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来源:超级管理员

时间:2022-03-13

对于Charles“Bob”Cook来说,Jack Kilby委派的项目不仅促使开发出了第一个绕地球轨道运行的集成电路,还为未来的航天电子学奠定了基础。

2022 年 3 月 4 日
 
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Jack Kilby在发明集成电路(IC)两年后不久,被提升为公司刚起步的半导体实验室的负责人。那是1961年,他即将签署三个备受瞩目的合同,而且每个合同都不简单。

他接受重任,分别为民兵导弹制导系统和美国空军计算机系统开发定制集成电路。第三个项目特别具有挑战性,归属于美国国家航空航天局(NASA),Jack很清楚他希望由谁来负责这个项目。

Charles“Bob”Cook是一位年轻但才华横溢的工程师,他擅长解决半导体问题。Jack亲自挑选Bob担任NASA项目的首席工程师,他的决定将改变未来几代人的太空探索。

“我认为我能做到,因为当我看到这项挑战时,从数学方面分析,这看起来是可能的,”Bob说。

上天揽月

NASA通过即将进行的阿波罗载人飞行任务把目光投向了月球。为了取得成功,需要提高计算能力并减轻模块的重量。为此,航天局已经开始将分立晶体管电路换成集成电路。Jack之前向NASA提供了我们的第一款商用集成电路TI SN502,价格约为450美元。但NASA需要一个替代方案,要求能够在同样的空间里提供更多的动力和更高的速度。

SN514是第一个环绕地球运行的集成电路(照片由Industrial Alchemy提供)

Jack面临严峻的挑战:设计一系列数字逻辑集成电路来取代SN502,以SN502十分之一的功率实现比SN502高10倍的速度,从而帮助NASA达到提高计算机功能和减轻重量的目标,而且NASA希望在10个月内完成。

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当时IC行业的业务并不稳定。尽管许多人认为这是一项伟大的事业,但集成电路在早期也遭遇过许多波折。生产收益率极低,而且很小的业务量给大规模生产制造了巨大障碍。但Patrick Haggerty(TI的联合创始人之一)和Jack认为这是可以实现的。

他们是对的。

“那时候,我们的大部分业务来自国防类合同,他们都想要更小更轻便的器件,”当时在公司工作的TI退休员工Max Post说。“Haggerty对集成电路充满信心,认为它会带来重大影响。IC被证明是减小这些系统尺寸和减少重量的最重要进展。”

为未来的发展奠定基础

Bob一周工作六天,每天早出晚归,再加上星期天做完礼拜之后的时间,这一切都是为了赶上最后期限。他来到生产线上,仔细挑选每一片晶圆,以便获得提高良品率。大约有50%的芯片可以使用,所以他用镊子单独检查被筛选掉的芯片,了解通过哪些调整可以提高良品率。

“我们做了两件以前从未做过的事情,”现年88岁、住在佛罗里达州西棕榈滩的Bob说。“我们找到了一种把两个晶体管放在一个芯片上的方法,我们在硅的表面涂上氧化物,这样就能够在上面放上导体来连接晶体管。”

51系列集成电路家族就这样诞生了。

Bob Cook拿着1961年11月期《财富》杂志,封面上印有51系列芯片。

51系列还出现在1961年11月期《财富》杂志封面上,它是一组基于电阻-电容-晶体管技术的六位数字逻辑电路,功耗更低,采用较小的扁平封装。公司率先提供了一组完整、兼容的逻辑电路,为现代计算奠定了基础,并引入了“系列”这一术语。在大约三年的时间里,51、52、53和54系列品牌迅速获得了业界的认可。SN5400是一款用于国防无线电的军用级四通道双输入与非门,至今仍在出售。

“我告诉Jack,我们可以在芯片上放更多东西,然后装配起来,这样它就能用于许多其他应用,”Bob说。“另外两份合同最终采用了51系列流程,从而使他们的项目能够顺利完成。由于我们开发出这款器件,所以成功地把他从三项令人头疼的工作中解救出来。”

围绕系列51所做的工作为我们公司今天销售的多款产品奠定了基础,并最终推动了所有实现数字化的IC技术的发展。

“可以肯定地说,我们现在使用的99%的应用——从便宜的儿童玩具到家用电器,到个人电子产品,再到工厂自动化和控制,可能都包含某种逻辑门电路,”公司的逻辑产品市场营销和应用经理Michael Shultis说。“由于51系列和54系列的成功研发,今天的逻辑半导体市场已呈爆炸式增长。”

“我只是在做我的工作”

1963年感恩节过后不久,在没有大张旗鼓的情况下,NASA发射了行星际监测平台的第一颗卫星Explorer 18。这颗卫星收集了有关太空辐射的数据,以支持即将开始的阿波罗任务。

Bob Cook拿着SN502,这是Jack Kilby为感谢他在51系列中所做的工作而赠送的。

从表面上看,这次发射似乎很普通。但对于空间电子学的未来,这次发射却是非同寻常的:机载Optical Aspect Computer的核心是一对51系列IC,是由Bob和他的团队在公司设计的SN510和SN514,它们是率先环绕地球运行的集成电路。“我当时并不知道,但我认为它们用在什么地方是由其所有者决定的,”Bob回忆说,他不知道他的IC将是第一个进入太空的。“我从来不知道我的工作成果会用于什么系统。我只是在做分内的工作。

Bob是在Explorer 18发射前不久离开TI的。他辉煌卓越的职业生涯长达45年,于2002年从Siemens退休。他拥有22项专利,其中一项是在安全气囊成为汽车标准之前的安全气囊传感器专利。当NASA收到51系列时,他们把Jack原来的微芯片SN502送回了TI。Jack把它送给Bob作为对他工作的“感谢”。Bob一直保留至今。

“我的生活一直都很好,并且在我的职业生涯中,最初的想法也都收到很好的成效,”Bob说。“在TI,我学会了解决半导体问题,这是我之后职业生涯的核心。我很幸运地拥有一种天赋,并且我有机会利用它。Jack和我关系非常好,我们一起做了很多有意义的事情。同他合作是我职业生涯的一大亮点。”

永远不会太晚

1958年秋天,时年26岁的佐治亚理工学院研究生Charles“Bob”Cook注意到无线电工程师协会(现在称为电气电子工程师协会)刊物中的一则招聘广告:TI正在寻找硕士毕业生来从事应用工作。

几周后,Bob在校园里接受了为期两天的紧张面试。在交谈中,他向面试官展示了他的论文,其中重点讨论了使用42个晶体管的电机三相调制器。委员会对他的原创作品印象深刻,他们绕过了公司只招聘具有高学历应聘者的政策,当场向他发放了录用通知书。

“我的论文尚需润色和完善,但我已经完成了足够多的内容,所以他们知道我的项目的情况,”Bob说。“他们告诉我,我的工作已经达到了硕士水平,他们向我发放了录用通知书,并希望我尽快加入他们公司。”

他实际上从未完成他的论文。当他在进入TI之前最初提交论文时,佐治亚理工学院英语系因语法和拼写错误而否定了该论文。尽管如此,Bob还是开创了45年非凡的工程师职业生涯,于2002年从西门子退休。

2020年初,Bob的儿子Charles Jr.联系了佐治亚理工学院,询问他们是否会考虑根据Bob的职业成就授予他硕士学位。2020年10月,佐治亚理工学院通过线上仪式授予Bob硕士学位。

 


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