登月计划如何催生了芯片

（原标题：登月计划如何催生了芯片）

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1961 年，约翰·F·肯尼迪总统向 1958 年由前国家航空咨询委员会 (NACA) 新创建的 NASA 提出历史性挑战，开启了人类最伟大的技术成就之一。

“我相信这个国家应该致力于在这个十年结束之前实现将人类送上月球并安全返回地球的目标。”

当肯尼迪在国会联席会议上发表这一声明时，没有任何机械硬件、电子硬件、软件或基础设施可以实现这一目标。当时，只有两人曾前往太空并安全返回。来自当时苏联的尤里·加加林于1961年4月12日完成了一次行星轨道飞行，来自美国的艾伦·谢泼德于同年5月5日进行了亚轨道太空飞行。

肯尼迪的演讲可能使这一目标进入了公众意识，但麻省理工学院、IBM 和仙童半导体等机构和公司已经在发明和改进电子技术，以实现这一使命。必要的关键创新之一——集成电路——正悄然准备离开仙童实验室，麻省理工学院仪器实验室 (MIT/IL) 正在准备一项提案，将使用这些芯片来开发和构建阿波罗制导计算机（自动增益控制）。

飞行计算机设计竞赛

为了成功登月任务，美国宇航局需要用于命令模块和登月系统的飞行计算机。当时没有任何东西足够小、重量轻或性能足以承担飞行计算机的角色。IBM 为土星五号火箭自动驾驶仪计算机设计了一种称为运载火箭数字计算机(LVDC) 的设计。LVDC 使用 IBM 所谓的单元逻辑器件 (ULD) 中制造的晶体管和二极管。ULD 看起来像 IC，但在设计上更接近混合模块。它包括一个晶体管、两个二极管和两个直接安装在陶瓷基板上的厚膜电阻器。

MIL/IL 认为基于 ULD 的设计无法满足指令舱和登月舱的规格。他们相信，使用新发明的集成电路构建的 AGC 比使用分立晶体管或 ULD 构建的 AGC 更快、更可靠。

平面集成电路的发展

第一个真正的集成电路来自德州仪器公司的杰克·基尔比。1969年，他展示了由单块晶体管材料制成的振荡器电路。虽然按照今天的标准很难辨认，但它是第一个完整的功能集成电路。它的主要缺点是硅中的各个组件（晶体管、电容器和两个电阻器）必须用微型金线手动连接。

直到 Fairchild 联合创始人 Jean Hoerni 开发出“平面”工艺（在芯片表面沉积一层二氧化硅作为绝缘体）之前，IC 的外观并不像现在的样子。通过使用绝缘层，可以化学沉积导电迹线以连接芯片中的组件。

IC 获得可行性证明

Fairchild 的 Bob Norman 于 1961 年访问了麻省理工学院/伊利诺伊州，向 AGC 团队展示了新的集成电路。阿波罗计划的副主任 Eldon C. Hall 留下了深刻的印象，他指示工程师 David Hanley 订购了 100 个芯片。Hanley 证明速度比分立晶体管提高了 2.5 倍。随后 Hall 请求并获得了 NASA 的批准，将 AGC 设计从晶体管改为 IC。

最终，麻省理工学院/伊利诺伊州承担了设计和建造 AGC 的任务，而 IBM 提供了在德克萨斯州休斯顿地面使用的主机。这些大型机用作主要导航系统，飞行中的 AGC 发挥次要作用。当麻省理工学院/伊利诺伊州准备开始建设时，飞兆半导体已经开发出不同数字逻辑 IC 的完整系列产品。为了限制要证明的项目数量，霍尔选择使用单一类型的组件，即三输入或非门。飞歌随后承担了批量生产芯片的任务。

AGC：设计为通用计算机

麻省理工学院/伊利诺伊州将 AGC 开发为通用计算机，而不是特定任务的仪器。它主要采用 Fairchild 设计的双三输入或非门芯片构建，被认为是第一台使用集成电路构建的计算机。

1965 年，Block II AGC 使用了大约 4,100 个更新的 Fairchild 芯片，在扁平封装芯片中带有双三输入 NOR 门。与最初的 Block I 设计相比，双栅极设计的单元功耗更低，处理能力更强，而且成本更低。Block II AGC 已成功用于所有载人阿波罗任务。

NASA 开创了现代软件工程

作为一台多功能计算机，AGC 需要比当时典型的更先进的编程。软件工程师Margaret Hamilton加入了 MIT/IL 的团队，为 AGC 开发任务软件。作为软件工程部门的主管，她负责监督 AGC 软件的设计和测试团队。

在 AGC 项目之前，软件开发不被视为一门科学或工程的一个分支。汉密尔顿创造了“软件工程”一词，除了手头的任务之外，还开发了后来将该领域定义为一门学科的核心流程。

Hamilton 和她的团队开发了一个简单的中断驱动型实时操作系统，具有批处理作业调度、协作多任务处理和 AGC 错误处理功能。在阿波罗 11 号登陆月球前几分钟，对错误处理进行了一次尝试，当时事件的触发速度快于计算机的处理能力。由于错误处理功能，宇航员巴兹·奥尔德林能够恢复计算机，着陆成功进行。

IC 发展飞速发展

集成电路技术进步如此之快，以至于当第一批人类登上阿波罗飞行时，市场上已经出现了每个芯片包含数百个器件的集成电路。与此同时，AGC仍然使用原来的Fairchild设计。正是在这段时间，戈登·摩尔预测了摩尔定律，指出计算机芯片中晶体管的密度大约每两年就会增加一倍。

随着登月的成功以及集成电路在太空中可靠性的证明，该技术的可行性得到了充分证实。参与 AGC 项目的仙童半导体和其他主要半导体公司的关键人物后来为现在的硅谷奠定了基础。

https://www.allaboutcircuits.com/news/one-giant-leap-for-engineering-kind-how-moon-landing-gave-rise-to-the-ic/

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