慶祝人類登月50周年:TI集成電路的一大步
發(fā)布時(shí)間:2019-07-25 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】1969年7月20日,TI航空航天工程師Verie Lima與家人正在達(dá)拉斯地區(qū)的一個(gè)社區(qū)泳池游泳時(shí),突然聽到一位女士喊道:“它要實(shí)現(xiàn)了!”
“人類即將登陸月球,” Verie說(shuō)。“當(dāng)聽到這個(gè)消息時(shí),泳池里的每個(gè)人幾乎同時(shí)跳出來(lái)并回到各自的車上。”
Verie與妻子及三個(gè)孩子在幾分鐘內(nèi)趕回了家,在客廳觀看電視播出的見證人類登陸月球的歷史時(shí)刻。
“我考慮最多的是實(shí)現(xiàn)登月背后的技術(shù),”已從TI退休的Verie說(shuō)。
Verie是TI的一位負(fù)責(zé)無(wú)人太空計(jì)劃的電路設(shè)計(jì)師,實(shí)現(xiàn)登月這一刻對(duì)于許多像Verie這樣的工程師而言如同夢(mèng)幻一般,是多年來(lái)潛心努力的成果。TI的工程師研發(fā)出了用于引導(dǎo)阿波羅11號(hào)月球探測(cè)器模型,用于啟動(dòng)和終止火箭沖刺以及用于控制雷達(dá)和導(dǎo)航裝置的產(chǎn)品,這些對(duì)于成功登月至關(guān)重要。
Verie被尼爾·阿姆斯特朗登陸月球時(shí)邁出第一步的情景深深震撼了。但與此同時(shí),他仍然在思考自己的工作。
他說(shuō):“阿波羅11號(hào)取得成功對(duì)我而言非常重要。因?yàn)橐坏┦。沼?jì)劃的其他工作也會(huì)擱淺。登月成功意味著我可以繼續(xù)從事這一工作。”
力求在太空競(jìng)賽中拔得頭籌
在20世紀(jì)60和70年代,Verie參與研發(fā)用于Mariner和Voyager飛船的集成電路。他和TI數(shù)千名員工力求在太空競(jìng)賽中拔得頭籌。
已從TI退休的化學(xué)師Sid Parker開發(fā)了一種制造碲鎘汞材料的工藝,這種材料可用于制造能夠感應(yīng)紅外輻射的前視紅外(FLIR)相機(jī)。
“前視紅外線可以生成具有極佳細(xì)節(jié)的圖像,并具有多種用途,包括深入了解太空深處,”Sid說(shuō)。
解決技術(shù)挑戰(zhàn)以實(shí)現(xiàn)太空探索對(duì)于達(dá)成肯尼迪總統(tǒng)在20世紀(jì)60年代實(shí)現(xiàn)載人登月的目標(biāo)至關(guān)重要。
“肯尼迪去世前曾說(shuō)登月夢(mèng)想將在十年內(nèi)實(shí)現(xiàn)。我們堅(jiān)信自己可以成為研發(fā)登月技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者,”Verie說(shuō)。
20世紀(jì)50年代末,蘇聯(lián)成功拍攝了月球的遠(yuǎn)端畫面,并在阿波羅11號(hào)出現(xiàn)之前的太空競(jìng)賽中取得領(lǐng)先。
“我們?cè)噲D跟上蘇聯(lián)的水平,但我們做不到,” Verie說(shuō)。“我們落后了。而且蘇聯(lián)人在月球上確實(shí)擁有過(guò)自己的活動(dòng)。”
Verie在幾十年前設(shè)計(jì)的許多集成電路現(xiàn)在仍被用于太空領(lǐng)域。例如,Voyager II尚未從航天器中退役。該航天器利用20世紀(jì)70年代的技術(shù)繼續(xù)探索行星,并已經(jīng)到達(dá)距地球130多億英里的領(lǐng)域。Verie說(shuō),航天器所拍攝的照片已經(jīng)回答了宇宙中的一些神秘事物,比如火星上是否有生命。這一切的實(shí)現(xiàn)僅靠為三個(gè)燈泡供電的用電量來(lái)維持。
“旅行者(Voyager)計(jì)劃的重要意義相當(dāng)于登月計(jì)劃,因?yàn)樗隽藳](méi)人做過(guò)的事兒,到現(xiàn)在也沒(méi)有人做的事情。該計(jì)劃取得了的成果,超過(guò)了40年的太空探索的成果,”Verie說(shuō)。
解決太空飛行的技術(shù)挑戰(zhàn)
如果沒(méi)有發(fā)明集成電路,旅行者(Voyager)、阿波羅(Apollo)、水手(Mariner)就無(wú)法完成這些太空任務(wù)。在人類歷史上首次登上月球的11年前,TI工程師Jack Kilby在實(shí)驗(yàn)室手工制作了首個(gè)集成電路。雖然沒(méi)有即刻被承認(rèn),但該集成電路將有助于解決太空飛行的技術(shù)問(wèn)題,因?yàn)樗试S工程師將多個(gè)電子電路置于一塊小而扁平的半導(dǎo)體材料上,從而減輕重量并節(jié)省功率。
“擁有更輕的重量,更小的功率和體積,你就可以對(duì)航天器進(jìn)行更多的實(shí)驗(yàn),”Verie說(shuō)。
集成電路必須在1958年9月12日J(rèn)ack首次推出該技術(shù)至1969年7月20日尼爾·阿姆斯特朗邁出人類的“一小步”這兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)之間完成巨大進(jìn)步。
“問(wèn)題并不是電路或元件,而在于零重力環(huán)境中使用合適的技術(shù),”Verie說(shuō)。
“在TI,我們僅花費(fèi)了11年就研發(fā)出了用于航空航天史上最關(guān)鍵的任務(wù) — 阿波羅11號(hào)的新型集成電路,其具有與首個(gè)集成電路同樣重要的創(chuàng)新意義。”首席技術(shù)官Ahmad Bahai說(shuō)。
降低成本
1959年,美國(guó)空軍資助TI的一個(gè)項(xiàng)目,即研究集成電路的制造工藝。由此產(chǎn)生的試點(diǎn)項(xiàng)目使得集成電路的成本從每個(gè)1000美元降低至450美元,在后來(lái)幾年的制造業(yè)發(fā)展,使得每片芯片的成本進(jìn)一步降低至25美元。
1962年,TI工程師設(shè)計(jì)了首臺(tái)搭載火箭進(jìn)入太空的集成電路設(shè)備。它被用來(lái)創(chuàng)建一個(gè)計(jì)數(shù)器來(lái)研究地球磁場(chǎng)中捕獲的輻射。
1964年,我們的工程師為Ranger 7建立了命令探測(cè)器/解碼器。太空探測(cè)器成功發(fā)來(lái)首張?jiān)虑虮砻娴慕嚯x圖像,這使科學(xué)家和工程師能夠確定阿波羅宇航員最安全的著陸區(qū)。
如今,集成電路仍然是現(xiàn)代電子產(chǎn)品的基石,其容量、功率、尺寸和速度呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。實(shí)際上,集成電路可以支持您擁有的任何一款智能設(shè)備以及您每天觸摸到的許多東西。比一角硬幣還小的現(xiàn)代集成電路上可能包含數(shù)十億個(gè)晶體管。
“智能手機(jī)的內(nèi)存比旅行者(Voyager)航天器上的組件多24萬(wàn)倍,速度快10萬(wàn)倍,”Verie說(shuō)。“難以置信吧。”
Verie認(rèn)為技術(shù)未來(lái)的發(fā)展將會(huì)超出了我們的想象。
“回首1958年Jack Kilby在TI實(shí)驗(yàn)室發(fā)明首個(gè)集成電路的情景,我們已經(jīng)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。我將會(huì)銘記這一切。”
要了解有關(guān)集成電路從發(fā)明之日至今所走之路的更多信息,請(qǐng)查看我們的博文:2019年9月12日 - Jack Kilby紀(jì)念日。
* Caleb Pirtle III撰寫的《Engineering the World》,第85-86頁(yè)
** Caleb Pirtle III撰寫的《Engineering the World》,第39頁(yè)
*** Caleb Pirtle III撰寫的《Engineering the World》,第39頁(yè)
**** Caleb Pirtle III撰寫的《Engineering the World》,第39頁(yè)
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