Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Jak stworzono pierwszy, kosmiczny układ scalony

ghost666 07 Aug 2021 14:59 3309 3
  • Jak stworzono pierwszy, kosmiczny układ scalony
    Emerytowany inżynier Texas Instruments
    Bob Cook trzyma chip SN502 podarowany
    mu przez Jacka Kilbiego w podziękowaniu
    za pracę Cooka nad Serią 51.
    Dla Charlesa „Boba” Cooka projekt zlecony przez legendarnego Jacka Kilbiego doprowadził do opracowania pierwszych układów scalonych, jakie kiedykolwiek okrążyły Ziemię w kosmosie – i położyły podwaliny dla przyszłej elektroniki kosmicznej.

    Jack Kilby stracił nieco ponad dwa lata od wynalezienia układu scalonego, kiedy awansował na kierownictwo raczkującego laboratorium półprzewodników w Texas Instruments. Był rok 1961 i wyścig w kosmos był coraz bardziej zacięty. Kilby pracował nad trzema głośnymi projektami — wszystkie napotykały kłopoty podczas realizacji.

    Kilbiemu powierzono wykonanie niestandardowych układów scalonych do systemu naprowadzania rakiet Minuteman, a także do innych urządzeń i systemów komputerowego Sił Powietrznych USA. Trzeci projekt był szczególnie wymagającą prośbą ze strony NASA — Kilby dokładnie wiedział, kto ma poprowadzić ten projekt. Bob Cook był młodym, ale błyskotliwym inżynierem, który miał talent do rozwiązywania problemów z półprzewodnikami. Kilby wybrał Cooka na głównego inżyniera projektu dla NASA. Ta decyzja zmieniła eksplorację kosmosu dla przyszłych pokoleń. "Pomyślałem, że mogę to zrobić, ponieważ kiedy spojrzałem na wyzwanie, wydawało mi się to możliwe z matematycznego punktu widzenia" wyjaśnił Cook.

    Celowanie wysoko

    NASA celowało w Księżyc z myślą o przyszłych misjach Projektu Apollo. Sukces wymagał zwiększenia mocy obliczeniowej i zmniejszenia masy poprzez miniaturyzację. W rezultacie agencja kosmiczna była już w trakcie wymiany obwodów tranzystorów dyskretnych na układy scalone. Kilby wcześniej dostarczył NASA pierwszy komercyjnie dostępny układ Texas Instruments – TI SN502 – za około 450 dolarów za sztukę. Ale NASA potrzebowało alternatywy, która zapewniłaby jeszcze większą moc i prędkość na tej samej przestrzeni.

    Wyzwanie dla Kilbiego było proste: zaprojektuj linię cyfrowych układów logicznych, które zastąpią SN502, ale z 10-krotnie większą prędkością i jedną dziesiątą obecnego zużycia energii. NASA chciała mieć te układy gotowe w ciągu 10 miesięcy.

    Branża układów scalonych wciąż znajdowała się na niepewnym gruncie: pierwsi krytycy zauważyli wyjątkowo niskie zyski z produkcji układów scalonych, które wraz z wyzwaniami biznesowymi związanymi z przejściem na produkcję masową czyniły przedsięwzięcie mało opłacalnym. Niemniej jednak Kilby i Patrick Haggerty, jeden ze współzałożycieli TI, wierzyli, że można to zrobić. Mieli rację.

    "W tamtym czasie większość naszej działalności stanowiły kontrakty obronne i wszyscy chcieli mniejszych i lżejszych urządzeń" powiedział Max Post, emerytowany pracownik TI, który w tamtym czasie pracował w biurach korporacyjnych producenta chipów. "Haggerty bardzo mocno wierzył w układy scalone i wierzył, że to zadziała. To właśnie układ scalony okazał się najważniejszym osiągnięciem, które pozwoliło zmniejszyć rozmiar i wagę tych systemów".

    Kładąc podwaliny

    Cook pracowała od wschodu do zachodu słońca, sześć dni w tygodniu – plus po kościele w niedziele – aby dotrzymać terminu. Monitorował linię produkcyjną i starannie dobierał każdy substrat, aby uzyskać najlepszą możliwą wydajność. Około 50% wyprodukowanych chipów działało, więc badał on odrzuty indywidualnie, aby dowiedzieć się, jakie korekty poprawiłyby wydajność. "Zrobiliśmy dwie rzeczy, których nigdy wcześniej nie robiliśmy" mówi Bob. "Znaleźliśmy sposób na umieszczenie dwóch tranzystorów na chipie i umieściliśmy tlenek na powierzchni krzemu. aby możliwe było umieszczenie na nim przewodników do połączenia tych tranzystorów". W ten sposób narodziła się rodzina układów scalonych - seria 51.

    Seria 51 — zamieszczona na okładce magazynu Fortune z listopada 1961 — była zestawem sześciu cyfrowych układów logicznych opartych na technologii rezystor-kondensator-tranzystor o mniejszej mocy w małej, płaskiej obudowie. TI miał teraz swój pierwszy kompletny, kompatybilny zestaw układów logicznych, który służył jako podstawa do budowy nowoczesnych, jak na ówczesne czasy, komputerów i wprowadziła termin "seria". W ciągu mniej więcej trzech lat kolejne iteracje serii - 51, 52, 53 i 54 - szybko zyskały uznanie w całej branży. SN5400, czterokanałowa, dwuwejściowa bramka NAND klasy wojskowej, stosowana w radiotelefonach wojskowych, jest nadal dostępna na rynku.

    "Powiedziałem Jackowi, że możemy umieścić o wiele więcej elementów na chipie, a następnie tak go przygotować, aby przydał się w wielu innych zastosowaniach" powiedział Cook. "Pozostałe dwa kontrakty ostatecznie przeszły na proces Serii 51. Dzięki urządzeniu, które zaprojektowaliśmy, udało nam się pozbyć wszystkich problemów w tych trzech projektach" Praca włożona w rozwój Serii 51 położyła podwaliny pod kilka innych produktów, które TI nadal ma w swojej ofercie. Ostatecznie posłużyły jako prekursor technologii układów scalonych, która pozwoliła na stworzenie cyfrowego świata, jaki znamy obecnie.

    "Można śmiało powiedzieć, że prawdopodobnie 99 procent aplikacji, z którymi obecnie wchodzimy w interakcję – od niedrogich zabawek dla dzieci, przez urządzenia, elektronikę osobistą, automatyzację i sterowanie w fabrykach – ma w sobie coś w rodzaju bramki logicznej" powiedział Michael Shultis, specjalista ds. marketingu i aplikacji TI. menedżer produktów logicznych. "Z powodu tego, co zrobiono z Serią 51, a ostatecznie z Serią 54, dzisiejszy rynek półprzewodników logicznych eksplodował".

    'Po prostu robię swoją robotę'

    Niedługo po Święcie Dziękczynienia w 1963 roku, z niewielkimi fanfarami, NASA wystrzeliła sondę Explorer 18, pierwszego satelitę Międzyplanetarnej Platformy Monitorowania. Satelita zebrał dane o promieniowaniu w kosmosie, aby wesprzeć nadchodzące misje Apollo.

    Na pozór start wydawał się zwyczajny. Ale jeśli chodzi o przyszłość elektroniki kosmicznej, było to niezwykłe: sercem pokładowego systemu sterowania - Computer Aspect Computer - była para układów scalonych Series 51 zaprojektowanych przez Cooka i jego zespół — SN510 i SN514. Były to pierwsze układy scalone, które okrążyły Ziemię.

    "Wtedy tego nie wiedziałem, ale myślałem, że może się to zdarzyć z powodu tego, kto je posiada" powiedział Cook, przypominając, że nie miał pojęcia, że ​​jego układy scalone będą pierwszymi w kosmosie. "Nigdy nie wiedziałem, w jakich systemach wykorzystywana jest moja praca. Po prostu wykonywałem swoją robotę".

    Cook opuścił TI na krótko przed premierą Explorer 18. Ma obecnie za sobą niezwykłą 45-letnią karierę, odchodząc finalnie na emeryturę z Siemensa w 2002 roku. Posiada 22 patenty, w tym jeden na czujniki do poduszek powietrznych, opracowany zanim poduszki powietrzne stały się standardowym wyposażeniem bezpieczeństwa w samochodach. Kiedy NASA otrzymało serię 51, agencja wysłała oryginalny mikrochip Kilbiego — SN502 — z powrotem do TI. Kilby przekazał go Cookowi jako podziękowanie za jego pracę.

    "Miałem dobre życie i byłem produktywny przez całą moją karierę" podsumowuje powiedział Cook. "W TI nauczyłem się rozwiązywać problemy z półprzewodnikami, co stanowi sedno tego, co robiłem przez resztę swojej kariery. Zostałem pobłogosławiony talentem i dano mi możliwość jego wykorzystania. (...) Jack i ja byliśmy bardzo blisko i zrobiliśmy wiele dobrych rzeczy. Praca z nim była jednym z najważniejszych momentów w mojej karierze" dodał Cook.

    Źródło: https://www.eetimes.com/developing-the-first-orbiting-ic/

    Cool! Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    ghost666
    Translator, editor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 wrote 10556 posts with rating 8910, helped 157 times. Live in city Warszawa. Been with us since 2003 year.
  • #2
    User removed account
    Level 1  
  • #3
    Szyszkownik Kilkujadek
    Level 36  
    Polecam obejrzeć odcinek Astronarium, w którym Polacy opowiadają jakie wymagania musiały spełnić ich cubesat'y wysyłane na niską orbitę.
    O dużych wahaniach temperatury między cieniem a słońcem chyba każdy sobie zdaje sprawę. Problem bilansu cieplnego jest trudnym zagadnieniem. Wymyka się naszym odczuciom o czym bardzo brutalnie przekonał się pierwszy pies w kosmosie.
    Mnie zaskoczyła kwestia "odgazowania" elektroniki. Fascynujące jak wielkie wymagania stawia przed konstruktorami nasza najbliższa okolica- niska orbita okołoziemska. Wypad na Księżyc to zupełnie inna liga.
  • #4
    Jacekser
    Level 21  
    Program Apollo radykalnie przyśpieszył rozwój elektroniki półprzewodnikowej i techniki komputerowej z tym związanej.Większość produkcji chipów przechwytywana była wtedy na ten program.Miało to wpływ na rozwój Doliny Krzemowej( nie mówiąc już o pracy na rzecz armii USA zaangażowanej militarnie w konflikt wietnamski jak i zimnowojenny wyścig nuklearny).
    https://www.marketplace.org/2019/07/19/how-the-moon-landing-helped-launch-silicon-valley/
    https://www.eetimes.com/chips-fueled-armstrongs-giant-leap/