Bob Widlar

Robert John Widlar (pronunciado wide-lar; 30 de noviembre de 1937 - 27 de febrero de 1991) fue un ingeniero electrónico estadounidense y diseñador de circuitos integrados lineales (CI). ).

Primeros años

Widlar nació el 30 de noviembre de 1937 en Cleveland, de padres de etnia checa, irlandesa y alemana. Su madre, Mary Vithous, nació en Cleveland de inmigrantes checos Frank Vithous (František Vitouš) y Marie Zakova (Marie Žáková). Su padre, Walter J. Widlar, provenía de destacadas familias estadounidenses alemanas e irlandesas cuyos antepasados se establecieron en Cleveland a mediados del siglo XIX. Walter Widlar, ingeniero de radio autodidacta, trabajó para la estación de radio WGAR (1220 AM) y diseñó transmisores pioneros de frecuencia ultraalta. El mundo de la electrónica lo rodeó desde su nacimiento: uno de sus hermanos se convirtió en el primer bebé monitoreado por radio inalámbrica. Guiado por su padre, Bob desarrolló un gran interés por la electrónica desde la primera infancia.

Widlar nunca habló de sus primeros años ni de su vida personal. Se graduó de la escuela secundaria Saint Ignatius en Cleveland y se matriculó en la Universidad de Colorado en Boulder. En febrero de 1958, Widlar se unió a la Fuerza Aérea de los Estados Unidos. Instruyó a militares en equipos y dispositivos electrónicos y fue autor de su primer libro, Introducción a los dispositivos semiconductores (1960), un libro de texto que demostró su capacidad para simplificar problemas complejos. Su mentalidad liberal no se adaptaba bien al entorno militar y en 1961 Widlar dejó el servicio. Se unió a Ball Brothers Research Corporation en Boulder para desarrollar equipos analógicos y digitales para la NASA. Simultáneamente continuó sus estudios en la Universidad de Colorado y se graduó con altas calificaciones en el verano de 1963.

Logros

Widlar inventó los componentes básicos de los circuitos integrados lineales, incluida la fuente de corriente de Widlar, la referencia de voltaje de banda prohibida de Widlar y la etapa de salida de Widlar. De 1964 a 1970, Widlar, junto con David Talbert, crearon los primeros circuitos integrados de amplificador operacional producidos en masa (μA702, μA709), algunos de los primeros circuitos integrados reguladores de voltaje integrados (LM100 y LM105), los primeros amplificadores operacionales que empleaban compensación de frecuencia de un solo condensador. (LM101), un LM101 mejorado con control de corriente interno FET (LM101A) y transistores super-beta (LM108). Cada uno de los circuitos de Widlar tenía "al menos una característica que estaba muy por delante de la multitud". y se convirtió en un "campeón de productos" en su clase. Hicieron que sus empleadores, Fairchild Semiconductor y National Semiconductor, fueran líderes en circuitos integrados lineales.

Ya un "diseñador de chips legendario" A la edad de 33 años, Widlar se retiró voluntariamente a un escondite en México y se convirtió en "el desertor más célebre del Valle". Cuatro años más tarde, regresó a National Semiconductor como contratista y produjo una serie de circuitos integrados lineales avanzados, incluido el primer amplificador operacional de voltaje ultrabajo con referencia de voltaje de precisión de 200 mV (LM10).

La personalidad excéntrica y franca de Widlar y su estilo de vida bohemio lo convirtieron en el enfant terrible de Silicon Valley. Se le recuerda en leyendas, mitos y anécdotas que en gran medida son ciertas. Según Bo Lojek, autor de Historia de la ingeniería de semiconductores, era "más artista que ingeniero... en el entorno donde los departamentos de relaciones humanas definen lo que los ingenieros pueden y no pueden comentar, Es muy poco probable que volvamos a ver a los de su especie."

Fairchild Semiconductor (1963-1965)

El trabajo en Bell Research puso a Widlar en contacto con Jean Hoerni y Sheldon Roberts, los creadores de transistores endurecidos por radiación y cofundadores de Fairchild Semiconductor. Widlar decidió mudarse a una empresa de fabricación de semiconductores y, en 1963, Jerry Sanders, un vendedor de Fairchild Semiconductor, le brindó la oportunidad. Según Thomas Lee, Fairchild también quería incorporar a Widlar y violó la ética profesional al contratar a un empleado clave de su cliente. En septiembre de 1963, Widlar fue invitado a una entrevista con el director de investigación y desarrollo (I+D) de Fairchild, Heinz Ruegg. Widlar llegó ebrio a la entrevista y le dijo francamente a Ruegg lo que pensaba sobre los circuitos analógicos de Fairchild: "Lo que están haciendo es una mierda". Widlar fue enviado a otra entrevista con la división de Ingeniería de Aplicaciones de la empresa, con sede en Mountain View, California. El jefe de división, John Hulme, contrató a Widlar a pesar de las objeciones de los entrevistadores de la primera ronda. La primera asignación de Widlar en Fairchild tuvo como objetivo la confiabilidad de los circuitos integrados mediante ajustes en los procesos de fabricación. Este trabajo inicial, dirigido por el ingeniero de procesos David Talbert, redujo el costo del proceso planar e hizo posible el desarrollo de circuitos integrados lineales monolíticos (totalmente integrados). Widlar, que reportaba formalmente a John Barrett, demostró ser capaz de mejorar rápidamente los propios diseños de Barrett y muy pronto expulsó a su jefe nominal de la empresa.

En 1963, la línea de circuitos integrados analógicos de Fairchild, diseñada según especificaciones militares, constaba de tres circuitos amplificadores. Antes de Widlar, los ingenieros de Fairchild habían diseñado circuitos integrados analógicos con un estilo similar a los circuitos convencionales construidos con dispositivos discretos. A pesar de darse cuenta desde el principio de que este enfoque no era práctico, debido a las graves limitaciones del proceso planar inicial, no habían ideado alternativas de trabajo (las cargas activas y las fuentes de corriente activas aún no se habían inventado). Cuando el esquema original requería valores de resistencia demasiado bajos o demasiado altos para el proceso planar, los diseñadores a menudo tenían que recurrir al uso de resistencias externas de película delgada de nicromo. Los circuitos integrados híbridos resultantes tuvieron un rendimiento deficiente y eran prohibitivamente caros. En respuesta, el jefe de I+D de Fairchild, Gordon Moore, ordenó a la empresa que favoreciera los circuitos integrados digitales, que eran más simples y también prometían altos volúmenes de producción. Widlar se opuso a esta estrategia y menospreciaba la electrónica digital: "Cada idiota puede contar hasta uno". Talbert compartió la creencia de Widlar y se convirtió en su aliado más cercano en la empresa.

Era difícil trabajar con Widlar, pero los pocos hombres y mujeres que podían, como Talbert y Jack Gifford, se unieron a su círculo íntimo de por vida. Widlar y Talbert guardaron celosamente sus secretos comerciales y mantuvieron alejados a sus compañeros de trabajo no deseados. Gifford, uno de los aceptados por Widlar y Talbert, dijo que Widlar "casi no hablaba con nadie y sólo hablaba conmigo, ya sabes, si podía ponerlo de buen humor". Y todavía era muy reservado. Talbert impulsó los pedidos experimentales de Widlar en su planta a toda velocidad, ahorrando a su socio cuatro semanas en cada lote a expensas de otros pedidos. El ex fotógrafo de Fairchild, Richard Steinheimer, dijo en 1995: "Talbert se encargó de la fabricación y Widlar del diseño, gobernaron el mundo y lideraron el mundo en circuitos integrados lineales durante un par de décadas". El ejecutivo de Fairchild, Don Valentine, dijo en 2004: "Este era un dúo fenomenal de individuos altamente excéntricos (o como quiera que la palabra vaya más allá de excéntricos)".

ΜA702 y μA709

Widlar pronto comprendió los beneficios y desventajas del proceso planar: proporcionaba componentes compatibles a todas las temperaturas, pero estos componentes poseían capacitancia parásita que no estaba presente en partes discretas, y el proceso imponía severas restricciones a los valores prácticos de resistencias y capacitores. Resumió estas reglas de diseño en una máxima: "No intente replicar diseños discretos en forma de circuito integrado". Armado con esta estrategia y la teoría de dispositivos compensados de Hung-Chang Lin, diseñó el primer circuito integrado lineal verdadero de la industria y el primer amplificador operacional monolítico, el μA702.

Widlar prescindió de la tecnología híbrida y utilizó sólo resistencias difusas formadas dentro de la matriz de silicio. Cada uno de los nueve transistores NPN tenía el tamaño y la forma de acuerdo con su función, contrariamente a una práctica anterior y arbitraria de emplear patrones estándar de área mínima. Widlar introdujo tres innovaciones: interconectar una cola larga con una etapa de un solo extremo sin perder la mitad de la ganancia, cambiar el nivel de CC usando solo transistores NPN y proporcionar compensación de frecuencia opcional con un capacitor externo. Esta compensación aumentó el ancho de banda del dispositivo a 25-30 MHz, un avance sin precedentes para los amplificadores monolíticos en ese momento. Widlar no consideró que el prototipo μA702 fuera lo suficientemente bueno para la producción, pero Fairchild decidió lo contrario y apresuró la producción del chip en octubre de 1964. El dispositivo marcó la dirección de la industria durante décadas, a pesar del limitado rango de modo común, las débiles capacidades de accionamiento de salida y un precio de $300 (equivalente a $2.947 en 2023). Según Jack Gifford, la alta dirección de Fairchild se dio cuenta de la novedad y se enteró de la existencia de Widlar sólo después de recibir comentarios entusiastas del mercado.

El μA709, que siguió al μA702 comprometido, se convirtió en un éxito técnico y comercial. Widlar aumentó diez veces la ganancia de voltaje del μA709 con respecto a la del μA702 (70.000 frente a 7.000) y mejoró el rendimiento de salida con una etapa de salida push-pull, aunque la salida carecía de protección contra cortocircuitos. La etapa de entrada estaba gobernada por una fuente de corriente Widlar que permitía la generación de corrientes de polarización bajas sin la necesidad de resistencias de alto valor que consumen área. Los transistores estaban equipados con resistencias de compensación beta para reducir los efectos del inevitable desajuste. El personal de I+D de Fairchild se pronunció en contra de la decisión de Widlar de emplear transistores PNP laterales. Widlar se encerró durante 170 horas de trabajo experimental continuo y desarrolló un diseño robusto que combinaba dos áreas de difusión resistiva en un dispositivo PNP lateral utilizable.

El μA709 se presentó en noviembre de 1965 y se convirtió en el revolucionario producto estrella de Fairchild. Durante algunos años, Fairchild fue líder en el campo de los circuitos integrados lineales. La demanda de sus productos excedía su capacidad de producción en un factor de diez; Las entradas para los circuitos de Fairchild se agotaron con dos años de antelación. Gifford, uno de los pocos hombres que entendió completamente a Widlar y su trabajo, contribuyó al auge del mercado al introducir un paquete dual en línea. Según Don Valentine, "en un momento dado [Widlar y Talbert] fueron responsables -uno los diseñó y otro los hizo- de más del ochenta por ciento de los circuitos lineales fabricados y vendidos en el mundo". Ninguno de los competidores de Fairchild estuvo cerca de igualar su estatus en el mercado. Fairchild patentó las innovaciones de Widlar, pero nunca las concedió licencia y nunca hizo valer sus derechos ante los tribunales. Los competidores crearon clones de μA709, pero sólo Philco logró producir uno que coincidiera completamente con el original.

Otros diseños destacados en Fairchild

El mandato de Widlar en Fairchild fue breve pero intensamente productivo. Además de los diseños innovadores discutidos anteriormente, Widlar también puso en producción los comparadores μA710 y μA711, cada uno de los cuales exhibe un tiempo de respuesta récord de 40 ns. Un dispositivo adicional, el par diferencial μA726, utilizó un calentador en chip con control termostático integrado para suprimir el efecto de la temperatura ambiente en el rendimiento eléctrico.

La productividad de Widlar fue tan grande que ha estimulado atribuciones espurias. Un ejemplo frecuente le atribuye erróneamente el diseño del regulador de voltaje μA723. Sin embargo, ese chip no solo se lanzó unos dos años después de la salida de Widlar de Fairchild, sino que el circuito emplea y se basa en transistores PNP laterales muy mejorados que no estaban disponibles durante el período de empleo de Widlar en Fairchild. . El crédito por el μA723 pertenece propiamente a Darryl Lieux, según su contemporáneo (y padre del 741), Dave Fullagar.

Semiconductor Nacional (1965-1970)

Widlar y Talbert se dieron cuenta de que los fundadores de Fairchild no tenían intención de compartir sus ganancias inesperadas con los diseñadores. En noviembre de 1965, los dos ingenieros aceptaron la oferta de Peter Sprague de unirse a las instalaciones Molectro de National Semiconductor en Santa Clara. Widlar recibió inmediatamente una opción sobre acciones de 20.000 acciones, cada una valorada entonces en cinco dólares. Se negó a completar un formulario de entrevista de salida para Fairchild y escribió solo una línea (cita exacta): "¡Quiero ser RICO!" Le dijo a Hulme que lo único que podía mantenerlo con Fairchild era "Un millón libre de impuestos, como usted elija". Por razones desconocidas, Robert Noyce, uno de los fundadores de Fairchild, continuó pagando a Widlar su salario hasta abril de 1966. Según Widlar, "tal vez no creyeron que realmente me iba". Algunas personas son realmente un poco lentas."

Gifford dijo que Widlar y Talbert fueron en realidad los fundadores de National Semiconductor, y que Sporck se unió a ellos más tarde. El dúo comenzó estableciendo el proceso epitaxial en Santa Clara. Una vez que la tecnología estuvo implementada, Widlar se concentró en los reguladores de voltaje y, a fines de 1966, produjo el primer regulador lineal integrado de la industria. El LM100, un nuevo circuito revolucionario, se convirtió en otro producto estrella que superó las expectativas de ventas y longevidad. En 1967, Widlar diseñó el LM101, un amplificador operacional con ganancia mejorada, corriente de entrada reducida y protección contra cortocircuitos. El LM101 presentaba otra etapa de entrada poco ortodoxa, que empleaba transistores de entrada NPN y un emisor acoplado a transistores PNP en una disposición de base común. El alto voltaje de ruptura inversa de los transistores PNP permitió que el LM101 resistiera un voltaje de entrada diferencial de ±30 V. Su compensación de frecuencia era más simple, más robusta y más estable que la del μA709. Le siguió el LM101A, un circuito integrado funcionalmente idéntico que fue pionero en el uso de un transistor de efecto de campo para controlar fuentes de corriente internas. La solución de Widlar minimizó el área del troquel y el consumo de corriente, y permitió el funcionamiento en una amplia gama de voltajes de suministro de energía. Posteriormente ideó otro nuevo dispositivo, el transistor superbeta. Fue creado en silicio por Talbert e integrado en el amplificador operacional de precisión LM108, que se lanzó al mercado en 1969. Estos dispositivos de alta ganancia y muy bajo voltaje eran capaces de operar con corrientes de entrada muy bajas dentro del rango completo de condiciones operativas militares. . Los artículos de la línea de productos de circuitos lineales eran fáciles de usar, muy útiles y muy rentables.

A finales de la década de 1960, Widlar experimentó con el fenómeno de banda prohibida y convirtió su bloque de fuente de corriente básico en una referencia de voltaje de banda prohibida. "El salto de Widlar" dio como resultado una referencia robusta y estable que era crucial para aplicaciones de alta corriente y uso intensivo de calor. Su bajo voltaje, típicamente 1,25 V, también permitió una mayor flexibilidad en el diseño de circuitos discretos e integrados. Widlar creó otra primicia en la industria al combinar un transistor de potencia y una referencia de voltaje precisa en el mismo troquel. Este dispositivo, el regulador de voltaje LM109, fue lanzado al mercado en 1969 y al principio pasó desapercibido. En 1971, National Semiconductor lanzó el LM113 de Widlar, el primer circuito integrado de referencia de voltaje de dos terminales dedicado.

Widlar y Talbert desempeñaron un papel decisivo en la adquisición de National Semiconductor por parte de los ex gerentes de Fairchild Semiconductor, Charles Sporck, Fred Bialek, Floyd Kvamme, Roger Smullen y Pierre Lamond en febrero de 1967. Este nuevo equipo rápidamente convirtió a National Semiconductor en un productor líder de productos electrónicos. circuitos, y Fairchild Semiconductor cayó en un declive irreversible. La popularidad de Widlar en la industria se disparó: anunciado como "el hombre que diseñó más de la mitad de los circuitos lineales del mundo", frecuentemente daba conferencias a colegas ingenieros, y el 23 de mayo, 1970, habló ante una audiencia en el Madison Square Garden. Regis McKenna, ex ejecutivo de National Semiconductor, dijo en 1995 que “la mayoría de los dispositivos lineales que probablemente se construyeron y comercializaron durante los años sesenta y setenta se basaron en la tecnología de Widlar y Talbert”. Quiero decir, ellos crearon, en muchos sentidos, esta industria... eran Steve Jobs y Bill Gates, y cualquier fama que quieras darle a alguien, eran personas famosas de aquellos días. Y las revistas... no se podía encontrar una revista sin su foto ...".

Jubilación (1970-1974)

El 21 de diciembre de 1970, Widlar y Talbert dimitieron de National Semiconductor cuando National Semiconductor se negó a recompensarlos adecuadamente. Widlar cobró su opción sobre acciones por $1 millón (equivalente a $7,845,758 en 2023) y se retiró a Puerto Vallarta, México, a la edad de 33 años. Durante cuatro años brindó consultoría a la industria, pero no había trabajado formalmente en ningún lugar por más de de tres años. Su orgullosa declaración: "No trabajo" Le causó frecuentes problemas al cruzar la frontera con México y, finalmente, Widlar creó un conjunto de tarjetas de presentación falsas que lo presentaban como un "agente de carreteras" para "Morgan Associates".

Semiconductor Nacional (1974-1981)

En noviembre de 1974, Widlar regresó a National Semiconductor como consultor.

Richard Hodgson dijo en 1995:

[Widlar] vivía en las colinas detrás del campus creo que en algún lugar durante un tiempo cuando trabajaba para National e hizo los diseños de fuera para ellos y él volvería de su camarote y lo que sea e iba a trabajar para Charlie Sporck por un tiempo y luego desaparecería de nuevo allí o abajo en México hasta donde yo sabía...

—Richard Hodgson

LM12 y LM10

Algunos de los diseños de Widlar, como el amplificador de potencia LM12 y el amplificador de voltaje ultrabajo LM10 introducidos en 1978, siguen en producción en el siglo XXI. El LM10 es capaz de funcionar con una fuente de alimentación de 1,1 V, por lo que, en lugar de una referencia de banda prohibida convencional, emplea el circuito sub de banda prohibida de Widlar bloqueado a 200 mV y la etapa de salida de bajo voltaje de Widlar. . Durante 10 años, nadie más en la industria pudo producir un circuito que igualara al LM10.

Tecnología lineal (1981-1984)

En 1981 Swanson, Dobkin y Widlar cofundaron Linear Technology. Swanson impulsó a la empresa a producir piezas de segunda fuente para otras empresas. Tres años más tarde, las relaciones se rompieron en una disputa por el derecho de patente. Widlar reclamó derechos sobre los chips LT1 a LT20 de Linear y en mayo de 1984 se retiró, dejando el caso a sus abogados. En octubre de 1984, Swanson despidió a Widlar e invocó la cláusula de recompra obligatoria de acciones que figuraba en el contrato de Widlar. Según Bo Lojek, los cuadernos de notas de Widlar contenían pruebas suficientes para demostrar que muchas de las patentes en disputa fueron creadas por Widlar antes de que se fundara Linear Technology.

Robert Swanson, presidente de Linear Technology, dijo en 2006:

Recuerdo decir oh Dios, no quiero lidiar con este tipo. Y recuerdo a Sporck diciendo que eres un joven, puedes hacerlo. Ya sabes, tienes suficiente energía para hacerlo. Así que básicamente trabajó para el grupo analógico. Algo así, trabajó con Bob Dobkin que era su protegido original. Y sobre una base de consultoría, resultó, ya sabes, algunos chips muy buenos para National. Pero era consultor. No era un empleado.

—Robert Swanson

Semiconductor Nacional (1984-1991)

Widlar regresó a National Semiconductor por el resto de su vida. Él y Dobkin nunca hablaron después de la ruptura. Dobkin dijo en 2006 que "Bob era una de las pocas personas que consideraba un genio". También era paranoico, era muy difícil llevarse bien con él y bebía sin cesar".

Muerte

El 27 de febrero de 1991, Widlar murió de un infarto a la edad de 53 años, en Puerto Vallarta. David Liddle dijo en 2009 que "la prematura muerte temprana de... Robert Widlar es toda una historia en sí misma". Los primeros informes decían incorrectamente que Widlar murió mientras hacía jogging en la playa. Fuentes posteriores corrigieron el error: corría cuesta arriba. Bob Pease escribió con mayor precisión: "Aparentemente había estado corriendo en una acera, en una sección montañosa empinada de Puerta Vallarta. En los últimos años, a Bob le gustaba mucho el fitness y se esforzaba mucho en correr... No soy médico. Pero no murió borracho, lo que puede haber sorprendido a varios de sus colegas. Jack Gifford estuvo de acuerdo: "No murió como un abandonado". No lo estaba, quiero decir que estaba bien. Fue coherente. Probablemente era el que más lideraba, estaba en México, vivía en México, pero estaba sobrio y llevaba una vida razonable para él en el momento en que murió".

Personalidad

Widlar vivió la vida de un genio alcohólico, que pasaba toda la noche borrachera en bares. Según Jack Gifford, a Widlar le gustaba acosar y pelear con los demás cuando estaba borracho, pero regularmente sobreestimaba sus propias habilidades en tales enfrentamientos. En una ocasión estuvo "absolutamente cronometrado" por el ofendido Mike Scott, futuro director ejecutivo de Apple Inc.

Charles Sporck volvió a contar otro incidente: durante una gira europea, Widlar se emborrachó y se negó públicamente a hablar con el público a menos que consiguiera más ginebra. Sporck dijo que "no teníamos otra opción". Tuvimos que llenarle el vaso. Y luego continuó con la conferencia. Y él, ya sabes, se emborrachó, pero lo interesante es que era muy inteligente, ya sabes. Incluso borracho podía sorprender a esta gente."

Según su colega diseñador de circuitos analógicos Bob Pease, Widlar dejó de beber poco antes de morir. Gifford dijo en 2002: "Dejó de beber, pero creo que el daño probablemente ya estaba hecho, ya sabes, en los primeros veinte años". Según Bo Lojek, "a medida que crecía, por primera vez pudo mantener una relación con una sola mujer".

El comportamiento excéntrico de Widlar se recuerda en leyendas y anécdotas que, según Bob Pease, son en gran medida verdaderas. Él practicaba widlarizing – destruir metódicamente un componente defectuoso o un prototipo defectuoso con un sledgehammer. Al mismo tiempo, erradicó todos los sonidos no deseados de su laboratorio combatiendo el ruido con el ruido. Él instaló dispositivos "hassler" que emitieron sonidos de alta presión cada vez que alguien hablaba demasiado alto, e incluso explotó un molesto orador de dirección pública con petardos. Jim Williams recordó un incidente cuando, tras rastrear interferencia electromagnética externa en la torre de control del aeropuerto de San José, Widlar telefoneó al aeropuerto y exigió que cerraran el transmisor.

Sin embargo, la historia de que Widlar trajo una cabra para podar el césped frente a su oficina, contada nuevamente por The New York Times después de su muerte, era incorrecta. Era una oveja, no una cabra; Widlar la llevó solo por un día en su Mercedes-Benz descapotable, lo que incluyó una sesión fotográfica para los periodistas locales. Según Pease, Widlar la abandonó en el bar más cercano; Según Lojek, la oveja fue "robada misteriosamente".

Premios

En 2002, Electronic Design incluyó a Widlar en su Salón de la Fama junto con Alan Turing y Nikola Tesla. En 2009, Widlar fue incluido en el Salón de la Fama Nacional de Inventores. Inicialmente, una escultura dedicada a Bob Widlar y Jean Hoerni se encontraba frente al edificio Maxim Integrated Products en Sunnyvale, California; y se trasladó en 2012 a la nueva sede de Maxim en San José, California.