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慶祝人類登月50周年:TI集成電路的一大步

2019-07-25 15:32:17 來源:TI


1969年7月20日,TI航空航天工程師Verie Lima與家人正在達拉斯地區的一個社區泳池游泳時,突然聽到一位女士喊道:“它要實現了!”

 
 “人類即將登陸月球,” Verie說。“當聽到這個消息時,泳池里的每個人幾乎同時跳出來并回到各自的車上。”


Verie與妻子及三個孩子在幾分鐘內趕回了家,在客廳觀看電視播出的見證人類登陸月球的歷史時刻。


 “我考慮最多的是實現登月背后的技術,”已從TI退休的Verie說。


Verie是TI的一位負責無人太空計劃的電路設計師,實現登月這一刻對于許多像Verie這樣的工程師而言如同夢幻一般,是多年來潛心努力的成果。TI的工程師研發出了用于引導阿波羅11號月球探測器模型,用于啟動和終止火箭沖刺以及用于控制雷達和導航裝置的產品,這些對于成功登月至關重要。


Verie被尼爾·阿姆斯特朗登陸月球時邁出第一步的情景深深震撼了。但與此同時,他仍然在思考自己的工作。


他說:“阿波羅11號取得成功對我而言非常重要。因為一旦失敗,太空計劃的其他工作也會擱淺。登月成功意味著我可以繼續從事這一工作。”


 
  在TI工程師和產品助力實現成功載人登月五十年后,我們仍在不斷研究創新的太空探索技術。點擊了解更多信息。


力求在太空競賽中拔得頭籌


在20世紀60和70年代,Verie參與研發用于Mariner和Voyager飛船的集成電路。他和TI數千名員工力求在太空競賽中拔得頭籌。


已從TI退休的化學師Sid Parker開發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紅外輻射的前視紅外(FLIR)相機。


 “前視紅外線可以生成具有極佳細節的圖像,并具有多種用途,包括深入了解太空深處,”Sid說。

 


解決技術挑戰以實現太空探索對于達成肯尼迪總統在20世紀60年代實現載人登月的目標至關重要。
“肯尼迪去世前曾說登月夢想將在十年內實現。我們堅信自己可以成為研發登月技術的領導者,”Verie說。


20世紀50年代末,蘇聯成功拍攝了月球的遠端畫面,并在阿波羅11號出現之前的太空競賽中取得領先。


 “我們試圖跟上蘇聯的水平,但我們做不到,” Verie說。“我們落后了。而且蘇聯人在月球上確實擁有過自己的活動。”


Verie在幾十年前設計的許多集成電路現在仍被用于太空領域。例如,Voyager II尚未從航天器中退役。該航天器利用20世紀70年代的技術繼續探索行星,并已經到達距地球130多億英里的領域。


Verie說,航天器所拍攝的照片已經回答了宇宙中的一些神秘事物,比如火星上是否有生命。這一切的實現僅靠為三個燈泡供電的用電量來維持。


 “旅行者(Voyager)計劃的重要意義相當于登月計劃,因為它做了沒人做過的事兒,到現在也沒有人做的事情。該計劃取得了的成果,超過了40年的太空探索的成果,”Verie說。


解決太空飛行的技術挑戰


如果沒有發明集成電路,旅行者(Voyager)、阿波羅(Apollo)、水手(Mariner)就無法完成這些太空任務。在人類歷史上首次登上月球的11年前,TI工程師Jack Kilby在實驗室手工制作了首個集成電路。雖然沒有即刻被承認,但該集成電路將有助于解決太空飛行的技術問題,因為它允許工程師將多個電子電路置于一塊小而扁平的半導體材料上,從而減輕重量并節省功率。


 “擁有更輕的重量,更小的功率和體積,你就可以對航天器進行更多的實驗,”Verie說。


集成電路必須在1958年9月12日Jack首次推出該技術至1969年7月20日尼爾·阿姆斯特朗邁出人類的“一小步”這兩個時間點之間完成巨大進步。


 “問題并不是電路或元件,而在于零重力環境中使用合適的技術,”Verie說。


 “在TI,我們僅花費了11年就研發出了用于航空航天史上最關鍵的任務 — 阿波羅11號的新型集成電路,其具有與首個集成電路同樣重要的創新意義。”首席技術官Ahmad Bahai說。


降低成本


1959年,美國空軍資助TI的一個項目,即研究集成電路的制造工藝。由此產生的試點項目使得集成電路的成本從每個1000美元降低至450美元,在后來幾年的制造業發展,使得每片芯片的成本進一步降低至25美元。


 


1962年,TI工程師設計了首臺搭載火箭進入太空的集成電路設備。它被用來創建一個計數器來研究地球磁場中捕獲的輻射。


1964年,我們的工程師為Ranger 7建立了命令探測器/解碼器。太空探測器成功發來首張月球表面的近距離圖像,這使科學家和工程師能夠確定阿波羅宇航員最安全的著陸區。


如今,集成電路仍然是現代電子產品的基石,其容量、功率、尺寸和速度呈指數級增長。實際上,集成電路可以支持您擁有的任何一款智能設備以及您每天觸摸到的許多東西。比一角硬幣還小的現代集成電路上可能包含數十億個晶體管。


 “智能手機的內存比旅行者(Voyager)航天器上的組件多24萬倍,速度快10萬倍,”Verie說。“難以置信吧。”


Verie認為技術未來的發展將會超出了我們的想象。


 “回首1958年Jack Kilby在TI實驗室發明首個集成電路的情景,我們已經取得了長足進步。我將會銘記這一切。”


要了解有關集成電路從發明之日至今所走之路的更多信息,請查看我們的博文:2019年9月12日 - Jack Kilby紀念日。
 
 
* 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

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