Ро́берт Джон Ви́длар (Уа́йдлер, 1937—1991) — американский инженер в области электроники, основоположник схемотехники аналоговых интегральных схем. Видлар выполнил свои важнейшие работы в 1964—1970 годах в союзе с технологом Дэвидом Тэлбертом. Видлар разработал, а Тэлберт довёл до серийного выпуска первый интегральный операционный усилитель (ОУ) μA702 (1964), первый массовый интегральный ОУ μA709 (1965), первый ОУ второго поколения LM101 (1967), первый интегральный стабилизатор напряжения LM100 (1966) и первый трёхвыводной стабилизатор LM109 (1970). Они первыми применили в аналоговых схемах пинч-резисторы, полевые транзисторы, многоколлекторные и супер-бета биполярные транзисторы. Видлар — изобретатель названных его именем источника стабильного тока (1964), источника образцового напряжения (1969) и выходного каскада усиления (1977). Все современные схемы интегральных источников опорных токов и напряжений опираются на разработки Видлара 1960-х годов.
В тридцать три года Видлар неожиданно покинул профессиональное сообщество Кремниевой долины и навсегда переселился в Мексику. Непредсказуемый характер, алкоголизм, богемный образ жизни и отшельничество Видлара сделали его, ещё при жизни, персонажем легенд и анекдотов, которые во многом подтверждаются свидетельствами очевидцев.
Происхождение. Образование
Боб (Роберт Джон) Видлар родился и вырос в Кливленде в благополучной многодетной: после смерти Видлара в живых оставались двое его братьев и сестра семье с немецкими и чешскими корнями. Его мать, Мэри Витуc (), была дочерью эмигрантов-чехов. Его отец, радиоинженер Уолтер Видлар (), принадлежал к влиятельному в Кливленде немецкому роду, основатели которого осели в Огайо в конце XVIII века. Немецкая фамилия Видлар в Америке превратилась в Уайдлер, но в русской технической литературе используется транскрипция с немецкогоСм., например, все русские издания «Искусства схемотехники» Хоровица и Хилла.
В зрелые годы Видлар никогда не говорил о своём детстве и юности, но отдельные их эпизоды сохранились в местных газетах и архивах. Его отец, одарённый и предприимчивый самоучка, регулярно публиковался в профессиональной и местной прессе и заслужил репутацию эксперта по частотной модуляции. В 1942 году Комитет по стратегическим разработкам Ванневара Буша мобилизовал Видлара-старшего на разработку частотно-модулированных радиопередатчиков для гидроакустических буёв. К пятнадцати годам сын, следуя по стопам отца, освоил основы радиотехники и научился ремонтировать телевизоры.
В 1953 году сорокапятилетний Видлар-старший, никогда не отличавшийся крепким здоровьем, умер от обширного инфаркта. Бобу пришлось зарабатывать на жизнь самому — сначала уборкой, а затем ремонтом радиоаппаратуры. Он закончил иезуитскую в Кливленде, проработал год техником на фирме, где десять лет работал его отец, а в 1958 году поступил добровольцем в военно-воздушные силы США и отслужил два полных года инструктором по радиоэлектронному оборудованию на базе в Колорадо. В ноябре 1960 года издало тиражом в 100 экземпляров его первую книгу — учебное пособие по полупроводниковым приборам.
Ещё во время службы, в начале 1959 года Видлар сумел поступить в Университет Колорадо в Боулдере. В 1961 году он уволился из ВВС и устроился инженером в приборостроительную компанию Ball Brothers Research Corporation. Работая над приборами управления орбитальной станции NASA, Видлар столкнулся с проблемой радиационной стойкости транзисторов. Единственный транзистор с сертифицированной радиационной стойкостью производила компания Amelco, поэтому Видлару довелось встретиться с её руководителями, а в прошлом — основателями Fairchild Semiconductor Жаном Эрни и Шелдоном Робертсом. Видлар понял, что главные события в электронике происходят не в приборостроении, а на полупроводниковых производствах, и к началу 1963 года твёрдо решил перейти на работу в ведущую компанию отрасли, Fairchild Semiconductor. В самой Fairchild также нашлись руководители, заинтересованные в Видларе — настолько, что компания пошла на нарушение профессиональной этики и переманила сотрудника у своего клиента.
Свидетели переговоров Видлара в Fairchild в августе 1963 года по-разному описывают события, но во всех историях повторяется тема алкоголя. В одной истории Видлар перепил коммивояжёра Fairchild, будущего основателя AMD Джерри Сандерса и умыкнул у него образцы новейших транзисторов; впоследствии именно Сандерс рекомендовал Видлара менеджерам компании. В другой, Видлар явился на интервью в Fairchild в нетрезвом состоянии, якобы «для храбрости», и заявил ведущему разработчику интегральных схем Хайнцу Рюегу, что «всё, что вы тут делаете — дерьмо». Рюэг отказался нанимать Видлара и «передал» его производственнику Джону Юму, который и принял окончательное решение. В третьей, когда Видлар не согласился с уровнем предложенной зарплаты, он спросил у менеджера по персоналу: «Где тут ближайший кабак?» и немедленно ушёл туда «обдумывать предложение». Несмотря на тревожные сигналы о вероятном алкоголизме кандидата, Fairchild наняла Видлара, но не в дирекцию по новым разработкам, а в дирекцию по перспективному применению этих разработок — службу, связывавшую конструкторов с производством.
Наставником Видлара на Fairchild стал инженер-технолог Дэвид Тэлберт, занимавшийся доводкой новой производственной линии на заводе в Маунтин-Вью. От природы замкнутый, немногословный Тэлберт был несколькими годами старше Видлара и за полтора года работы на Fairchild превратился из недавнего выпускника университета в жёсткого, своевольного, нетерпимого к некомпетентности руководителя. Тэлберт работал в узком кругу единомышленников, в который, кроме Видлара, в 1963—1965 годах входили менеджеры по сбыту и , а также инженеры Минео Яматаки и Долорес Браш (жена Тэлберта). Прочие сотрудники Fairchild, включая самых высокопоставленных, считались на «фирме Тэлберта» чужаками. Видлар и Тэлберт не просто сработались, но стали творческим союзом, движущей силой «аналоговой революции» 1960-х.
Работы 1964—1970 годов
Аналоговая схемотехника до Видлара
Первые серийные микросхемы Fairchild вышли на рынок летом 1962 года. Главный разработчик компании Гордон Мур сделал ставку на логические схемы, так как полагал, что только они могут быть произведены с приемлемой стоимостью и надёжностью. Аналоговые схемы были более чувствительны к отклонениям в технологии, поэтому выход годных аналоговых схем был недопустимо низким. Три аналоговые микросхемы, выпущенные Fairchild в 1963 году для военных заказчиков, составляли ничтожно малую долю в производственной программе компании.
Эти усилители были спроектированы так, как проектировались схемы на дискретных компонентах. В «обычной» электронике активные приборы (транзисторы и лампы) были дороги, а пассивные (резисторы, конденсаторы, небольшие индуктивности) — дёшевы, причём цена резистора практически не зависела от величины его сопротивления. Планарный процесс ограничил выбор схемотехников до биполярных транзисторов npn-типа, диодов, и резисторов средних номиналов (сотни или тысячи Ом). Стоимость такого резистора, производная от занимаемой им площади, была сопоставима со стоимостью базового транзистора. За пределами этого диапазона площадь и стоимость резистора резко возрастали, резистор в 150 кОм считался нереализуемым, так как занимал большую часть типового кристалла микросхемы. Вместе с площадью резистора росла и его паразитная ёмкость, ограничивавшая частотный диапазон схемы. Паразитные ёмкости и токи утечки транзисторов были также неприемлемо велики. Создание емкостей свыше нескольких десятков пикофарад и любых индуктивностей было и вовсе невозможно. . При этом традиционная схемотехника никак не использовала уникальные свойства интегральных транзисторов — идентичность условий их работы (температура и связанные с ней параметры) и идентичность профилей легирования всех приборов на кристалле. Узлы электронных схем, использующие эти свойства, только предстояло изобрести. Проектирование «по старинке» в таких условиях было обречено на неуспех: аналоговые микросхемы «нулевого поколения» проигрывали схемам на дискретных компонентах и в надёжности, и в частотном диапазоне, и в потребляемой мощности, при цене от сотен до 20 тысяч долларов за штуку.
Видлар не одобрял стратегию Мура и увлечение цифровой техникой вообще: «каждый идиот способен считать до одного». Он сосредоточился на создании новой схемотехники, полностью использующей преимущества планарной технологии: «Даже не пытайтесь имитировать дискретные компоненты в кремнии». Со временем эта «теорема Видлара» трансформировалась в основное правило аналоговой схемотехники: «Везде, где это возможно — заменять пассивные компоненты на транзисторы». Но одного владения искусством схемотехники было мало: чтобы найти работоспособные решения, Видлару требовался доступ на опытное производство. Нужно было отладить на практике производство «высоковольтных» эпитаксиальных транзисторов, боковых транзисторов и других компонентов, не существовавших в виде дискретных приборов. Именно Тэлберт, полностью разделявший идеи Видлара, и предоставил ему эту возможность. С молчаливого одобрения Джона Юма цех в Маунтин-Вью зажил двойной жизнью: днём он выпускал серийные логические микросхемы, а ночью Тэлберт колдовал над заказами Видлара. Обычный цикл производства партии микросхем занимал тогда до шести недель, а опытные схемы Видлара изготавливались за две недели. Путём проб и ошибок, в тайне от руководства компании, весной 1964 года Видлар и Тэлберт вплотную подошли к созданию полноценного интегрального операционного усилителя.
Операционные усилители первого поколения (1964—1965) Эволюция операционных усилителей Видлара первого поколения <center>Начало 1964.Дискретный прототип<small>Цветом обозначены компоненты, которые было нецелесообразно реализовывать на кристалле ИС <center>Октябрь 1964.Серийный μA702<small>Цветом обозначены оригинальные схемные решения Видлара <center>Ноябрь 1965.Серийный μA709<small>Цветом обозначены оригинальные схемные решения Видлара
Видлар взял за основу схему транзисторного ОУ с тремя каскадами усиления напряжения и заменил высокоомный эмиттерный резистор входного каскада на токовое зеркало, а ёмкости частотной коррекции — на единственную внешнюю ёмкость. Он разработал и отладил на опытных кристаллах схему сопряжения входного дифференциального каскада с однотактным вторым каскадом без потери усиления и схему сдвига уровней на транзисторах одного типа проводимости. В мае 1964 года опытный образец, изготовленный Тэлбертом, продемонстрировал рекордную для своего времени полосу пропускания в 25-30 МГц. Схема, впервые в мире, использовала только кремниевые диффузионные резисторы и транзисторы — от использования ненадёжных плёночных резисторов Видлар отказался.
Квамме не удержался и доложил об успехе руководителям Fairchild. Роберт Нойс сразу понял, что неизвестный ему «инженер с завода» нашёл золотую жилу, сопоставимую с изобретением планарной технологии. Он неожиданно приехал на завод в Маунтин-Вью, ознакомился с ситуацией и принял решение немедленно запустить новую схему в производство. Видлар возмутился и открыто обвинил гостя в некомпетентности: сырой прототип был не готов к серийному выпуску, а дирекция по сбыту — к продажам аналоговых схем. Нойс «не заметил» оскорблений, Видлар остался на своём месте, стал ответственным за маркетинг аналоговых схем и по совместительству «опекуном» Видлара, а Fairchild объявила о начале продаж первого в мире интегрального операционного усилителя, получившего обозначение μA702. Первая партия μA702 была отгружена заказчикам в октябре 1964 года по 50 долларов за штуку. Спрос настолько опережал возможности производства, что цена конечного потребителя поднималась до 300 долларов.