Мохамед М. Аталла ( араб . محمد عطاالله ; 4 августа 1924 — 30 декабря 2009) — египетско-американский инженер, физик , криптограф , изобретатель и предприниматель. Он был пионером полупроводниковой техники , внесшим важный вклад в современную электронику . Он наиболее известен тем, что изобрел вместе со своим коллегой Давоном Кангом МОП -транзистор (полевой транзистор металл-оксид-полупроводник, или МОП-транзистор) в 1959 году, который наряду с более ранними процессами пассивации поверхности Аталлы оказал значительное влияние на развитие электронной промышленности . Он также известен как основатель компании по защите данных Atalla Corporation (сейчас Utimaco Atalla ), основанной в 1972 году. Он получил медаль Стюарта Баллантайна (сейчас медаль Бенджамина Франклина по физике) и был включен в Национальный зал славы изобретателей за свой важный вклад в полупроводниковые технологии, а также в безопасность данных.
Родился в Порт-Саиде , Египет, получил образование в Каирском университете в Египте, а затем в Университете Пердью в Соединенных Штатах, прежде чем присоединиться к Bell Labs в 1949 году и позже принять более англицированные " Джон " или " Мартин " М. Аталла в качестве профессиональных имен. Он внес несколько важных вкладов в полупроводниковую технологию в Bell Labs, включая разработку процесса пассивации поверхности и демонстрацию MOSFET с Кангом в 1959 году.
Его работа над MOSFET изначально не была замечена в Bell, что привело к его уходу из Bell и присоединению к Hewlett-Packard (HP), основав ее Semiconductor Lab в 1962 году, а затем HP Labs в 1966 году, прежде чем уйти, чтобы присоединиться к Fairchild Semiconductor , основав ее подразделение Microwave & Optoelectronics в 1969 году. Его работа в HP и Fairchild включала исследования диодов Шоттки , арсенида галлия (GaAs), арсенид-фосфида галлия (GaAsP), арсенида индия (InAs) и технологий светодиодов (LED). Позже он ушел из полупроводниковой промышленности и стал предпринимателем в области криптографии и безопасности данных . В 1972 году он основал Atalla Corporation и подал патент на удаленную систему безопасности персонального идентификационного номера (PIN). В 1973 году он выпустил первый аппаратный модуль безопасности , «Atalla Box», который шифровал PIN-коды и сообщения ATM , и продолжил защищать большинство транзакций ATM в мире. Позже, в 1990-х годах, он основал компанию по интернет-безопасности TriStrata Security. Он умер в Атертоне , Калифорния , 30 декабря 2009 года.
Мохамед Мохамед Аталла [2] [3] [4] родился в Порт-Саиде , Королевство Египет . [5] Он учился в Каирском университете в Египте, где получил степень бакалавра наук . Позже он переехал в Соединенные Штаты, чтобы изучать машиностроение в Университете Пердью . Там он получил степень магистра ( MSc ) в 1947 году и докторскую степень ( PhD ) в 1949 году, обе по машиностроению . [5] Его магистерская диссертация называлась «Высокоскоростной поток в квадратных диффузорах» [6] [ необходима полная цитата ], а его докторская диссертация называлась «Высокоскоростной поток сжимаемой жидкости в квадратных диффузорах». [3]
После получения докторской степени в Университете Пердью , Аталла в 1949 году устроился на работу в Bell Telephone Laboratories (BTL). [7] В 1950 году он начал работать в нью-йоркском подразделении Bell , где занимался проблемами, связанными с надежностью электромеханических реле , [8] и работал над телефонными сетями с коммутацией каналов . [9] С появлением транзисторов Аталла был переведен в лабораторию Мюррей-Хилл , где в 1956 году начал возглавлять небольшую исследовательскую группу по транзисторам. [8] Несмотря на то, что он имел образование инженера-механика и не имел формального образования в области физической химии , он проявил себя как быстрый ученик в области физической химии и физики полупроводников , в конечном итоге продемонстрировав высокий уровень мастерства в этих областях. [10] Он исследовал, среди прочего, поверхностные свойства кремниевых полупроводников и использование кремния в качестве защитного слоя кремниевых полупроводниковых приборов . [7] В конце концов он взял псевдонимы « Мартин» М. Аталла или «Джон» М. Аталла для своей профессиональной карьеры. [4]
В период с 1956 по 1960 год Аталла возглавлял небольшую группу из нескольких исследователей BTL, включая Эйлин Танненбаум, Эдвина Джозефа Шайбнера и Давона Канга . [11] Они были новичками в BTL, как и он сам, без старших исследователей в команде. Их работа изначально не была воспринята всерьез высшим руководством BTL и ее владельцем AT&T из-за того, что команда состояла из новичков, и из-за того, что сам руководитель группы Аталла имел опыт работы в области машиностроения, в отличие от физиков , физических химиков и математиков , к которым относились более серьезно, несмотря на то, что Аталла демонстрировал передовые навыки в области физической химии и физики полупроводников. [10]
Несмотря на то, что они работали в основном самостоятельно, [10] Аталла и его команда добились значительных успехов в полупроводниковой технологии. [11] По словам инженера Fairchild Semiconductor Чи-Танг Са , работа Аталлы и его команды в 1956–1960 годах была «самым важным и значительным технологическим достижением» в технологии кремниевых полупроводников. [11]
Первоначальным направлением исследований Аталлы было решение проблемы поверхностных состояний кремния . В то время электропроводность полупроводниковых материалов, таких как германий и кремний, была ограничена нестабильными квантовыми поверхностными состояниями, [12] где электроны захватывались поверхностью из-за оборванных связей , которые возникали из-за присутствия ненасыщенных связей на поверхности. [13] Это препятствовало надежному проникновению электричества через поверхность и достижению полупроводникового слоя кремния. [7] [14] Из-за проблемы поверхностного состояния германий был доминирующим полупроводниковым материалом, выбранным для транзисторов и других полупроводниковых приборов в ранней полупроводниковой промышленности , поскольку германий был способен к более высокой подвижности носителей . [15] [16]
Он совершил прорыв, разработав процесс пассивации поверхности . [7] Это процесс, при котором поверхность полупроводника становится инертной и не изменяет свойства полупроводника в результате взаимодействия с воздухом или другими материалами, контактирующими с поверхностью или краем кристалла . Процесс пассивации поверхности был впервые разработан Аталлой в конце 1950-х годов. [7] [17] Он обнаружил, что образование слоя термически выращенного диоксида кремния (SiO 2 ) значительно снижает концентрацию электронных состояний на поверхности кремния , [17] и открыл важное качество пленок SiO 2 — сохранение электрических характеристик p–n-переходов и предотвращение ухудшения этих электрических характеристик под воздействием газообразной окружающей среды. [18] Он обнаружил, что слои оксида кремния можно использовать для электрической стабилизации кремниевых поверхностей. [19] Он разработал процесс пассивации поверхности, новый метод изготовления полупроводниковых приборов , который включает покрытие кремниевой пластины изолирующим слоем оксида кремния, чтобы электричество могло надежно проникать в проводящий кремний под ним. Вырастив слой диоксида кремния поверх кремниевой пластины, Аталла смог преодолеть поверхностные состояния , которые препятствовали достижению электричеством полупроводникового слоя. Его метод пассивации поверхности был критическим шагом, который сделал возможным повсеместное распространение кремниевых интегральных схем , и позже стал критическим для полупроводниковой промышленности. [7] [14] Для процесса пассивации поверхности он разработал метод термического окисления , который стал прорывом в технологии кремниевых полупроводников. [20]
Аталла впервые опубликовал свои выводы в меморандумах BTL в 1957 году, прежде чем представить свою работу на заседании Электрохимического общества в 1958 году, [21] [22] Конференции по исследованию полупроводниковых приборов радиоинженеров. [8] Полупроводниковая промышленность увидела потенциальную значимость метода поверхностного окисления Аталлы, а RCA назвала его «вехой в области поверхностей». [8] В том же году он внес дальнейшие усовершенствования в процесс со своими коллегами Эйлин Танненбаум и Эдвином Джозефом Шайбнером, прежде чем они опубликовали свои результаты в мае 1959 года. [23] [24] По словам инженера Fairchild Semiconductor Чи-Танг Са , процесс пассивации поверхности, разработанный Аталлой и его командой, «проложил путь», который привел к разработке кремниевой интегральной схемы. [25] [23] Метод пассивации кремниевого транзистора Аталлы с помощью термического оксида [26] стал основой для нескольких важных изобретений в 1959 году: MOSFET (МОП-транзистор) Аталлы и Давона Канга в Bell Labs, планарный процесс Жана Эрни в Fairchild Semiconductor . [22] [25] [27]
Основываясь на своих ранних пионерских исследованиях [28] по процессам пассивации поверхности и термического окисления, [20] Аталла разработал процесс металл-оксид-полупроводник (МОП). [7] Затем Аталла предложил, чтобы полевой транзистор — концепция, впервые задуманная в 1920-х годах и подтвержденная экспериментально в 1940-х годах, но не реализованная как практическое устройство — был построен из металл-оксид-кремния. Аталла поручил задачу помощи Давону Кангу , корейскому ученому, который недавно присоединился к его группе. [7] Это привело к изобретению МОП-транзистора (полевой транзистор металл-оксид-полупроводник) Аталлой и Кангом [29] [30] в ноябре 1959 года. [8] Аталла и Кангом впервые продемонстрировали МОП-транзистор в начале 1960 года. [31] [32] Благодаря своей высокой масштабируемости [33] , а также гораздо более низкому энергопотреблению и более высокой плотности, чем у биполярных транзисторов [34] , МОП-транзистор сделал возможным создание интегральных схем (ИС) высокой плотности . [35]
В 1960 году Аталла и Канг изготовили первый МОП-транзистор с толщиной оксида затвора 100 нм и длиной затвора 20 мкм . [36] В 1962 году Аталла и Канг изготовили транзистор с нанослойным переходом металл–полупроводник (M–S-переход). Это устройство имеет металлический слой с нанометрической толщиной, зажатый между двумя полупроводниковыми слоями, причем металл образует базу, а полупроводники образуют эмиттер и коллектор. Благодаря низкому сопротивлению и короткому времени прохождения в тонкой металлической нанослоевой базе устройство было способно работать на высокой частоте по сравнению с биполярными транзисторами . Их новаторская работа включала нанесение металлических слоев (базы) поверх монокристаллических полупроводниковых подложек (коллектора), причем эмиттер представлял собой кристаллический полупроводниковый элемент с верхним или тупым углом, прижатым к металлическому слою (точечный контакт). Они наносили тонкие пленки золота (Au) толщиной 10 нм на германий n-типа (n-Ge), в то время как точечный контакт был выполнен из кремния n-типа (n-Si). [37] Аталла ушел из BTL в 1962 году. [30]
Расширяя свою работу по технологии МОП, Аталла и Канг затем провели пионерскую работу по устройствам с горячими носителями , которые использовали то, что позже будет названо барьером Шоттки . [38] Диод Шоттки , также известный как диод с барьером Шоттки, был теоретически разработан в течение многих лет, но впервые был практически реализован в результате работы Аталлы и Канга в 1960–1961 годах. [39] Они опубликовали свои результаты в 1962 году и назвали свое устройство триодной структурой «горячих электронов» с полупроводниково-металлическим эмиттером. [40] Это был один из первых транзисторов на металлической основе. [41] Диод Шоттки продолжил играть важную роль в приложениях для смесителей . [39]
В 1962 году Аталла присоединился к Hewlett-Packard , где стал одним из основателей Hewlett-Packard and Associates (HP Associates), которая предоставила Hewlett-Packard фундаментальные возможности в области твердотельных устройств . [5] Он был директором по исследованиям полупроводников в HP Associates, [30] и первым менеджером лаборатории полупроводников HP. [42]
Он продолжил исследования диодов Шоттки , работая с Робертом Дж. Арчером в HP Associates. Они разработали технологию осаждения металлических пленок в высоком вакууме [43] и изготовили стабильные испаренные / напыленные контакты [44] [45] , опубликовав свои результаты в январе 1963 года. [46] Их работа стала прорывом в исследованиях переходов металл-полупроводник [44] и барьеров Шоттки , поскольку она преодолела большинство проблем изготовления, присущих точечным диодам , и сделала возможным создание практических диодов Шоттки. [43]
В 1960-х годах в лаборатории полупроводников он запустил программу исследований в области материаловедения , которая обеспечила базовую технологию для устройств на основе арсенида галлия (GaAs), арсенида фосфида галлия (GaAsP) и арсенида индия (InAs). Эти устройства стали основной технологией, используемой микроволновым подразделением HP для разработки свиперов и сетевых анализаторов , которые выдвигали частоты на 20–40 ГГц, что дало HP более 90% рынка военных коммуникаций . [42]
Аталла помог создать HP Labs в 1966 году. Он руководил ее подразделением по производству твердотельных накопителей. [5]
В 1969 году он покинул HP и присоединился к Fairchild Semiconductor . [38] Он был вице-президентом и генеральным менеджером подразделения Microwave & Optoelectronics [47] с момента его создания в мае 1969 года до ноября 1971 года. [48] Он продолжил свою работу над светодиодами (LED), предложив их использовать для индикаторных ламп и оптических считывателей в 1971 году. [49] Позднее он покинул Fairchild в 1972 году. [38]
Он оставил полупроводниковую промышленность в 1972 году и начал новую карьеру в качестве предпринимателя в области безопасности данных [38] и криптографии . [50] В 1972 году [50] он основал Atalla Technovation, [51] позже названную Atalla Corporation , которая занималась проблемами безопасности банковских и финансовых учреждений . [52]
Он изобрел первый аппаратный модуль безопасности (HSM), [53] так называемый « Atalla Box », систему безопасности, которая сегодня защищает большинство транзакций в банкоматах . В то же время Аталла внес вклад в разработку системы персональных идентификационных номеров (PIN), которая, среди прочего, стала стандартом идентификации в банковской отрасли.
Работа Аталлы в начале 1970-х годов привела к использованию аппаратных модулей безопасности . Его «Atalla Box», система безопасности, которая шифрует PIN-коды и сообщения банкомата, и защищает автономные устройства с помощью неугадываемого ключа генерации PIN-кода. [54] Он коммерчески выпустил «Atalla Box» в 1973 году. [54] Продукт был выпущен как Identikey. Это был считыватель карт и система идентификации клиентов , предоставляющая терминалу возможности пластиковых карт и PIN-кодов. Система была разработана, чтобы позволить банкам и сберегательным учреждениям перейти на среду пластиковых карт из программы сберегательной книжки . Система Identikey состояла из консоли считывателя карт, двух клиентских PIN-клавиатур , интеллектуального контроллера и встроенного пакета электронного интерфейса. [55] Устройство состояло из двух клавиатур, одной для клиента и одной для кассира. Оно позволяло клиенту вводить секретный код, который преобразуется устройством с помощью микропроцессора в другой код для кассира. [56] Во время транзакции номер счета клиента считывался считывателем карт . Этот процесс заменил ручной ввод и позволил избежать возможных ошибок при нажатии клавиш. Он позволил пользователям заменить традиционные методы проверки клиентов, такие как проверка подписи и контрольные вопросы, на безопасную систему PIN-кода. [55]
Ключевым нововведением Atalla Box был блок ключей , который необходим для безопасного обмена симметричными ключами или PIN-кодами с другими участниками банковской отрасли. Этот безопасный обмен осуществляется с использованием формата Atalla Key Block (AKB), который лежит в основе всех форматов криптографических блоков, используемых в стандартах Payment Card Industry Data Security Standard (PCI DSS) и American National Standards Institute (ANSI). [57]
Опасаясь, что Аталла будет доминировать на рынке, банки и компании, выпускающие кредитные карты, начали работать над международным стандартом. [54] Его процесс проверки PIN-кода был похож на более поздний IBM 3624. [ 58] Аталла был одним из первых конкурентов IBM на банковском рынке и упоминался как оказавший влияние сотрудниками IBM, работавшими над стандартом шифрования данных (DES). [51] В знак признания его работы над системой PIN-кода для управления информационной безопасностью , Аталла был назван «отцом PIN-кода» [5] [59] [60] и отцом технологии информационной безопасности . [61]
По состоянию на 1998 год Atalla Box защищал более 90% всех сетей банкоматов, находящихся в эксплуатации, [62] и обеспечивал безопасность 85% всех транзакций банкоматов по всему миру по состоянию на 2006 год. [63] По состоянию на 2014 год продукты Atalla по-прежнему защищают большинство транзакций банкоматов в мире. [53]
В 1972 году Аталла подал заявку на патент США 3,938,091 на систему удаленной проверки PIN-кода, которая использовала методы шифрования для обеспечения безопасности телефонной связи при вводе личной идентификационной информации, которая передавалась в виде зашифрованных данных по телекоммуникационным сетям в удаленное место для проверки. Это было предшественником телефонного банкинга , интернет-безопасности и электронной коммерции . [51]
На конференции Национальной ассоциации взаимных сберегательных банков (NAMSB) в январе 1976 года компания Atalla объявила об обновлении своей системы Identikey, названной Interchange Identikey. Она добавила возможности обработки онлайн-транзакций и обеспечения сетевой безопасности . Разработанная с упором на проведение банковских транзакций в режиме онлайн , система Identikey была расширена для операций с общим доступом. Она была согласована и совместима с различными коммутационными сетями и могла автоматически переустанавливаться на любой из 64 000 необратимых нелинейных алгоритмов в соответствии с указаниями информации о данных карты . Устройство Interchange Identikey было выпущено в марте 1976 года. Это был один из первых продуктов, предназначенных для работы с онлайн-транзакциями, наряду с продуктами Bunker Ramo Corporation, представленными на той же конференции NAMSB. [56] В 1979 году компания Atalla представила первый сетевой процессор безопасности (NSP). [64]
В 1987 году Atalla Corporation объединилась с Tandem Computers . В 1990 году Atalla вышел на пенсию.
По состоянию на 2013 год 250 миллионов транзакций по картам защищены продуктами Atalla каждый день. [50]
Прошло совсем немного времени, прежде чем несколько руководителей крупных банков убедили его разработать системы безопасности для работы Интернета . Они были обеспокоены тем фактом, что ни одна полезная структура для электронной коммерции не была бы возможна в то время без инноваций в индустрии компьютерной и сетевой безопасности. [5] По просьбе бывшего президента Wells Fargo Bank Уильяма Зюендта в 1993 году Аталла начал разрабатывать новую технологию безопасности Интернета , позволяющую компаниям шифровать и передавать защищенные компьютерные файлы, электронную почту , а также цифровое видео и аудио через Интернет. [59]
В результате этих действий он основал компанию TriStrata Security в 1996 году. [65] В отличие от большинства обычных систем компьютерной безопасности того времени, которые возводили стены вокруг всей компьютерной сети компании, чтобы защитить информацию внутри от воров или корпоративных шпионов, TriStrata применила другой подход. Ее система безопасности обернула безопасный, зашифрованный конверт вокруг отдельных фрагментов информации (например, файл текстового процессора , базу данных клиентов или электронную почту), который можно было открыть и расшифровать только с электронным разрешением, что позволяло компаниям контролировать, какие пользователи имеют доступ к этой информации и необходимые разрешения. [59] В то время это считалось новым подходом к безопасности предприятий. [5]
Аталла был председателем A4 System с 2003 года. [5]
Он жил в Атертоне , Калифорния . Аталла умер 30 декабря 2009 года в Атертоне. [66]
Аталла был награжден медалью Стюарта Баллантайна (теперь медалью Бенджамина Франклина по физике) на церемонии вручения наград Института Франклина в 1975 году за его важный вклад в технологию кремниевых полупроводников и изобретение МОП-транзистора. [67] [68] В 2003 году Аталла получил докторскую степень выдающегося выпускника Университета Пердью . [5]
В 2009 году он был включен в Национальный зал славы изобретателей за его важный вклад в полупроводниковые технологии, а также в безопасность данных. [7] Его называли одним из «султанов кремния» наряду с несколькими другими пионерами полупроводников. [32]
В 2014 году изобретение MOSFET в 1959 году было включено в список вех IEEE в области электроники. [69] В 2015 году Аталла был включен в список почетных деятелей ИТ-общества истории за его важный вклад в информационные технологии . [70]
Эрни также посетил заседание Электрохимического общества в 1958 году, где Мохамед «Джон» Аталла представил доклад о пассивации PN-переходов оксидом. [...] Мохамед М. Аталла, он же Мартин или Джон Аталла, окончил Каирский университет в Египте, а для получения степени магистра и доктора он учился в Университете Пердью.
Те из нас, кто активно занимался исследованиями кремниевых материалов и устройств в 1956–1960 гг., считали эту успешную попытку группы Bell Labs во главе с Аталлой стабилизировать поверхность кремния самым важным и значительным технологическим достижением, которое проложило путь, приведший к разработкам технологии кремниевых интегральных схем на втором этапе и массовому производству на третьем этапе.
Доктор Аталла был генеральным директором подразделения Microwave & Optoelectronics с момента его создания в мае 1969 года до ноября 1971 года, когда оно было включено в Semiconductor Components Group.
Его руководитель Джон Аталла — предшественник Грина в Hewlett-Packard — видит ранние применения светодиодов в небольших дисплеях, в основном для индикаторных ламп. Благодаря своей совместимости с интегральными схемами эти светоизлучатели могут быть ценны при обнаружении неисправностей. "Надежность уже была продемонстрирована вне всякого сомнения", — продолжает Аталла. "Не требуется никаких специальных источников питания. Разработка не занимает много времени, вы просто вставляете диод. Поэтому внедрение становится строго экономическим вопросом".
Яркие перспективы для оптических считывателей
Аталла особенно оптимистичен в отношении применения диодов в оптических считывателях большого объема.
В 1975 году трое ученых были удостоены медали Стюарта Баллантайна Института Франклина [...] Мартин М. Аталла, президент Atalla Technovations в Калифорнии, и Давон Канг из Bell Laboratories были выбраны «за вклад в технологию полупроводников на основе кремния-диоксида кремния и за разработку полевого МОП-транзистора с изолированным затвором».