慶祝人類登月50周年:TI集成電路的一大步
發布時間:2019-07-25 責任編輯:wenwei
【導讀】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遊泳時,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,泳池裏的每個人幾乎同時跳出來並回到各自的車上。”
Verie與妻子及三個孩子在幾分鍾內趕回了家,在客廳觀看電視播出的見證人類登陸月球的曆史時刻。
“我考慮最多的是實現登月背後的技術,”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,實現登月這一刻對於許多像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於引導阿波羅11號月球探測器模型,用於啟動和終止火箭衝刺以及用於控製雷達和導航裝置的產品,這些對於成功登月至關重要。
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。”
力求在太空競賽中拔得頭籌
在20世紀60和70年代,Verie參與研發用於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開發了一種製造碲鎘汞材料的工藝,這種材料可用於製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,並具有多種用途,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於達成肯尼迪總統在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麵,並在阿波羅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。“我們落後了。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於太空領域。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,並已經到達距地球130多億英裏的領域。Verie說(shuo),航(hang)天(tian)器(qi)所(suo)拍(pai)攝(she)的(de)照(zhao)片(pian)已(yi)經(jing)回(hui)答(da)了(le)宇(yu)宙(zhou)中(zhong)的(de)一(yi)些(xie)神(shen)秘(mi)事(shi)物(wu),比(bi)如(ru)火(huo)星(xing)上(shang)是(shi)否(fou)有(you)生(sheng)命(ming)。這(zhe)一(yi)切(qie)的(de)實(shi)現(xian)僅(jin)靠(kao)為(wei)三(san)個(ge)燈(deng)泡(pao)供(gong)電(dian)的(de)用(yong)電(dian)量(liang)來(lai)維(wei)持(chi)。
“旅行者(Voyager)計劃的重要意義相當於登月計劃,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。在人類曆史上首次登上月球的11年前,TI工程師Jack Kilby在(zai)實(shi)驗(yan)室(shi)手(shou)工(gong)製(zhi)作(zuo)了(le)首(shou)個(ge)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)。雖(sui)然(ran)沒(mei)有(you)即(ji)刻(ke)被(bei)承(cheng)認(ren),但(dan)該(gai)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)將(jiang)有(you)助(zhu)於(yu)解(jie)決(jue)太(tai)空(kong)飛(fei)行(xing)的(de)技(ji)術(shu)問(wen)題(ti),因(yin)為(wei)它(ta)允(yun)許(xu)工(gong)程(cheng)師(shi)將(jiang)多(duo)個(ge)電(dian)子(zi)電(dian)路(lu)置(zhi)於(yu)一(yi)塊(kuai)小(xiao)而(er)扁(bian)平(ping)的(de)半(ban)導(dao)體(ti)材(cai)料(liao)上(shang),從(cong)而(er)減(jian)輕(qing)重(zhong)量(liang)並(bing)節(jie)省(sheng)功(gong)率(lv)。
“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。
“問題並不是電路或元件,而在於零重力環境中使用合適的技術,”Verie說。
“在TI,我們僅花費了11年就研發出了用於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,即研究集成電路的製造工藝。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,在後來幾年的製造業發展,使得每片芯片的成本進一步降低至25美元。

1962年,TI工程師設計了首台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麵的近距離圖像,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chi寸cun和he速su度du呈cheng指zhi數shu級ji增zeng長chang。實shi際ji上shang,集ji成cheng電dian路lu可ke以yi支zhi持chi您nin擁yong有you的de任ren何he一yi款kuan智zhi能neng設she備bei以yi及ji您nin每mei天tian觸chu摸mo到dao的de許xu多duo東dong西xi。比bi一yi角jiao硬ying幣bi還hai小xiao的de現xian代dai集ji成cheng電dian路lu上shang可ke能neng包bao含han數shu十shi億yi個ge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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