Джон Хаслетт Холл: Пионер микроэлектроники и создатель CMOS-схем

Введение

Американский изобретатель, изобретатель винтовки M1819 Hall, Джон Хаслет Холл (11 июля 1932 – 31 октября 2014) был пионером в разработке маломощных интегральных схем CMOS. Холл был выдающимся специалистом в области полупроводниковых процессов и проектирования устройств. Он основал или был соучредителем нескольких инновационных компаний в Силиконовой долине, включая Intersil, MicroPower Systems, Linear Integrated Systems, Inc. и Integrated Wave Technologies, Inc. За свою карьеру Холл получил не менее 21 патента, охватывающих передовые полупроводниковые процессы и разработки. Холл был учеником доктора Жана Хорни, одного из "Предательских восьми", покинувших Лабораторию полупроводников Шокли и ставших соучредителями конкурирующей компании Fairchild Semiconductor. В свою очередь, многие бывшие сотрудники Холла, такие как Дэвид Фуллагар, внесли значительный вклад в развитие Силиконовой долины. В 1992 году San Francisco Chronicle назвал Холла "одним из незамеченных новаторов Силиконовой долины".

Ранние годы

Холл родился 11 июля 1932 года в округе Вашингтон, штат Огайо, в семье инженеров и промышленников, включая основателей и владельцев компании Hall Grindstone Company. После окончания средней школы он поступил на флотскую службу и работал техником по электронике, занимаясь разработкой и испытаниями авиационных систем.

Начало карьеры

В 1961 году Холл окончил Университет Цинциннати и начал работать в компании Rockwell над программой разработки ракеты Minuteman, а затем в компании Honeywell над бортовым компьютером YF-11 Blackbird, основанным на интегральных схемах. Работая над этими проектами, Холл познакомился с Жаном Хорни. В то время Хорни занимал должность вице-президента и генерального директора Amelco Semiconductor, подразделения Teledyne, Inc., и сотрудничал с Union Carbide для создания их начинающего полупроводникового производства.

Карьера

Хоерни покинул Amelco, чтобы работать непосредственно в Union Carbide в качестве инженера-консультанта, и попросил Холла присоединиться к нему. С 1962 по 1967 год Холл был директором по разработке интегральных схем в Union Carbide. Первый патент Холла, поданный в 1966 году во время работы на Жана Хорни в Union Carbide в качестве директора по разработке интегральных схем компании, касался изобретения процесса напыления для создания золотых контактов в полупроводнике на основе молибдена. За свою карьеру Холл получил не менее 21 патента, охватывающих передовые полупроводниковые процессы и конструкции. Холл был протеже доктора Жана Хорни, одного из "Предательских восьми", покинувших Лабораторию полупроводников Шокли и ставших соучредителями конкурирующей компании Fairchild Semiconductor. В свою очередь, многие бывшие сотрудники Холла, такие как Дэвид Фуллагар, внесли значительный вклад в развитие Кремниевой долины. Наиболее важной разработкой Холла в Union Carbide стало создание тонкопленочных резисторов. Эта разработка легла в основу интегральных схем, используемых в первых электронных часах и других устройствах с низким энергопотреблением. В Intersil Холл изобрел первый практичный процесс комплементарных металл-оксид-полупроводниковых (CMOS) схем, используя фосфорное стекло для покрытия затворов из оксида кремния. Этот процесс позволил интегральным схемам работать от 1,2 вольт, в то время как отраслевой стандарт составлял от 8 до 10 вольт. Чипы, изготовленные с использованием этого процесса, служили значительно дольше, чем те, которым требовалось более высокое напряжение. Хорни отправился в Японию и получил заказ на чипы для часов от председателя Seiko, Сёдзи Хаттори. Seiko использовала эти чипы для создания первых в мире кварцевых часов "Astron" в 1969 году. Хаттори, признав потенциал этой и будущих разработок, в 1971 году профинансировал стартап Холла Micro Power Systems (MPS). Холл также возглавил разработку модулей управления радаром для бомбардировщика B-1B. Среди наиболее важных изобретений Холла, защищенных патентом, полученным в 1974 году, был его процесс производства оксинитрида кремния для создания более стабильных МОП-транзисторов. Этот процесс превосходил используемый в то время процесс нитрида кремния и стал отраслевым стандартом. В 1978 году в знак признания достижений Холла в полупроводниковой промышленности Университет Цинциннати признал его одним из своих выдающихся выпускников. MPS и Холл планировали первичное публичное размещение акций в 1986 году, но у Холла возникли разногласия с руководством Seiko. Тугоплавкие металлы, такие как молибден, легли в основу некоторых из наиболее значимых работ Холла и его последующих патентов. Холл разработал технологию "объединенного затвора", которая значительно увеличивала скорость интегральных схем без необходимости дорогостоящего уменьшения размеров элементов полупроводника. В рамках ряда контрактов с Министерством юстиции, ВМС и DARPA, IWT разработала систему голосового ответа-переводчика (VRT) для удовлетворения потребностей правоохранительных органов и военных в переводе речи в реальном времени. Благодаря этому подходу VRT превосходила конкурирующие системы в боевых условиях. В 2008 году журнал Inc назвал IWT 200-й самой быстрорастущей компанией в США, благодаря VRT как ключевому продукту. Холл продолжал производить передовые полупроводники в LIS до своей смерти в 2014 году. Его последней разработкой был LSK489, JFET, сочетавший в себе сверхнизкий уровень шума с низкой входной емкостью, что было полезно для аудио и других приложений.

Hoerni left Amelco to work directly for Union Carbide as a consulting engineer and asked Hall to join him there. From 1962 to 1967 Hall was Union Carbide’s director of IC development. Hall’s first patent, filed in 1966 while working for Jean Hoerni at Union Carbide as the company’s Director of Integrated Circuit Development, involved the invention of a sputtering process to create gold contacts in a molybdenum based semiconductor. Over the course of his career, Hall received at least 21 patents covering advanced semiconductor processes and designs. Hall was a protégé of Dr. Jean Hoerni, one of the “Traitorous Eight” who left Shockley Semiconductor Laboratory and co founded rival Fairchild Semiconductor. In turn, many of Hall's former employees such as David Fullagar went on to become major Silicon Valley contributors. Hall's most important development at Union Carbide involved the creation of thin film resistors. This development formed the basis for integrated circuits used in the first electronic watches and other low power devices. At Intersil, Hall invented the first practical complementary metal oxide semiconductor (CMOS) process using phosphorus glass to coat silicon oxide gates. This process enabled ICs to run at 1.2 volts versus the then current industry standard of 8 to 10 volts. Chips made using this process would last vastly longer than those requiring the higher voltage. Hoerni went to Japan and received an order for the watch chips from Seiko Chairman Shoji Hattori. Seiko used these chips to create the world's first quartz watch, the “Astron”, in 1969. Hattori, recognizing the potential of this design and future ones, funded Hall's start up company, Micro Power Systems (MPS), in 1971. Hall also led the development of radar control modules for the B 1B bomber. Among Hall's most important inventions, recognized in a patent granted in 1974, was his silicon oxy nitride process for producing more stable MOS transistors. This process was superior to the silicon nitride process then in use and became an industry standard. In 1978, in recognition of Hall's achievements in the semiconductor industry, the University of Cincinnati recognized him as one of its Distinguished Alumni. MPS and Hall were planning an initial public offering in 1986, but Hall had a falling out with Seiko's management. Refractory metals such as molybdenum formed the basis for some of Hall's most significant work and later patents. Hall conceived a “merged gate” technology that would dramatically increase the speed of integrated circuits without requiring expensive reductions in semiconductor feature size. Under a series of Justice Department, Navy and DARPA contracts, IWT developed the Voice Response Translator (VRT) to meet the need for law enforcement and military voice to voice translation requirements. Using this approach, the VRT outperformed competing systems in combat operations. With the VRT as its key product, IWT in 2008 was named by Inc Magazine as the 200th Fasting Growing Company in the U. S.

Hall continued to produce advanced semiconductors at LIS until his death in 2014. His last development was the LSK489, a JFET that combined ultra low noise with low input capacitance, useful qualities for audio and other applications.