كارفر ميد

في عام 1966، صمم ميد أول ترانزستور ذي تأثير حقلي ببوابة من زرنيخيد الغاليوم، مستخدمًا ثنائي شوتكي لعزل البوابة عن القناة. ^{[ 19 ]} يتميز زرنيخيد الغاليوم، كمادة، بحركية إلكترونية أعلى بكثير وسرعة تشبع أعلى من السيليكون. ^{[ 20 ]} أصبح ترانزستور GaAs MESFET الجهاز شبه الموصل المهيمن في مجال الموجات الميكروية، حيث استُخدم في مجموعة متنوعة من الإلكترونيات اللاسلكية عالية التردد ، بما في ذلك أنظمة الاتصالات الميكروية في التلسكوبات الراديوية وأطباق الأقمار الصناعية والهواتف الخلوية. كما شكل عمل كارفر على ترانزستورات MESFET الأساس لتطوير شركة فوجيتسو لترانزستورات HEMT في عام 1980. تُعد ترانزستورات HEMT، مثل ترانزستورات MESFET، أجهزة تعمل بنمط التراكم وتُستخدم في أجهزة استقبال الموجات الميكروية وأنظمة الاتصالات. ^{[ 20 ]}

يُنسب إلى ميد، بحسب غوردون مور، صياغة مصطلح " قانون مور" [ ^{21 ] ،} للدلالة على التنبؤ الذي وضعه مور عام 1965 بشأن معدل نمو عدد المكونات، "المكون هو ترانزستور أو مقاوم أو ثنائي أو مكثف" ^{[ 22 ]} التي يمكن وضعها على دائرة متكاملة واحدة. بدأ مور وميد التعاون حوالي عام 1959 عندما أعطى مور ميد ترانزستورات "غير مطابقة للمواصفات" من شركة فيرتشايلد لأشباه الموصلات ليستخدمها طلابه في دروسه. خلال ستينيات القرن العشرين، كان ميد يزور فيرتشايلد أسبوعيًا، حيث كان يتردد على مختبرات البحث والتطوير ويناقش أعمالهم مع مور. خلال إحدى مناقشاتهم، سأل مور ميد عما إذا كان نفق الإلكترون قد يحد من حجم الترانزستور العملي. وعندما أُجيب بالإيجاب، سأل عن ماهية هذا الحد. ^{[ 23 ]}

انطلاقًا من سؤال مور، بدأ ميد وطلابه تحليلًا قائمًا على الفيزياء للمواد المحتملة، في محاولة لتحديد الحد الأدنى لقانون مور. في عام 1968، أثبت ميد، خلافًا للافتراضات الشائعة، أنه مع انخفاض حجم الترانزستورات، لن تصبح أكثر هشاشة أو سخونة أو تكلفة أو بطئًا. بل على العكس، جادل بأن الترانزستورات ستصبح أسرع وأفضل وأقل حرارة وأرخص مع تصغير حجمها. ^{[ 24 ]} قوبلت نتائجه في البداية بتشكيك كبير، ولكن مع تجارب المصممين، دعمت النتائج فرضيته. ^{[ 23 ]} في عام 1972، توقع ميد وطالبه بروس هونيسن أن الترانزستورات يمكن تصنيعها بحجم 0.15 ميكرون. كان هذا الحد الأدنى لحجم الترانزستور أصغر بكثير مما كان متوقعًا بشكل عام. ^{[ 24 ]} على الرغم من الشكوك الأولية، أثرت توقعات ميد على تطوير صناعة الحواسيب لتقنية ما دون الميكرون. ^{[ 23 ]} عندما تحقق الهدف الذي توقعه ميد في تطوير الترانزستور الفعلي في عام 2000، كان الترانزستور مشابهًا جدًا للترانزستور الذي وصفه ميد في الأصل. ^{[ 25 ]}

كان ميد أول من تنبأ بإمكانية تصنيع ملايين الترانزستورات على شريحة واحدة. وقد استلزم تنبؤه حدوث تغييرات جوهرية في التكنولوجيا لتحقيق هذه القابلية للتوسع. وكان ميد من أوائل الباحثين الذين درسوا تقنيات التكامل واسع النطاق، وتصميم وإنشاء رقائق إلكترونية بالغة التعقيد. ^{[ 26 ]}

قام بتدريس أول دورة في تصميم الدوائر المتكاملة واسعة النطاق (LSI) في العالم ، في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتك) عام 1970. وخلال سبعينيات القرن الماضي، وبمشاركة وملاحظات من سلسلة من الفصول الدراسية، طور ميد أفكاره حول تصميم الدوائر المتكاملة والأنظمة. عمل مع إيفان ساذرلاند وفريدريك ب. طومسون لتأسيس قسم علوم الحاسوب في كالتك، والذي تم تأسيسه رسميًا عام 1976. ^{[ 27 ] [ 28 ]} وفي عام 1976 أيضًا، شارك ميد في تأليف تقرير لوكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة (DARPA) مع إيفان ساذرلاند وتوماس يوجين إيفرت ، لتقييم قيود تصنيع الإلكترونيات الدقيقة الحالية والتوصية بإجراء بحوث حول آثار تصميم الأنظمة للدوائر المتكاملة واسعة النطاق جدًا. ^{[ 29 ]}

بدأ كارفر ميد التعاون مع لين كونواي من مركز أبحاث زيروكس بارك (PARC) عام 1975. ^{[ 26 ]} وقد طورا معًا كتابًا مرجعيًا هامًا بعنوان "مقدمة في أنظمة VLSI" ، نُشر عام 1979، والذي شكّل حجر الزاوية في ثورة ميد وكونواي . ^{[ 30 ]} يُعد هذا الكتاب مرجعًا رائدًا، وقد استُخدم في تدريس دوائر VLSI المتكاملة في جميع أنحاء العالم لعقود. ^{[ 31 ]} وقد ساهم تداول فصوله الأولية في الفصول الدراسية وبين الباحثين الآخرين في جذب اهتمام واسع النطاق، وخلق مجتمعًا من المهتمين بهذا النهج. ^{[ 32 ]} كما أثبتا جدوى منهجية الرقاقات المشتركة متعددة المشاريع، حيث قاما بتصنيع رقائق إلكترونية لطلابهما. ^{[ 33 ] [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]}

أحدث عملهما نقلة نوعية ، ^{[ 36 ]} و"إعادة تقييم جوهرية" لتطوير الدوائر المتكاملة، ^{[ 26 ]} و"أحدث ثورة في عالم الحواسيب". ^{[ 37 ]} في عام 1981، حصل ميد وكونواي على جائزة الإنجاز من مجلة إلكترونيكس تقديرًا لمساهماتهما. ^{[ 26 ]} وبعد مرور أكثر من 30 عامًا، لا يزال تأثير عملهما قيد التقييم. ^{[ 38 ]}

استنادًا إلى أفكار تصميم الدوائر المتكاملة واسعة النطاق (VLSI)، ابتكر ميد وطالبه في الدكتوراه ديفيد ل. يوهانسن أول مُجمِّع سيليكوني ، قادر على أخذ مواصفات المستخدم وإنشاء دائرة متكاملة تلقائيًا. ^{[ 39 ] [ 40 ]} أسس ميد ويوهانسن وإدموند ك. تشينغ وآخرون شركة سيليكون كومبايلرز (SCI) عام 1981. صممت SCI إحدى الرقائق الرئيسية للحاسوب المصغر MicroVAX التابع لشركة ديجيتال إكويبمنت . ^{[ 40 ] [ 41 ]}

وضع ميد وكونواي الأسس لتطوير خدمة تنفيذ أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة ( MOSIS ) وتصنيع أول شريحة CMOS . ^{[ 38 ]} دافع ميد عن فكرة التصنيع بدون مصانع، حيث يحدد العملاء احتياجاتهم التصميمية لشركات أشباه الموصلات التي لا تمتلك مصانع. تقوم هذه الشركات بعد ذلك بتصميم رقائق ذات أغراض خاصة، ثم تُسند تصنيعها إلى مصانع أشباه موصلات خارجية أقل تكلفة . ^{[ 42 ]}

في عام 1986، أسس ميد وفيديريكو فاجين شركة سينابتكس لتطوير دوائر تناظرية تعتمد على نظريات الشبكات العصبية، مناسبة للاستخدام في التعرف على الصور والكلام. كان أول منتج طرحته سينابتكس في السوق لوحة لمس حساسة للضغط ، وهي تقنية استشعار سرعان ما حلت محل كرة التتبع والفأرة في أجهزة الكمبيوتر المحمولة. ^{[ 48 ] [ 49 ]} حققت لوحة لمس سينابتكس نجاحًا باهرًا، حيث استحوذت في إحدى المراحل على 70% من سوق لوحات اللمس. ^{[ 24 ]}

في عام ١٩٨٨، وصف ريتشارد إف. ليون وكارفر ميد ابتكار قوقعة تناظرية ، تحاكي نظام الموجات المتحركة الديناميكية السائلة للجزء السمعي من الأذن الداخلية. ^{[ ٥٠ ]} وكان ليون قد وصف سابقًا نموذجًا حسابيًا لعمل القوقعة. ^{[ ٥١ ]} وقد مثّلت هذه التقنية تطبيقات محتملة في أجهزة السمع، وزراعة القوقعة، ومجموعة متنوعة من أجهزة التعرف على الكلام. وقد ألهم عملهما أبحاثًا جارية تسعى إلى ابتكار نظير سيليكوني قادر على محاكاة قدرات معالجة الإشارات للقوقعة البيولوجية. ^{[ ٥٢ ] [ ٥٣ ]}

في عام ١٩٩١، ساهم ميد في تأسيس شركة سونيكس تكنولوجيز (التي أصبحت لاحقًا سونيك إنوفيشنز). صمّم ميد شريحة الكمبيوتر لأجهزة السمع الخاصة بهم. وبالإضافة إلى صغر حجمها، قيل إن هذه الشريحة كانت الأقوى بين شرائح أجهزة السمع. أُطلق أول منتج للشركة، وهو جهاز السمع ناتورا، في سبتمبر ١٩٩٨. ^{[ ٥٤ ]}

في أواخر ثمانينيات القرن العشرين، نصح ميد ميشا ماهوالد ، طالب الدكتوراه في الحوسبة والأنظمة العصبية، بتطوير شبكية العين المصنوعة من السيليكون ، باستخدام دوائر كهربائية تناظرية لمحاكاة الوظائف البيولوجية للخلايا العصوية والمخروطية وغيرها من الخلايا القابلة للاستثارة في شبكية العين. ^{[ 55 ]} حازت أطروحة ماهوالد لعام 1992 على جائزة ميلتون وفرانسيس كلاوزر للدكتوراه من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتك) لأصالتها و"إمكاناتها في فتح آفاق جديدة للفكر والمسعى البشري". ^{[ 56 ]} اعتبارًا من عام 2001اعتُبر عملها "أفضل محاولة حتى الآن" لتطوير نظام رؤية مجسمة. ^{[ 57 ]} وتابعت ميد وصف شبكية سيليكونية تكيفية، باستخدام شبكة مقاومة ثنائية الأبعاد لنمذجة الطبقة الأولى من المعالجة البصرية في الطبقة الضفيرة الخارجية للشبكية. ^{[ 58 ]}

في عام 1999 تقريبًا، أسس ميد وآخرون شركة فوفيون في سانتا كلارا، كاليفورنيا، لتطوير تقنية كاميرات رقمية جديدة تعتمد على رقائق معالجة / مستشعر صور CMOS مستوحاة من علم الأعصاب . ^{[ 24 ]} التقطت مستشعرات الصور في كاميرا فوفيون X3 الرقمية ألوانًا متعددة لكل بكسل، حيث رصدت الأحمر والأخضر والأزرق بمستويات مختلفة في مستشعر السيليكون. وقد وفر ذلك معلومات أكثر شمولًا وصورًا بجودة أفضل مقارنةً بالكاميرات التقليدية التي ترصد لونًا واحدًا لكل بكسل. ^{[ 59 ]} وقد وُصفت هذه التقنية بأنها ثورية. ^{[ 24 ]} في عام 2005، مُنح كارفر ميد وريتشارد ب. ميريل وريتشارد ليون من شركة فوفيون ميدالية التقدم من الجمعية الملكية للتصوير الفوتوغرافي ، تقديرًا لتطويرهم مستشعر فوفيون X3 . ^{[ 60 ]}

تُشكّل أعمال ميد أساسًا لتطوير معالجات الحاسوب التي تتصل مكوناتها الإلكترونية بطرق تُحاكي المشابك العصبية البيولوجية . ^{[ 46 ]} في عامي 1995 و1996، قدّم ميد، وهاسلر، وديوريو، ومينش مشابك عصبية سيليكونية أحادية الترانزستور قادرة على تطبيقات التعلّم التناظري ^{[ 61 ]} وتخزين الذاكرة طويلة الأمد . ^{[ 62 ]} كان ميد رائدًا في استخدام ترانزستورات البوابة العائمة كوسيلة تخزين غير متطايرة للدوائر العصبية الشكلية وغيرها من الدوائر التناظرية. ^{[ 63 ] [ 64 ] [ 65 ] [ 66 ]}

أسس ميد وديوريو شركة إمبينج ، المزودة لتقنية تحديد الهوية بترددات الراديو (RFID) ، استنادًا إلى عملهما مع ترانزستورات البوابة العائمة (FGMOS). وباستخدام طرق منخفضة الطاقة لتخزين الشحنات على ترانزستورات FGMOS، طورت إمبينج تطبيقات لتخزين ذاكرة الفلاش وعلامات تعريف ترددات الراديو . ^{[ 47 ] [ 67 ]}