異世界の半導体会社 シリコニクス物語 その3

DH Baldwin Piano 社で光学式エンコーダ用のフォトセルの開発に 5 年間勤務した後、Bill と Frances Hugle は新たな挑戦に取り組む準備ができていました。 家族の記録によると、ビルは1958年にウェスチングハウスがその町の半導体工場に新しいクリーンルームを設置するのを手伝うため、ピッツバーグ郊外のペンシルベニア州ヤングウッドに向かった。 1960 年 2 月、フランシスさんも 4 人の子供たちを連れてその後に続きました。しかし、ヒューグル家はペンシルベニアに長く留まることはありませんでした。 1960 年末までに、彼らはカリフォルニア州サウザンド オークスに移転し、シリコン バレーにますます近づきました。

ビル・ヒューグルがペンシルベニア州ピッツバーグ郊外にある同社のヤングウッド施設で働き始めた1958年、ウェスチングハウスに大きな出来事が起こっていた。 当時は小型化が主流であり、アメリカ空軍は「分子エレクトロニクス」に非常に興奮していました。 小型化の探求は、米国国家標準局が実施し、米国海軍の資金提供を受けたプロジェクト ティンカートイで 1950 年代初頭に始まりました。 それに負けないように、アメリカ陸軍信号隊も RCA のマイクロモジュール (または「マイクロモジュール」) プログラムに資金を提供しました。 プロジェクト ティンカートイは真空管技術に基づいていましたが、マイクロモジュール プログラムはディスクリート トランジスタに基づいていました。 どちらのプログラムも、小型のセラミック回路基板と個別の電子部品のスタックから構築される小型で信頼性の高い電子モジュールを製造するための自動化方法の開発を目指していました。

米空軍はさらに大きな夢を抱き、電子機能を実装する固体物質ブロックの開発を提案したマサチューセッツ工科大学アーサー・フォン・ヒッペル教授が紹介したアイデアを採用した。 フォン・ヒッペル教授は、チューブ、トランジスタ、抵抗器、コンデンサー、インダクターなどの既製の電子部品を使用する代わりに、「分子工学」を使用して複雑な電子機能を単一の物理的構造から構築できるはずだと示唆しました。個々の原子や分子から機能デバイスを構築します。

フォン ヒッペル教授の「分子エレクトロニクス」のコンセプトはウェスチングハウスの半導体幹部の共感を呼び、同社は開発契約を獲得することを目指して 1957 年に米国空軍との協力を開始しました。 今日振り返ってみると、集積回路がフォン ヒッペルの説明に正確に適合していることはすぐに明らかですが、集積回路が発明されたのは 1959 年であるため、それはウェスチングハウスが米国空軍のためにとった最初の方向性ではありません。

ベル研究所のトランジスタ特許の初期ライセンシーであるウェスチングハウスは、すでに電力整流器とパワートランジスタに重点を置いた半導体製造用の超高純度単結晶シリコンインゴットを生産していました。 分子エレクトロニクス プログラムは、この研究の延長とみなされていました。

エンジニアリング担当コーポレートバイスプレジデントのジョン A. ハッチソンのスタッフであるエンジニアであるジョージ C. シクライは、フォン ヒッペルの分子エレクトロニクスの概念を評価するプログラムを開始しました。 プログラム計画には、ゼーベック熱電効果を使用して交流 110 ボルトを直流 9 ボルトに変換するブロックと、2 つの異なる抵抗材料間の容量性インターフェースを利用して RC 時間遅延回路を実装する別のブロックのアイデアが含まれていました。

ウェスチングハウスの代表者らは、マサチューセッツ州ベッドフォード近郊のハンスコム空軍基地で空軍ケンブリッジ研究センターの職員と面会し、分子システム工学に関するアイデアを発表し、この訪問はいくつかの軍部門からの関心を集めた。 この勢いを継続するために、ウェスチングハウスは分子エレクトロニクス技術を追求するために、ヤングウッド半導体事業部にソリッドステート先端開発研究所を設立しました。 それは 1958 年で、ビル ヒューグルがクリーン ルームの設置を手伝うためにウェスチングハウス ヤングウッド工場を訪れたのと同じ年でした。

1959年2月、ウェスチングハウスのソリッドステート先進開発研究所は、オハイオ州デイトンのライトパターソン空軍基地にある米空軍航空機動軍団航空システムセンターに「分子エレクトロニクスに関する提案書：樹枝状アプローチ」を提出した。 提案されている製造プロセスでは、連続ゲルマニウム リボンを成長させ、毎分 6 ～ 12 インチの速度でトランジスタやその他のデバイスを製造できるようになります。 この「インチ単位のトランジスタ」製造プロセスの歩留まりは、「100% に非常に近い」と楽観的に予測されました。ウェスチングハウスのシーモア W. ハーワルド氏は、樹枝状アプローチにより、次のような機能的な電子ブロックを自動的に製造できるようになると予測しました。ラジオ受信機と増幅器として、溶融ゲルマニウムのプールから出発する連続的な半導体リボン上で ウェスチングハウスの提案により、1959 年 4 月に米国空軍から 160 万ドルの開発契約を獲得しました。

1959 年 3 月、BSEE を卒業したばかりの John D. Husher がヤングウッド半導体部門の先進開発ラボに加わりました。 彼は、トランジスタの上部ベース層とエミッタ層を浅く切り込み、共通コレクタを備えた 4 つの個別のトランジスタとして機能する分離された半導体アイランドを作成することにより、単一のパワー トランジスタ ダイから 4 つのトランジスタを製造するというアイデアに興味をそそられました。 昼休みにこのプロジェクトに取り組み、ハッシャー氏はステンレス鋼板からパワー トランジスタ ダイ用のキャリアを作成し、パワー トランジスタ ダイをキャリアに固定し、クルミの殻でブラストして大きなトランジスタを共通の 4 つの小さなトランジスタに切断しました。コレクタ。 その後、Husher 氏は、同じ隆起した島から抵抗とコンデンサを作成することもでき、金線を使用してこれらすべてのコンポーネントを接続して、1 つのダイ上に完全な電子回路を作成できることに気づきました。 この研究は、テキサス・インスツルメンツ社のジャック・キルビー氏のハンドワイヤードICコンセプトとフェアチャイルド・セミコンダクター社のロバート・ノイス氏のプレーナICコンセプトの間のどこかのゾーンに位置しているようだ。

ハッシャーは、この技術を使用して、オーディオ アンプ、高ゲイン ダーリントン トランジスタ ペア、ビデオ アンプなどのいくつかの設計を開発しました。 彼のマネージャーであるヘルベルト・ヘンケルスは、ハッシャーのアイデアが分子エレクトロニクスプログラムの目的を満たしていることを認識しました。 ヘンケルスさんは友人のゴルファー、アーノルド・パーマーさんから専用飛行機を借りる手配をし、空軍電子技術研究所のマネージャーらと会うため、ペンシルベニア州からライト・パターソン空軍基地に飛んだ。 そこで彼とハッシャーは、機能電子ブロック (FEB) を構築するための新しいウェスチングハウス研究プログラムのプロトタイプとして手作りのデバイスを発表しました。 数か月以内に、ETL は分子エレクトロニクス契約資金を Husher の FEB 製造アプローチをさらに開発するために振り向けました。 その後、Husher は、シングルコンバージョン無線受信機回路とシングルチップ IF アンプを含む追加の FEB を設計および製造しました。

1960 年 1 月、メリーランド州アンドルーズ空軍基地での米空軍航空研究開発司令部との会議で、ウェスチングハウスはモレキュラー エレクトロニクス開発契約のために製造された 8 つのデバイスを発表しました。

· 5 ワット、直接カスケード接続されたオーディオ アンプ

・2段ビデオアンプ

· アンプ構造の周りのフィードバックループにノッチフィルターを備えた周波数選択アンプ

・双安定[フリップフロップ]、単安定[ワンショット]、非安定[発振器]などの多彩なマルチバイブレータ

・2入力の対数加算に基づく可変ポテンショメータ

・各種多極半導体スイッチ（「OR」スイッチ、マルチNPNPダイニスタスイッチ、発火電極付きマルチNPNPトリニスタスイッチなど）

・NPNP緩和発振器を採用したA/Dコンバータ

・赤外線検出器を適切な動作温度に冷却するための2段ペルチェ冷却器。

当初の提案に示されているように、分子エレクトロニクス デバイスとしてペルチェ クーラーのみが製造されました。 8 つのデバイスのうち 7 つは分子エレクトロニクスデバイスではありませんでした。 オーディオアンプは、共通の基板上に製造された複数の相互接続された拡散トランジスタを統合しました。 他のデバイスは、Husher の製造技術を採用しました。 3 つの Molecular Electronics デバイスの画像が、「Westinghouse Engineer」の 1960 年 5 月号に掲載された記事に掲載されました。

分子エレクトロニクス 機能電子ブロック (FEB) は、米国空軍の分子エレクトロニクス契約のために 1960 年にウェスチングハウスによって製造されました。 画像クレジット: ウェスチングハウス

これらの半導体デバイスは今日ではやや粗雑に見えますが、1960 年当時は間違いなく最先端の電子デバイスでした。これらの FEB プロトタイプが異なる方法で製造されたことを無視して、米空軍はウェスチングハウスの当初の分子エレクトロニクス プログラムに 260 万ドルの資金提供の延長を認めました。そしてプロジェクトは続行されましたが、執筆はすぐに壁に貼り付けられました。 モレキュラー・エレクトロニクスの終わりは近づいていた。 1962 年、MIT リンカーン研究所は、アポロ誘導コンピューターの構築にフェアチャイルド セミコンダクターの 3 入力 NOR ゲート集積回路を選択し、そこからプレーナー製造プロセスに基づく集積回路の運命が一気に高まりました。

ウェスチングハウスは 1962 年に分子エレクトロニクス部門を設立しましたが、1963 年までにウェスチングハウスは他の半導体メーカーと同様に、平面 IC の基板として使用するシリコン ウェーハのラッピングと研磨を開始しました。 ウェスチングハウスの分子エレクトロニクス部門は名目上数年間存続しましたが、同部門の商用および軍用半導体製品はすぐに単なる IC になりました。 ウェスチングハウスは、米国空軍が古い名前を気に入ったため、さらに数年間この古い名前を使い続けましたが、同社はその語句の意味を集積回路を含むものに拡張しただけです。

ヒューグル夫妻は、ペンシルベニア州におけるウェスチングハウスの分子エレクトロニクスプログラムが終了するのを待っていませんでした。 家族の記録によれば、一家は1960年2月にニュージャージー州からペンシルバニア州に移住したが、その年の10月までにカリフォルニア州サウザンドオークスまで2500マイル移動していた。 問題は、なぜヒューグル一家が突然ペンシルベニア州からロサンゼルスの北西郊外に移住したのかということです。 1960 年後半、何が突然ビル ヒューグルとフランシス ヒューグルをカリフォルニアに引き寄せたのでしょうか?

家族の記録からは引っ越しの理由について何の手がかりも得られなかったが、Googleで徹底的に検索した結果、最終的にはインターネットで有力な可能性が判明した。 1961 年、ウェスチングハウスは、主に米国空軍との契約に基づいて、分子エレクトロニクス研究のためのアストロエレクトロニクス研究所を 300 名のスタッフとともに開設しました。アストロエレクトロニクス研究所は、ランチョ コネーホ軽工業センター内にあり、爆発性爆発を誘致するように設計された工業団地でした。その時代に、新しい航空宇宙企業が南カリフォルニアに誕生しました。 この工業団地はニューベリー パークの東端、サウザンド オークスに隣接する場所にありました。

数か月前に Ebay で販売された 1962 年のウェスチングハウスの PR 写真には、クリーンベンチで分子エレクトロニクス デバイスを製造する技術者が写っています。 幸いなことに、オークション キュレーション サイト WorthPoint.com は、元の eBay 出品から写真の画像をキャプチャしてカタログ化し、そして最も重要なことに、写真の裏にあるキャプションの画像をキャプチャしました。

「カリフォルニア州ニューベリーパーク、3月21日 – 顕微鏡でしか見ることができないほど細部を含む分子電子デバイスが、ここにあるウェスチングハウス・アストロエレクトロニクス研究所で作成され、宇宙と防衛のための高度な電子システムの研究が進行中です。クラウディア・マレーが溶接しているところを見せられています」 「ソリッドステートデバイス内のシリコンに厚さ1000分の1の純金ワイヤーを接続します。金はデバイスへ、またはデバイスから電気を伝導します。技術者の手は、空気が埃がなく、温度と湿度が制御されているプラ​​スチックフードの中で作業します。」

ビル・ヒューグルはウェスチングハウスだけで働いていたわけではありません。 家族の記録とフランシス・ヒューグルの死亡記事から、彼女がペンシルベニアとカリフォルニアの両方のウェスチングハウスで働き、半導体の製造と設計の両方に携わっていたことが確認されている。 分子エレクトロニクスの開発専用のウェスチングハウス施設に近いサウザンド オークスへの移転は、ヒューグル家がウェスチングハウスの分子エレクトロニクス プログラムに関与していたことを強く示唆しています。 しかし、ヒューグル家の南カリフォルニアでの滞在は長く続くことになった。

ビル ヒューグルとフランシス ヒューグルは 1 年以内に半導体会社を設立するためにシリコンバレーに移住しました。 ヒューグル夫妻は、最初はペンシルバニア州、次に南カリフォルニアのウェスチングハウスで働き、最終的にチップメーカーになるのに十分な技術スキルを吸収しました。 フランシスとビル・ヒューグルは、いくつかのテクノロジー企業を立ち上げて入社することで得たビジネスの洞察力と人脈に加えて、最初の半導体会社であるシリコニクスを立ち上げる準備ができていました。

注：フランシスとビル・ヒューグルの歴史はインターネット上にほとんど文書化されておらず、この一連の記事はヒューグル夫妻の孫であるジェイク・ルーミス氏とTechSearchの創設者であるヤン・ヴァルダマン氏の協力と援助なしには不可能だったでしょう。は、フランシス ヒューグルの名前で IEEE 奨学金プログラムの創設に尽力し、ジェイク ルーミスの母親とフランシス ヒューグルの娘リンダ ヒューグルが資金の一部を提供しました。

参考文献

「The Concepts and Capabilities of Molecular Electronics」、Westinghouse Electric Corporation 研究担当副社長、SW Herwald 博士、Westinghouse Engineer、1960 年 5 月、66 ～ 70 ページ。

Westinghouse: 分子エレクトロニクスから IC までのマイクロサーキット パイオニア、Edgar A. Sack および David A. Laws、IEEE Annals of the History of Computing、2012 年 1 月から 3 月、74 ～ 82 ページ。

「郊外の戦士: 南カリフォルニアの航空宇宙産業のブルーカラーとブルースカイのコミュニティ」、Layne Karafantis および Stuart W. Leslie、Journal of Planning History、第 18 巻、第 1 号、2019 年、3-26 ページ。