慶祝人類登月50周年：TI集成電路的一大步

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。“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。

Verie是TI的一位負(fù)責(zé)無人太空計(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：“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。

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。

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。“我們落后了。而且蘇聯(lián)人在月球上確實(shí)擁有過自己的活動(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，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]人做過的事兒，到現(xiàn)在也沒有人做的事情。該計(jì)劃取得了的成果，超過了40年的太空探索的成果，”Verie說。

解決太空飛行的技術(shù)挑戰(zhàn)

如果沒有發(fā)明集成電路，旅行者（Voyager）、阿波羅（Apollo）、水手（Mariner）就無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。

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。

“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?！笔紫夹g(shù)官Ahmad Bahai說。

降低成本

1959年，美國空軍資助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。它被用來創(chuàng)建一個(gè)計(jì)數(shù)器來研究地球磁場(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。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24萬倍，速度快10萬倍，”Verie說?！半y以置信吧?！?/p>

Verie認(rèn)為技術(shù)未來的發(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

** Caleb Pirtle III撰寫的《Engineering the World》，第39頁

*** Caleb Pirtle III撰寫的《Engineering the World》，第39頁

**** Caleb Pirtle III撰寫的《Engineering the World》，第39頁