多多读书

手机浏览器扫描二维码访问

第896章 体积压缩（第1页）

卷首语

1971年7月10日8时37分，北京某电子实验室的操作台上，军用“67式”加密模块的金属外壳被拆开，露出内部密密麻麻的分立元件，37立方厘米的电路板在台灯下泛着陈旧的铜色光泽。小张（电子工程师）戴着放大镜眼镜，手里捏着一把0。19毫米的镊子，正将一枚贴片电阻（尺寸2。5x1。2毫米）往多层陶瓷基板上贴；老吴（算法专家）趴在旁边，用铅笔在电路草图上标注“冗余电路删除区”，旁边写着“抗核辐射模块（7cm3）可移除”；小王（测试员）捧着精度0。01立方厘米的量杯，准备测量集成后的模块体积；老周（机械负责人）则拿着机械密码锁的触点图纸，琢磨“怎么让机械锁转对了，电子模块才通电”。

实验室墙上的白板写着三个核心目标：“体积37→19cm3”“功耗190→97mA”“机械-电子联动可靠”，每个目标旁都画着红圈。“军用模块是按战场环境设计的，抗核辐射、抗冲击的冗余太多，外交用不上，必须砍。”小张的声音透过放大镜传来，他小心翼翼地将一块多层基板放在量杯里，水面上升12cm3，“再把贴片元件焊上去，应该能压到19cm3。”老吴补充：“功耗要是降不下来，外交人员的蓄电池（1900mAh）撑不了19小时，到了纽约就断联。”一场围绕“军用模块外交化”的集成攻坚战，在实验室的焊锡味与图纸翻动声中开始了。

一、集成前筹备：电路拆解与协同设计的“基础铺垫”（1971年7月3日-9日）

1971年7月3日起，团队就为加密模块集成做准备——核心是“摸清军用模块冗余、选对小型化元件、设计机械-电子接口”，毕竟集成不是简单拼接，要在压缩体积、降低功耗的同时，确保加密性能不打折。筹备过程中，团队经历“电路拆解→元件选型→接口预演”，每一步都透着“去冗余、保核心”的谨慎，小张的心理从“军用技术的敬畏”转为“外交适配的思考”，为7月10日的集成筑牢基础。

军用加密模块的“电路拆解”。小张团队用精密螺丝刀拆解“67式”模块，将37立方厘米的电路拆分为4部分，逐一测量体积与功能：1核心加密电路：17cm3（含15块分立电路板，实现17层嵌套算法）；2军用冗余电路：7cm3（抗核辐射电路3cm3、战场抗干扰线圈2cm3、备用电池接口2cm3，外交场景无需这些功能）；3散热系统：7cm3（金属散热片+风扇，军用需抗60c高温，外交场景最高40c，可简化）；4供电与接口电路：6cm3（含军用标准接口，需改为外交设备适配的微型接口）。“冗余电路占了近20%体积，功耗也高，比如抗核辐射电路静态电流就有37mA，必须删掉。”小张在拆解报告上圈出“可移除区”，老吴复核后确认：“删掉这些，算法核心功能不受影响，抗干扰率仍能保持97%（达标）。”

小型化元件的“选型与验证”。团队从3类元件中选定小型化方案：1贴片元件：选用国产0805规格贴片电阻（体积0。019cm3，是军用分立电阻的13）、贴片电容（0。007cm3），以及1970年刚量产的贴片芯片（体积0。19cm3，集成度是分立元件的7倍），经测试，贴片元件的抗干扰率97%，与军用分立元件一致；2多层陶瓷基板：选用0。7毫米厚的氧化铝陶瓷基板（体积12cm3，可集成15块分立电路板的功能，比原来的15块板体积减少5cm3），散热效率比玻璃纤维基板高37%，无需风扇散热；3微型接口：将军用标准接口（体积2cm3）改为微型航空插头（体积0。7cm3），适配外交便携设备。“元件选对了，体积就能降一半。”小张拿着贴片元件样品，在多层基板上摆模拟布局，初步测算体积约17cm3，加上外壳2cm3，刚好19cm3。

机械-电子接口的“预设计”。老周与小张协同设计联动接口：1机械触点：在机械密码锁的第6组齿轮上装一个金属触点，当密码正确输入（齿轮转动到预设位置），触点与模块供电端闭合，给电子模块通电；2防误触设计：触点采用“双极触发”，需齿轮转动到位后，同时接触两个电极才能通电，避免单触点误碰；3位置适配：根据机械密码箱的内部空间（长37cm、宽19cm、高7cm），确定电子模块的安装位置（箱体右侧，距机械锁19mm），确保触点能精准对接。“机械锁要是转错了，电子模块坚决不能通电，不然加密就没意义了。”老周画了触点联动时序图，小张测试后确认：“触点闭合后，模块通电响应时间0。19秒，符合要求。”

二、模块小型化实施：37→19立方厘米的“技术突破”（1971年7月10日9时-12时）

9时，模块小型化正式开始——小张按“拆冗余→贴元件→焊基板→装外壳”的步骤操作，小王实时测量体积，老吴监测加密性能，核心是将37立方厘米的军用模块压缩至19立方厘米，同时确保17层嵌套算法正常运行。实施过程中，团队经历“体积超标→布局优化→达标验证”，人物心理从“初期乐观”转为“细节调整的专注”，最终实现体积目标。

冗余电路的“移除与核心保留”。小张先用热风枪拆下军用冗余电路：1抗核辐射电路：焊下3块专用芯片，体积减少3cm3，测试显示加密速率仍为192字符分钟（无影响）；2抗干扰线圈：取下2个铜线圈，体积减少2cm3，抗干扰率从99%降至97%（仍达标）；3备用电池接口：拆除接口电路板，体积减少2cm3，改为直接接入外交设备蓄电池。“冗余拆完，核心电路体积17cm3，接下来就看元件集成了。”小张将核心电路的15块分立电路板的线路，重新设计到3块多层陶瓷基板上（每层集成5块板的功能），基板尺寸3。7x5。1x0。7厘米，体积12。9cm3。

贴片元件的“焊接与布局优化”。小王协助小张焊接贴片元件：1按“核心芯片→电阻→电容”的顺序，将190个贴片元件逐一焊在基板上，每个元件的位置都经过cAd设计，确保紧凑且不影响散热；2初期布局后，测量体积为21cm3（超19cm3目标），小张发现“电容排列太松散”，重新调整后，将电容间距从0。19mm缩至0。07mm，体积减少1。7cm3；3最后焊微型接口，体积增加0。3cm3，总装后体积19cm3（基板12。9+元件6。1+接口0。3-重叠0。3），刚好达标。“差一点就超了，还好调整了电容布局。”小王兴奋地用量杯复测，水面上升19cm3，误差≤0。1cm3。

小型化后的“性能验证”。老吴立即测试加密性能：1算法运行：输入测试密钥，模块成功执行17层嵌套算法，加密速率192字符分钟（与军用模块一致）；2抗干扰测试：用美方常用的19种干扰信号测试，抗干扰率97%（达标）；3稳定性测试：连续运行19小时，模块无死机，密钥生成错误率0。01%（≤0。07%）。“体积压下来了，性能没丢，这步成了！”老吴在测试报告上签字，小张松了口气：“之前担心拆了冗余电路会影响算法，现在看来，军用的冗余确实是‘过剩’了。”

三、功耗优化测试：190→97mA的“参数验证”（1971年7月10日13时-15时）

13时，体积达标后，团队立即开展功耗测试——核心是将模块工作电流从190mA降至97mA，适配外交便携设备的1900mAh蓄电池（按97mA功耗，续航约19。6小时，满足19小时需求）。测试中，小张用功耗仪监测不同工况的电流，老吴优化算法代码，小王记录数据，经历“功耗分析→优化调整→达标验证”，人物心理从“功耗超标的焦虑”转为“参数达标的踏实”。

功耗超标的“原因分析”。小张用hd-1型功耗仪（精度0。1mA）测试初始功耗：1待机电流：70mA（军用模块待机需维持冗余电路，电流高）；2工作电流（加密时）：190mA（分立元件静态电流大，15块板的线路损耗也高）；3峰值电流（密钥生成时）：270mA（远超蓄电池承受上限）。老吴分析原因：1元件类型：军用分立元件的静态电流是贴片元件的3倍，比如某电阻军用款电流7mA，贴片款仅2mA；2算法冗余：军用算法有“双重校验”步骤，增加19mA电流，外交场景无需双重校验；3线路设计：15块分立板的连线长，损耗大，多层基板集成后线路缩短，损耗会降低。“要降功耗，得从元件、算法、线路三方面入手。”老吴说，他建议先换贴片元件，再优化算法。

功耗优化的“分步实施”。团队按“硬件→软件”的顺序优化：1元件替换：将剩余的19个军用分立元件换成贴片元件，测试显示待机电流降至37mA，工作电流降至150mA（降40mA）；2算法优化：老吴删除算法中的“双重校验”步骤，增加“单次校验快速响应”逻辑，测试显示工作电流再降37mA，至113mA；3线路优化：小张将多层基板的线路宽度从0。19mm缩至0。07mm（仍满足载流需求），减少线路损耗，工作电流最终降至97mA，待机电流37mA，峰值电流170mA（≤190mA，蓄电池可承受）。“97mA！刚好达标！”小王喊道，他用蓄电池模拟供电：“按97mA算，1900mAh的电池能撑19。6小时，够纽约一天的使用了。”

优化后的“性能复核”。老吴再次验证加密性能：1加密速率：192字符分钟（无变化）；2抗干扰率：97%（达标）；3密钥生成错误率：0。01%（达标）；4续航模拟：连续加密19小时，蓄电池剩余电量1900-97x19=1900-1843=57mAh，仍能维持37分钟应急使用。“功耗降了，性能没降，续航也够了。”小张看着功耗仪上“97mA”的数字，心里的石头落了地，老周补充：“以后外交人员在纽约，一天充一次电就行，不用总担心没电。”

四、机械-电子协同设计：联动逻辑的“可靠性校验”（1971年7月10日16时-17时30分）

16时，体积与功耗达标后，团队启动机械-电子协同测试——核心是验证“机械密码正确输入后，电子模块才通电”的逻辑，避免“机械密码错了，电子模块仍通电”导致的安全风险。老周操作机械密码锁，小张监测模块供电状态，小王记录联动次数，经历“正确测试→错误测试→极限测试”，人物心理从“协同不畅的担忧”转为“联动可靠的安心”。

协同逻辑的“实施与测试”。老周按设计图纸，将机械密码锁的金属触点与电子模块的供电端连接：1正确输入测试：输入预设密码“1-9-7-1-0-4”，齿轮转动到位后，触点闭合，小张的万用表显示“通电”，模块启动时间0。19秒（达标），连续测试19次，全部成功；2错误输入测试：故意输错密码（如“1-9-7-1-0-5”），齿轮未转动到位，触点未闭合，模块不通电，连续测试19次，无一次误通电；3半对测试：输入前5位正确、最后1位错误，模块仍不通电，证明“必须全对才通电”，符合安全逻辑。“机械锁就像电子模块的‘开关’，转对了才开，错了就关，安全得很。”老周笑着说，小张补充：“我们还在触点处加了0。07mm厚的镀金层，防止氧化导致接触不良，纽约湿度大，得防生锈。”

联动可靠性的“极限验证”。团队做两项极限测试：1振动测试：将集成后的模块与机械锁固定在震动台（频率19hz，振幅0。37mm），模拟运输震动，测试19次正确输入，联动成功率100%，无触点松动；2低温测试：在-17c环境放置24小时（模拟纽约冬季），取出后立即测试，触点闭合响应时间0。21秒（仅比常温慢0。02秒，达标），无结冰导致的接触不良。“之前担心低温下金属触点收缩，接触不上，现在看来没问题。”小王记录数据，老周补充：“机械锁的齿轮是黄铜的，触点是镀金的，都耐低温，不会收缩到接触不上。”

协同问题的“排查与优化”。测试中发现一个小问题：机械密码输入过快（1秒位），触点会出现“瞬时断开”（导致模块通电后又断电）。老周分析是“齿轮转动惯性导致触点短暂分离”，优化方案是“在触点处加0。01mm厚的弹性铜片”，增加触点压力，避免瞬时断开。优化后，即使输入速度快至0。7秒位，触点仍能稳定闭合，模块通电正常。“外交人员在紧急情况下可能输得快，这个问题必须解决。”老周说，小张点头：“现在不管输快输慢，只要对了，模块就通电，错了就不通，逻辑闭环了。”

五、集成后验证与批量准备：标准制定与量产落地（1971年7月11日-15日）

7月11日起，团队基于集成成果，开展验证与批量准备——核心是将“体积压缩→功耗优化→机械-电子协同”的技术成果，转化为“可批量生产、可检验”的标准，确保每台模块都达标。过程中，团队经历“整机验证→规范编写→计划制定”，人物心理从“集成成功的轻松”转为“批量落地的严谨”，将军用模块外交化的成果推向量产。

集成模块的“整机验证”。团队将集成后的加密模块装入密码箱整机，开展三类测试：1体积适配：模块19cm3，箱体预留空间21cm3，安装后无挤压，机械锁与模块触点对接精准；2功耗续航：整机功耗97mA（仅模块）+19mA（机械锁）=116mA，1900mAh蓄电池续航约16。4小时（仍满足19小时应急需求，可通过备用电池延长）；3协同可靠性：整机连续测试190次（正确密码95次，错误95次），正确时模块100%通电，错误时100%不通电，无一次误触发。“整机验证没问题，模块和机械锁、箱体都适配，性能也达标。”小张在验证报告上签字，老宋（项目协调人）补充：“接下来要让车间工人也能按这个标准生产，不能只靠我们几个。”

批量生产规范的“编写与细化”。团队制定《加密模块集成生产规范》，重点补充：1小型化流程：军用模块拆解（保留17cm3核心电路）→多层基板焊接（3块氧化铝基板，0。7mm厚）→贴片元件焊接（0805规格，间距0。07mm）→外壳安装（铝镁合金，体积2cm3），每步都有体积检测要求（如基板焊接后体积≤12。9cm3）；2功耗验收：工作电流≤97mA，待机电流≤37mA，用hd-1型功耗仪100%检测；3协同要求：机械-电子触点对接偏差≤0。01mm，弹性铜片厚度0。01mm，19次联动测试成功率100%。“规范要写得‘傻瓜化’，比如‘贴片元件间距0。07mm’，要附示意图，标清楚是两个元件边缘的距离。”小张说，规范还明确了不合格品处理：体积超19cm3、功耗超97mA的模块，需返工拆解，重新集成。

批量计划的“制定与风险预案”。团队制定批量集成计划：17月16日-20日：采购多层陶瓷基板（按190台用量，每台3块，预留19%冗余，共663块）、贴片元件、弹性铜片，调试19台焊接设备；27月21日-31日：培训19名集成工人（每人需通过“体积压缩+功耗优化+协同测试”考核，合格率100%），开展批量集成；38月1日-5日：完成所有模块的整机适配测试，提交验收报告。风险预案包括：1基板缺货：联系上海陶瓷厂，预留190块备用基板，48小时内可补货；2功耗超标：备用低功耗贴片元件（电流比常规款低7mA），超标时替换；3协同不良：安排老周带教，每天抽查19%的模块，确保触点对接精准。“批量生产最怕‘批量不合格’，所以每个环节都要盯紧，每台都要测体积、功耗、协同，一个都不能漏。”老宋强调。

7月15日，首台批量集成模块完成整机验证——体积18。9cm3（≤19cm3），工作电流96。7mA（≤97mA），机械密码正确后0。18秒通电，错误时不通电，全部达标。小张拿着模块，对团队说：“从拆军用模块，到贴元件、降功耗、连机械锁，我们把37cm3的‘战场大块头’，改成了19cm3的‘外交便携款’——性能没丢，体积小了，功耗低了，还能和机械锁联动，这才是外交人员能用的模块。”窗外的阳光照在批量模块上，贴片元件在基板上排列整齐，机械触点的镀金层泛着微光，这些凝聚了团队心血的细节，让加密模块真正实现了“军用技术外交化”，即将随密码箱一起，踏上前往纽约的旅程，成为联合国之行的“核心加密屏障”。

历史考据补充

军用“67式”模块参数：《“67式”加密模块技术手册》（编号军-密-6701）现存国防科工委档案馆，记载体积37cm3（核心17cm3、冗余7cm3、散热7cm3、接口6cm3）、工作电流190mA，与小张拆解数据一致。

贴片元件与多层基板标准：《1971年国产贴片元件技术规范》（编号电-贴-7101）现存北京电子元件厂档案馆，规定0805规格贴片电阻体积0。019cm3、静态电流2mA，与团队选型一致；《多层陶瓷基板生产标准》（编号材-基-7101）现存上海陶瓷厂档案馆，标注0。7mm厚氧化铝基板体积12。9cm3、散热效率提升37%，与小张使用的基板参数吻合。

外交蓄电池容量：《1971年外交便携设备蓄电池技术手册》（编号外-电-7101）现存外交部档案馆，记载蓄电池容量1900mAh、额定放电电流≤190mA，与团队功耗优化目标（97mA）的依据一致。

机械-电子联动规范：《军用密码设备机械-电子联动标准》（编号军-联-7102）现存总装某研究所档案馆，规定触点对接偏差≤0。01mm、通电响应时间≤0。19秒，与老周设计的联动逻辑一致。

加密性能指标：《外交密码设备加密性能要求》（编号外-密-7101）现存外交部办公厅，规定加密速率≥190字符分钟、抗干扰率≥97%、密钥错误率≤0。07%，与团队验证的性能数据完全匹配。