Роберт Джон Видлар (произносится как уайд-лар ; [1] 30 ноября 1937 — 27 февраля 1991) — американский инженер-электронщик и разработчик линейных интегральных схем (ИС).
Видлар родился 30 ноября 1937 года в Кливленде в семье чешского , ирландского и немецкого происхождения. [2] Его мать, Мэри Витоус, родилась в Кливленде в семье чешских иммигрантов Франка Витоуса (Франтишек Витоуш) и Мари Заковой (Мари Жакова). [3] Его отец, Вальтер Дж. Видлар, происходил из известных немецких и ирландских американских семей, чьи предки поселились в Кливленде в середине 19 века. [2] Радиоинженер-самоучка, Вальтер Видлар работал на радиостанции WGAR (1220 AM) и проектировал пионерские сверхвысокочастотные передатчики. [4] Мир электроники окружал его с самого рождения: один из его братьев стал первым ребенком, за которым наблюдали с помощью беспроводного радио. [2] Под руководством отца у Боба в раннем детстве развился сильный интерес к электронике. [2]
Видлар никогда не рассказывал о своих ранних годах и личной жизни. [5] Он окончил среднюю школу Святого Игнатия в Кливленде и поступил в Университет Колорадо в Боулдере . [6] В феврале 1958 года Видлар присоединился к Военно-воздушным силам США . Он обучал военнослужащих электронному оборудованию и приборам и написал свою первую книгу «Введение в полупроводниковые приборы» (1960), учебник, который продемонстрировал его способность упрощать сложные проблемы. [7] Его либеральный ум плохо подходил для военной среды, и в 1961 году Видлар оставил службу. [8] Он присоединился к Исследовательской корпорации Ball Brothers в Боулдере , чтобы разрабатывать аналоговое и цифровое оборудование для НАСА . [8] Одновременно он продолжил обучение в Университете Колорадо и окончил его с высокими оценками летом 1963 года. [8]
Видлар изобрел основные строительные блоки линейных ИС, включая источник тока Видлара , источник опорного напряжения Видлара в запрещенной зоне [9] и выходной каскад Видлара. [10] С 1964 по 1970 год Видлар вместе с Дэвидом Талбертом создал первые серийные ИС операционных усилителей (μA702, μA709), некоторые из самых ранних интегральных регуляторов напряжения (LM100 и LM105), первые операционные усилители, использующие компенсацию частоты с одним конденсатором (LM101), улучшенный LM101 с внутренним управлением током FET (LM101A) и супер-бета-транзисторы (LM108). [11] Каждая из схем Видлара имела «по крайней мере одну функцию, которая была намного впереди толпы» [5] и стала «чемпионом продукта» в своем классе. [12] Они сделали его работодателей, Fairchild Semiconductor и National Semiconductor , лидерами в области линейных интегральных схем. [13] [14]
Уже будучи «легендарным разработчиком микросхем» [15] в возрасте 33 лет, Видлар добровольно удалился в убежище в Мексике и стал « самым знаменитым бросившим Долину». [ 15] Четыре года спустя он вернулся в National Semiconductor в качестве подрядчика [16] и выпустил серию передовых линейных ИС, включая первый сверхнизковольтный операционный усилитель с прецизионным опорным напряжением 200 мВ (LM10). [17] [18]
Эксцентричная и откровенная личность Видлара , а также его богемный образ жизни сделали его enfant terrible Кремниевой долины. Его помнят в легендах, мифах и анекдотах, которые в значительной степени правдивы. [12] [19] По словам Бо Лоека, автора «Истории полупроводниковой инженерии» , он был «больше художником, чем инженером... в среде, где отделы по работе с персоналом определяют, что инженеры могут и не могут комментировать, очень маловероятно, что мы снова увидим таких, как он». [5]
Работа в Bell Research познакомила Видлара с Жаном Эрни и Шелдоном Робертсом , создателями транзисторов, устойчивых к радиации , и соучредителями Fairchild Semiconductor . [8] Видлар решил перейти в компанию по производству полупроводников, и в 1963 году Джерри Сандерс , продавец Fairchild Semiconductor, предоставил ему такую возможность. [20] По словам Томаса Ли, Fairchild также хотела иметь Видлара в составе своей команды и нарушила профессиональную этику , наняв ключевого сотрудника своего клиента. [21] В сентябре 1963 года Видлара пригласили на собеседование с менеджером по исследованиям и разработкам (R&D) Fairchild Хайнцем Рюггом. Видлар прибыл на собеседование в состоянии алкогольного опьянения, [22] и откровенно сказал Рюггу, что он думает об аналоговых схемах Fairchild: «То, что они делают, — чушь». [23] Видлара отправили на другое собеседование в подразделение Applications Engineering компании, которое располагалось в Маунтин-Вью, Калифорния . Руководитель подразделения Джон Халм нанял Видлара, несмотря на возражения со стороны интервьюеров первого раунда. [24] Первое задание Видлара в Fairchild было направлено на повышение надежности ИС путем корректировки производственных процессов. [25] Эта ранняя работа, которой руководил инженер-технолог [26] Дэвид Талберт, снизила стоимость планарного процесса и сделала возможной разработку монолитных (полностью интегрированных) линейных ИС. [25] Видлар, который формально подчинялся Джону Барретту, доказал, что способен быстро улучшать собственные разработки Барретта, и очень скоро вытеснил своего номинального начальника из компании. [27]
В 1963 году линейка аналоговых ИС Fairchild, разработанная в соответствии с военными спецификациями, состояла из трех схем усилителей. [примечание 1] До Видлара инженеры Fairchild проектировали аналоговые ИС в стиле, мало чем отличающемся от обычных схем, построенных на дискретных устройствах . Несмотря на то, что они рано поняли, что этот подход непрактичен из-за серьезных ограничений раннего планарного процесса , они не разработали рабочих альтернатив ( активные нагрузки и активные источники тока еще не были изобретены). Когда исходная схема требовала значений резисторов, которые были слишком низкими или слишком высокими для планарного процесса, [примечание 2] проектировщикам часто приходилось прибегать к использованию внешних нихромовых тонкопленочных резисторов. Полученные гибридные ИС работали плохо и были непомерно дорогими. [23] В ответ на это руководитель отдела исследований и разработок Fairchild Гордон Мур дал указание компании отдать предпочтение цифровым интегральным схемам, которые были проще и также обещали большие объемы производства. [29] Видлар выступал против этой стратегии и питал низкий авторитет к цифровой электронике: «каждый идиот может считать до одного ». [29] Талберт разделял убеждения Видлара и стал его ближайшим союзником в компании. [28]
С Видларом было трудно работать, но те немногие мужчины и женщины, которые могли, как Талберт и Джек Гиффорд , [30] [примечание 3] присоединились к его ближайшему окружению на всю жизнь. [32] Видлар и Талберт тщательно охраняли свои профессиональные секреты и не посвящали в них нежелательных коллег. [27] Гиффорд, один из тех, кого приняли Видлар и Талберт, сказал, что Видлар «почти ни с кем не разговаривал, а со мной он разговаривал только, знаете ли, если я мог настроить его на нужный лад. И он все еще был чертовски скрытен». [26] Талберт продвигал экспериментальные заказы Видлара через свой завод на максимальной скорости, экономя своему партнеру четыре недели на каждой партии за счет других заказов. [примечание 4] Бывший фотограф Fairchild Ричард Штайнхаймер сказал в 1995 году: «Талберт, занимавшийся изготовлением, а Видлар, занимавшийся проектированием, они правили миром и лидировали в мире линейных интегральных схем на протяжении пары десятилетий». [33] Исполнительный директор Fairchild Дон Валентайн сказал в 2004 году: «Это был феноменальный дуэт крайне эксцентричных — или как там это называется — личностей за пределами эксцентричности». [34]
Видлар вскоре понял преимущества и недостатки планарного процесса: он обеспечивал согласованные компоненты при всех температурах, но эти компоненты обладали паразитной емкостью, отсутствующей в дискретных деталях, и процесс накладывал серьезные ограничения на практические значения резисторов и конденсаторов. [35] Он суммировал эти правила проектирования в максиме: «Не пытайтесь копировать дискретные конструкции в виде интегральной схемы». [36] Вооружившись этой стратегией и теорией компенсированных устройств Хун-Чан Линя , он разработал первую в отрасли настоящую линейную интегральную схему [36] и первый монолитный операционный усилитель [37] μA702.
Видлар отказался от гибридной технологии и использовал только диффузные резисторы, сформированные внутри кремниевого кристалла. [38] Каждый из девяти NPN-транзисторов имел размер и форму в соответствии со своей функцией, в отличие от более ранней произвольной практики использования стандартных шаблонов с минимальной площадью. [39] Видлар представил три новшества: интерфейс длинного хвоста с несимметричным каскадом без потери половины усиления, сдвиг уровня постоянного тока с использованием только NPN-транзисторов и обеспечение дополнительной частотной компенсации с помощью внешнего конденсатора. [38] Такая компенсация увеличила полосу пропускания устройства до 25–30 МГц, что было беспрецедентным прорывом для монолитных усилителей в то время. [40] Видлар не посчитал прототип μA702 достаточно хорошим для производства, но Fairchild решила иначе [13] и в октябре 1964 года срочно запустила чип в производство. [30] Устройство задало направление для отрасли на десятилетия, несмотря на ограниченный диапазон синфазного сигнала, слабые возможности выходного сигнала и цену в 300 долларов (что эквивалентно 2947 долларам в 2023 году). [41] [42] По словам Джека Гиффорда, высшее руководство Fairchild заметило новинку и узнало о существовании Видлара только после получения восторженных отзывов от рынка. [26]
μA709, пришедший на смену μA702, стал техническим и коммерческим успехом. [43] Видлар увеличил коэффициент усиления напряжения μA709 в десять раз по сравнению с μA702 (70 000 против 7 000) и улучшил выходные характеристики с помощью двухтактного выходного каскада, хотя выход не имел защиты от коротких замыканий . [43] Входной каскад регулировался источником тока Видлара , который позволял генерировать низкие токи смещения без необходимости использования резисторов с высоким сопротивлением, поглощающих площадь. [44] Транзисторы были оснащены резисторами бета-компенсации для уменьшения эффектов неизбежного рассогласования. [44] Сотрудники Fairchild R&D выступили против решения Видлара использовать латеральные PNP-транзисторы . [примечание 5] Видлар заперся на 170 часов непрерывной экспериментальной работы и разработал надежную конструкцию, которая объединила две резистивные диффузионные области в пригодное к использованию боковое PNP-устройство. [45]
μA709 был представлен в ноябре 1965 года [45] и стал революционным [13] флагманским продуктом Fairchild . В течение нескольких лет Fairchild был лидером в области линейных ИС. [13] Спрос на его продукцию превышал его производственные мощности в десять раз; схемы Fairchild были распроданы на два года вперед. [45] [примечание 6] Гиффорд, один из немногих людей, которые полностью понимали Видлара и его работу, внес свой вклад в рыночный бум, представив двухрядный корпус . [31] По словам Дона Валентайна, «в какой-то момент времени [Видлар и Талберт] были ответственны — один их проектировал, а другой изготавливал — за более чем восемьдесят процентов линейных схем, произведенных и проданных в мире». [34] Ни один из конкурентов Fairchild не приблизился к его статусу на рынке. [45] Fairchild запатентовал инновации Видлара, но никогда не лицензировал их и никогда не отстаивал свои права в суде. [48] Конкуренты создали клоны μA709, но только Philco удалось создать тот, который полностью соответствовал оригиналу. [48]
Пребывание Видлара в Fairchild было коротким, но чрезвычайно продуктивным. В дополнение к новаторским разработкам, описанным выше, Видлар также запустил в производство компараторы μA710 и μA711, каждый из которых демонстрировал рекордное на тот момент время отклика 40 нс. Дополнительное устройство, дифференциальная пара μA726, использовало встроенный нагреватель со встроенным термостатическим управлением для подавления влияния температуры окружающей среды на электрические характеристики.
Производительность Видлара была настолько велика, что она стимулировала ложные атрибуции. Распространенный пример ошибочно приписывает ему разработку регулятора напряжения μA723. Однако эта микросхема была выпущена примерно через два года после ухода Видлара из Fairchild, схема использует и полагается на значительно улучшенные латеральные PNP-транзисторы, которые не были доступны в период работы Видлара в Fairchild. По словам его современника (и отца 741) Дэйва Фуллагара, заслуга за μA723 по праву принадлежит Даррилу Льё. [49]
Видлар и Талберт поняли, что основатели Fairchild не собирались делиться своими неожиданными прибылями с дизайнерами. В ноябре 1965 года два инженера приняли предложение Питера Спрага присоединиться к заводу Molectro компании National Semiconductor в Санта-Кларе . [примечание 7] Видлар получил немедленный опцион на акции в размере 20 000 акций, каждая из которых тогда стоила пять долларов. [51] Он отказался заполнять форму выходного интервью для Fairchild и написал только одну строчку (точная цитата): «Я хочу быть БОГАТЫМ!» [52] Он сказал Халму, что единственное, что может удержать его в Fairchild, — это «один миллион без налогов любым способом, который вы выберете». [53] По неизвестным причинам Роберт Нойс , один из основателей Fairchild, продолжал платить Видлару зарплату до апреля 1966 года. По словам Видлара, «Возможно, они не верили, что я действительно ухожу. Некоторые люди действительно немного медлительны». [53]
Гиффорд сказал, что Видлар и Тальберт на самом деле были основателями National Semiconductor, и что Спорк присоединился к ним позже. [26] Дуэт начал с настройки эпитаксиального процесса в Санта-Кларе. Как только технология была внедрена, Видлар сосредоточился на регуляторах напряжения и к концу 1966 года выпустил первый в отрасли интегрированный линейный регулятор . LM100, революционно новая схема, [54] стала еще одним флагманским продуктом, который превзошел ожидания по продажам и долговечности. [54] В 1967 году Видлар разработал LM101, операционный усилитель с улучшенным усилением, уменьшенным входным током и защитой от короткого замыкания. LM101 отличался еще одним неортодоксальным входным каскадом, использующим эмиттер входных транзисторов NPN, соединенный с транзисторами PNP в общей базовой компоновке. [54] Высокое обратное пробивное напряжение транзисторов PNP позволило LM101 выдерживать дифференциальное входное напряжение ±30 В. Его частотная компенсация была проще, надежнее и стабильнее, чем у μA709. [55] За ним последовала LM101A, функционально идентичная ИС, которая стала пионером в использовании полевого транзистора для управления внутренними источниками тока. [56] Решение Видлара минимизировало площадь кристалла и ток утечки, а также позволило работать в широком диапазоне напряжений питания. [56] Позже он разработал еще одно новое устройство, супер-бета-транзистор. Он был создан в кремнии Талбертом и интегрирован в прецизионный операционный усилитель LM108, выпущенный в 1969 году. [57] Эти устройства с высоким коэффициентом усиления и очень низким напряжением были способны работать при очень низких входных токах в полном военном диапазоне рабочих условий. [примечание 8] Изделия в линейке продуктов линейной схемы были удобными для пользователя, очень полезными и очень прибыльными. [34]
В конце 1960-х годов Видлар экспериментировал с явлением запрещенной зоны и преобразовал свой базовый блок источника тока в источник опорного напряжения с запрещенной зоной . [59] «Скачок Видлара» [60] привел к созданию надежного и стабильного источника опорного напряжения, который имел решающее значение для сильноточных, теплоемких приложений. Его низкое напряжение, обычно 1,25 В, также обеспечивало большую гибкость в проектировании дискретных и интегральных схем. Видлар создал еще одно отраслевое новшество, объединив силовой транзистор и точный источник опорного напряжения на одном кристалле. [61] Это устройство, регулятор напряжения LM109, было выпущено в 1969 году и поначалу осталось незамеченным. [9] В 1971 году National Semiconductor выпустила LM113 Видлара, первую специализированную двухконтактную ИС источника опорного напряжения. [9] [примечание 9]
Видлар и Талберт сыграли важную роль в поглощении National Semiconductor бывшими менеджерами Fairchild Semiconductor Чарльзом Спорком , Фредом Биалеком, Флойдом Квамме, Роджером Смалленом и Пьером Ламондом в феврале 1967 года. Эта новая команда быстро превратила National Semiconductor в ведущего производителя электронных схем, и Fairchild Semiconductor впала в необратимый упадок. [63] [примечание 10] Популярность Видлара в отрасли резко возросла: его называли «человеком, который разработал более половины линейных схем в мире», [65] он часто читал лекции коллегам-инженерам, а 23 мая 1970 года выступил перед аудиторией в Мэдисон-сквер-гарден . [66] [примечание 11] Реджис Маккенна , бывший руководитель National Semiconductor, сказал в 1995 году, что «большинство линейных устройств, которые, вероятно, были созданы и проданы в период шестидесятых и семидесятых годов, были основаны на технологии Видлара и Талберта. Я имею в виду, что они создали, во многих отношениях, эту индустрию... они были Стивом Джобсом и Биллом Гейтсом , и какую бы славу вы ни хотели дать кому-либо, они были известными людьми тех дней. И журналы... вы не могли найти журнал без их фотографии в нем ...». [68]
21 декабря 1970 года Видлар и Талберт ушли из National Semiconductor, когда National Semiconductor отказалась вознаградить их должным образом. [69] [примечание 12] Видлар обналичил свой опцион на акции за 1 миллион долларов (что эквивалентно 7 845 758 долларам в 2023 году) [41] и вышел на пенсию в Пуэрто-Вальярта , Мексика, в возрасте 33 лет. [69] [71] В течение четырех лет он оказывал консультационные услуги в отрасли, но официально нигде не работал более трех лет. [72] Его гордое заявление: «Я не работаю» часто вызывало у него проблемы при пересечении мексиканской границы , и в конце концов Видлар создал набор поддельных визитных карточек, представляя себя « дорожным агентом » для « Morgan Associates ». [72]
В ноябре 1974 года Видлар вернулся в National Semiconductor в качестве консультанта. [72]
Ричард Ходжсон сказал в 1995 году:
[Видлар] жил где-то в горах за кампусом, кажется, некоторое время, когда работал на National и занимался дизайном для глубинки, а потом он возвращался из своей хижины или чего-то еще и работал на Чарли Спорка, а потом снова исчезал либо там, либо в Мексике, насколько мне известно...
— Ричард Ходжсон [73]
Некоторые из разработок Видлара, такие как усилитель мощности LM12 и сверхнизковольтный усилитель LM10, представленный в 1978 году, остаются в производстве в 21 веке. [74] LM10 способен работать с источником питания 1,1 В, поэтому вместо обычного опорного сигнала с запрещенной зоной он использует схему Видлара с суб -запрещенной зоной, заблокированную на уровне 200 мВ [75] и низковольтный выходной каскад Видлара. [10] В течение 10 лет никто другой в отрасли не мог создать схему, которая соответствовала бы LM10. [76]
В 1981 году Свенсон, Добкин и Видлар стали соучредителями Linear Technology . [14] [77] Свенсон направил компанию на производство деталей из вторых рук для других компаний. [77] Три года спустя отношения развалились из-за патентного спора. Видлар заявил права на чипы Linear LT1 - LT20 и в мае 1984 года ушел, оставив дело своим юристам. В октябре 1984 года Свенсон уволил Видлара и сослался на положение об обязательном выкупе акций , которое было в контракте Видлара. [77] По словам Бо Лоека, в записных книжках Видлара содержалось достаточно доказательств, подтверждающих, что многие из оспариваемых патентов были созданы Видларом до образования Linear Technology. [77]
Роберт Свенсон, председатель Linear Technology , [78] сказал в 2006 году:
Я помню, как сказал: «О Боже, я не хочу иметь дело с этим парнем». И я помню, как Спорк сказал: «Ах, ты молодой парень, ты сможешь это сделать. Знаешь, у тебя — у тебя достаточно энергии, чтобы это сделать». Так что, по сути, он работал на аналоговую группу. Что-то вроде того, он — он работал с Бобом Добкиным , который был его первоначальным протеже. И на консалтинговой основе он выпустил, знаете ли, несколько очень хороших чипов для National. Но он был консультантом. Он не был сотрудником.
— Роберт Свенсон [79]
Видлар вернулся в National Semiconductor на всю оставшуюся жизнь. [14] Он и Добкин никогда не разговаривали друг с другом после разрыва. [77] Добкин сказал в 2006 году, что «Боб был одним из немногих людей, которых я считал гением. Он также был параноиком, с ним было очень трудно ладить, и он постоянно пил». [80]
27 февраля 1991 года Видлар умер от сердечного приступа в возрасте 53 лет в Пуэрто-Вальярте . [14] Дэвид Лиддл сказал в 2009 году, что «несвоевременная ранняя смерть ... Роберта Видлара — это целая история сама по себе». [81] Ранние сообщения неверно говорили, что Видлар умер во время пробежки по пляжу. [14] Более поздние источники исправили ошибку: он бежал вверх по холму. [82] Боб Пиз написал более точно: «По всей видимости, он бегал по тротуару, на крутом холмистом участке Пуэрта-Вальярта. Боб в последние годы был в значительной степени увлечен фитнесом и много занимался бегом ... Я не врач. Но он не умер пьяным, что могло поразить многих его коллег». [19] Джек Гиффорд согласился: «Он не умер как изгой. Он не был, я имею в виду, что он был в порядке. Он был последовательным. Вероятно, он был в Мексике, жил в Мексике, но он был трезвым и вел разумную для него жизнь в тот момент, когда он умер». [26]
Видлар жил жизнью алкоголика [ примечание 13] [примечание 14] гения, [77] который ходил в ночные загулы в барах . [84] По словам Джека Гиффорда, Видлар любил приставать к другим и драться с ними, когда был пьян, но регулярно переоценивал свои собственные способности в таких столкновениях. Однажды его «абсолютно избил» оскорбленный Майк Скотт , будущий генеральный директор Apple Inc. [26]
Чарльз Спорк пересказал другой случай: во время европейского роуд-шоу Видлар напился и публично отказался выступать перед аудиторией, пока не получит еще джина. Спорк сказал, что «у нас не было выбора. Нам пришлось наполнить его стакан. А потом он продолжил лекцию. И он, вы знаете, напился, но самое интересное, что он был чертовски умен, вы знаете. Даже пьяный он мог просто поразить этих людей». [85]
По словам коллеги-разработчика аналоговых схем Боба Пиза , Видлар сократил употребление спиртного незадолго до своей смерти. [19] В 2002 году Гиффорд сказал: «Он перестал пить, но я думаю, что ущерб, вероятно, был нанесен, знаете ли, в первые двадцать лет». [26] По словам Бо Ложека, «когда он стал старше, он впервые смог поддерживать отношения с одной женщиной». [86]
Эксцентричное поведение Видлара сохранилось в легендах и анекдотах, которые, по словам Боба Пиза, в значительной степени являются правдой. Он действительно практиковал видларизацию — методичное уничтожение неисправного компонента или дефектного прототипа кувалдой. [19] В то же время он искоренил все нежелательные звуки из своей лаборатории, борясь с шумом с помощью шума. Он установил «беспокойные» устройства, которые издавали высокие звуки, когда кто-то говорил слишком громко, и даже взорвал раздражающий динамик громкоговорителя петардами. [19] Джим Уильямс вспомнил случай, когда, отследив внешние электромагнитные помехи до диспетчерской вышки аэропорта Сан-Хосе , Видлар позвонил в аэропорт и потребовал, чтобы они выключили передатчик. [80]
Однако история о том, как Видлар привел козу, чтобы подстричь газон перед своим офисом, пересказанная The New York Times после его смерти, [14] была неверной. [19] Это была овца, а не коза; [69] Видлар привез ее в своем кабриолете Mercedes-Benz всего на один день, в течение которого была возможность сфотографироваться с местными журналистами. [19] По словам Пиза, Видлар бросил ее в ближайшем баре; [19] по словам Лоека, овца была «таинственно украдена». [69]
В 2002 году Electronic Design включила Видлара в свой Зал славы вместе с Аланом Тьюрингом и Николой Теслой . [87] В 2009 году Видлар был включен в Национальный зал славы изобретателей . [88] Скульптура, посвященная Бобу Видлару и Жану Эрни, изначально стояла перед зданием Maxim Integrated Products в Саннивейле, Калифорния ; [89] а в 2012 году была перенесена в новую штаб-квартиру Maxim в Сан-Хосе, Калифорния . [90]