-ary LDPC）码、网络编码、极化码等也被认为是5G重要的潜在无线关键技术。

5、5G 网络关键技术： NFV 和 SDN，网络能力开放或利好第三方服务提供商

未来 5G 网络架构将包括接入云、控制云和转发云三个域： 接入云支持多种无线制式的接入，融合集中式和分布式两种无线接入网架构，适应各种类型的回传链路，实现更灵活的组网部署和更高效的无线资源管理。

5G 的网络控制功能和数据转发功能将解耦，形成集中统一的控制云和灵活高效的转发云。控制云实现局部和全局的会话控制、移动性管理和服务质量保证，并构建面向业务的网络能力开放接口，从而满足业务的差异化需求并提升业务的部署效率。转发云基于通用的硬件平台，在控制云高效的网络控制和资源调度下，实现海量业务数据流的高可靠、低时延、均负载的高效传输。

5G的网络架构图

基于“三朵云”的新型 5G 网络架构是移动网络未来的发展方向。未来的 5G 网络与 4G 相比，网络架构将向更加扁平化的方向发展，控制和转发将进一步分离，网络可以根据业务的需求灵活动态地进行组网，从而使网络的整体效率得到进一步提升。 5G 网络服务具备更贴近用户需求、定制化能力进一步提升、网络与业务深度融合以及服务更友好等特征，其中代表性的网络服务能力包括、网络切片、移动边缘计算、按需重构的移动网络、以用户为中心的无线接入网络和网络能力开放。

基于 NFV/SDN 技术实现网络切片以及网络能力开放

其中，网络能力开放将不仅带来用户的体验优化，还将带来新型的商业模式探索。5G 网络能力开放框架旨在实现面向第三方的网络友好化和网络管道智能化，优化网络资源配置和流量管理。 4G 网络采用“不同功能、各自开放”的架构，能力开放平台需要维护多种协议接口，网络结构复杂，部署难度大； 5G 网络控制功能逻辑集中并中心部署。

能力开放平台间统一接口，可实现第三方对网络功能如移动性、会话、 QoS 和计费等功能的统一调用。而这一切都需要虚拟化的基础设施平台支撑。实现 5G新型基础设施平台的基础是网络功能虚拟化（ NFV）和软件定义网络 （ SDN）技术。

传统网络架构（左）SDN+NFV 下的网络架构（右）

SDN/NFV 技术融合将提升 5G 进一步组大网的能力： NFV 技术实现底层物理资源虚拟化， SDN 技术实现虚拟机的逻辑连接，进而配置端到端业务链，实现灵活组网。

NFV 使网元功能与物理实体解耦，通过采用通用硬件取代专用硬件，可以方便快捷地把网元功能部署在网络中任意位置，同时通过对通用硬件资源实现按需分配和动态延伸， 以达到最优的资源利用率的目的。NFV 可以满足运营商在网络灵活性、 架设成本、 可扩展性和安全性方面的需求。

首先， NFV 的特性使其可以让网络和服务预配置更加灵活。而这又可以让运营商和服务供应商快速地调整服务规模以便应对客户的不同需求。这些服务在任何符合行业标准的服务器硬件上，通过软件应用来提供，而最重要的一点就是安全网关。

与购买硬件设备不同，服务供应商可以轻松地采用与设备相关的功能，然后将其以服务器虚拟机的形式示例。

由于网络功能是在软件总部署的，所以可以将这些功能移动到网络的各个位置，而不需要安装新的设备。这意味着运营商和服务供应商不需要部署很多硬件设备，而可用虚拟机来部署廉价，高容量服务器基础设施。

最重要的是，虚拟化消除了网络功能和硬件之间的依赖性，运营商只需设一个地区代表就可以了，而不用专门搭建一个基础设施来提供支持。

随着众多厂商推出了商用级 SDN、 NFV 解决方案，新型网络架构正逐步落地，据SNS 预计，到 2020 年， SDN 和 NFV 将为服务提供商（包含有线和无线）节省 320 亿美元的资本支出。

SDN 技术实现控制功能和转发功能的分离。

其核心技术 OpenFlow 一方面将网络控制面板从数据面中分离出来，另一方面开放可编程接口，从而实现网络流量的灵活控制及网络功能的“软件定义”，有利于通过网络控制平台从全局视角来感知和调度网络资源，实现网络连接的可编程化。

SDN 典型架构包含三层及两个接口：

控制层： 控制器集中管理网络中所有设备，虚拟整个网络为资源池，根据用户不同的需求以及全局网络拓扑，灵活动态的分配资源。 SDN 控制器具有网络的全局视图，负责管理整个网络：对下层，通过标准的协议与基础网络进行通信；对上层，通过开放接口向应用层提供对网络资源的控制能力。

物理层： 物理层是硬件设备层，专注于单纯的数据、业务物理转发，关注的是与控制层的安全通信，其处理性能一定要高，以实现高速数据转发。

应用层： 应用层通过控制层提供的编程接口对底层设备进行编程，把网络的控制权开放给用户，基于上开发各种业务应用，实现丰富多彩的业务创新。

南向接口：是物理设备与控制器信号传输的通道，相关的设备状态、数据流表项和控制指令都需要经由 SDN的南向接口传达，实现对设备管控。

北向接口： 是通过控制器向上层业务应用开放的接口，目的是使得业务应用能够便利地调用底层的网络资源和能力，其直接为业务应用服务的，其设计需要密切联系业务应用需求，具有多样化的特征。

SDN的三层架构

5G背后的半导体商机

新一代移动通讯5G也助力半导体产业从PC、智慧型手机、平板装置出货量下滑的窘境中脱困。为顺利抢占物联网与5G移动通讯商机，半导体相关厂商包括晶圆制造/代工、封装与EDA业者，都纷纷展现其最新技术，如IBM领先推出7奈米芯片；台积电也宣示透过最新鳍式场效电晶体(FinFET)与物联网大资料分析技术，期可在物联网市场扮演重要角色。

不仅如此，在台湾及中国大陆通讯与手机处理器芯片市场占有一席之地的联发科(MediaTek)，也针对即将到来的5G市场，以及发展越发火热的物联网应用市场，端出新策略。

资策会产业情报研究所(MIC)产业顾问兼主任张奇表示，2016年的台湾市场景气将较2015年来得好，对半导体产业来说是正面消息。MIC预测的2016年10大趋势中，所提出的「5G加速风」，即是阐述2016年5G的技术发展，将较2015年来的积极，且可为半导体产业带来更多机会。

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