電子デバイス技術研究所

電子デバイス技術研究所
アメリカ合衆国ニュージャージー州フォートモンマス
電子デバイス技術研究所 – ロゴ
タイプ	軍事研究施設
サイト情報
所有者	国防総省
オペレーター	アメリカ陸軍
制御者	陸軍資材司令部
状態	閉鎖
サイトの履歴
構築済み	1971

電子技術デバイス研究所（ETDL ）は、アメリカ陸軍資材司令部の管轄下にある研究施設で、高周波デバイスから戦術電源まで、重要な電子技術の開発と陸軍システムへの統合を専門としていた。ニュージャージー州フォートモンマスに位置し、1971年から1992年までアメリカ陸軍の電子研究の中央研究所として機能していた。^{[1] 1992年にETDLは廃止され、その業務と人員の大部分は新設された}アメリカ陸軍研究所（ARL）に統合された。^[2]

電子技術デバイス研究所は、通信部隊研究所 (SCL)の解散後に設立された多くの研究所の1つです。その歴史を通じて、SCLは米陸軍による数多くの再編の試みを受け、さまざまな名前が付けられてきました。1950年代初頭までに、SCLは通信部隊エンジニアリング研究所として知られていましたが、1958年に米陸軍通信部隊研究開発研究所 (ASCRDL) に再指定されました。同じ年、ASCRDLの内部研究活動を統合するために、探究研究機関が設立されました。^[3] 1962年、大規模な陸軍再編プログラムにより、ASCRDLは米陸軍電子コマンド (ECOM) の従属組織となり、米陸軍電子研究開発研究所として知られるようになりました。^{[2] [4]}この研究所は1964年に再び米陸軍電子研究所に改名されたが、1965年の陸軍再編の際に完全に解散した。^{[3] [5]}

1965年6月1日、米陸軍資材司令部（AMC）の下部組織である米陸軍電子司令部（ECOM）は、通信部隊研究所の任務を引き継いだ米陸軍電子研究所の運営を中止することを決定した。米陸軍電子研究所はその後、電子部品研究所、通信/ADP研究所、大気科学研究所、電子戦研究所（その一部は後に脆弱性評価研究所となる）、航空電子工学研究所、戦闘監視・目標捕捉研究所の6つの独立した研究所に分割された。^[6] 1971年、電子部品研究所は探査研究所と合併して電子技術・デバイス研究所となった。^[2]その運営はニュージャージー州フォートモンマスのアルバート・J・マイヤーセンター（通称ヘキサゴンビル）で行われた。^[1]

1980年代、ETDLは国防総省（DoD）内の2つの重要な技術プログラム、超高速集積回路（VHSIC）プログラムとマイクロ波およびミリ波モノリシック集積回路（MIMIC）プログラムに関して陸軍の主導研究所としての役割を果たしました。 ^[7] 1980年3月に始まり1990年9月に終了したVHSICプログラムは、軍事用途の最先端の集積回路（IC）技術の製造を促進しました。このプログラムは、新しいIC技術を兵器システムに統合するプロセスを加速し、民間と軍事のマイクロエレクトロニクス製品の間で拡大する格差を縮めるのに役立ちました。^{[8] [9]} 1987年から1995年まで行われたMIMICプログラムは、軍事用途の最先端のマイクロ波およびミリ波モノリシックデバイスの開発を促進しました。このプログラムは、スマート兵器に使用される軍用電子機器のサイズとコストを削減し、電力と信頼性を向上させるIC技術の革新を国防総省が追求し実現するために必要なインフラストラクチャの構築に重点を置いていました。^{[10] [11]} VHSICプログラムはシリコンICの開発に重点を置いていましたが、MIMICプログラムはガリウムヒ素ICの開発に重点を置いていました。^{[8] [11]}

どちらのプログラムも、ICの価値を強調しており、ICは急速に現代の電子システムにおける信号処理のコアコンポーネントとなった。ICは、多数の個別の半導体部品で回路を構成する代わりに、これらの部品を単一の半導体チップに組み込むことで、サイズ、重量、コストを大幅に削減した。国防総省は、ICが国防の強力な戦力増強装置であることを認識して、軍が新しいIC設計や革新にアクセスできるようにするプログラムに多額の投資を行った。^{[9] [12]}

米国政府は、集積回路の初期の提唱者として、1960 年代には、集積回路の研究開発を主導する世界的勢力として、当初はユーザー市場を独占していました。政府は新興の IC 製造業界と強いつながりを持っていたため、IC 技術の多くは軍の独自のニーズと要件に合うように方向付けられました。しかし、1970 年代には、IC 技術の商用アプリケーションが大きなビジネスを生み出し、商用市場が急速に連邦市場を凌駕するようになりました。その結果、IC メーカーは、軍の仕様ではなく商用の利益に合わせて技術を調整し始めました。1978 年までに、商用アプリケーションは IC 市場の総売上の 90% 以上を占めるようになり、国防総省が最新の IC 設計と進歩にアクセスできるようになりました。商用 IC 技術の認定プロセスが長期にわたるため、軍のシステムへの統合がさらに遅れ、新しいイノベーションの商用導入と国防総省のシステムへの導入の間にギャップが生じました。半導体業界は新しい IC 設計と製造技術を非常に速いペースで導入したため、一部の軍事システムの電子部品とそれを生産する施設は早期に陳腐化する危険に直面しました。民間部門の技術の急速な進化に追いつくことができず、国防総省は時代遅れの電子サブシステムに依存する軍事技術を残されました。1980 年までに、アナリストは軍事システムの半導体技術が民間システムのものより少なくとも 10 年遅れていると推定しました。^{[8] [9]}

VHSIC プログラムは、IC の調達と統合に関する国防総省の欠陥に対処するだけでなく、民間と軍事のマイクロエレクトロニクス システム間の 10 年間のギャップを埋めるのにも役立ちました。これらの目標を達成するために、VHSIC プログラムは、新しい材料、新しい回路設計コンセプト、高度な製造プロセス、新しい製造装置、より高いレベルの放射線耐性、および新しいデータ インターフェイス標準と仕様の開発に取り組みました。重要なことは、このプログラムが、米国半導体産業が国防総省に最先端の軍事 IC を提供する能力を回復することに高い優先順位を置いていたことです。VHSIC プログラムは、米国陸軍、米国海軍、米国空軍の高度な協力を得て、1980 年から 1990 年にかけて半導体産業のリーダーとのパートナーシップを促進し、軍事システム向けの高度なシリコン IC を設計、製造、実装しました。状況の緊急性を考慮して、このプログラムは当時国防総省で最も優先度の高い技術プログラムの 1 つとされていました。^{[8] [9]}

ETDLは、陸軍のVHSICプログラムの主任研究所および主任管理者を務めた。その主な責任の1つは、VHSIC技術の社内テストと評価に関係していた。プログラム中、Honeywell、Inc.、Texas Instruments、Inc.、TRW Inc.、IBM Corporation、Hughes Aircraft Company、およびWestinghouse Electric Corporationの6つの主契約者が、国防総省の兵器システムをアップグレードするための高度なマイクロチップコンポーネントを開発した。ETDLでは、研究者がこれらのデバイスの機能、パラメータ、および電気性能の検証テストを実施し、性能を検証して隠れた問題を特定した。結果として得られたマイクロチップは、当時の市販のマイクロ回路の10倍の計算速度を実証した。^{[8] [13] [14] [15]}

VHSIC プログラムの終了までに、ETDL は 7 つのミッション領域で 46 を超える開発または配備システムに貢献しました。VHSIC 技術の計画された実装には、M1 戦車射撃管制システム、スマート兵器、チューブ発射式光学追跡有線誘導 (TOW) 自動追跡装置、軽ヘリコプター実験(LHX)、Firefinder レーダー システムなどのアプリケーションが含まれていました。ETDL はまた、従来の電子ビーム マシンよりも高速でサブミクロン パターンを製造できる電子ビーム リソグラフィーシステムの開発を促進しました。このリソグラフィー システムは、スマート ミサイル、電子戦技術、レーダー、電気光学、戦場情報システム用に計画された VHSIC デバイスを生産することができました。^{[16] [17]}

MIMICプログラムの背後にある構想は、陸軍の多連装ロケットシステム末端誘導弾頭プログラム用の新しいミサイル誘導システムの製造をめぐる国防総省内の審議の後に浮上した。^{[10] [18]} 1970年代初頭、弾道研究所は米陸軍ミサイル司令部（MICOM）の資金提供を受けて、レーダーを使用して標的を捜索・追跡するミリ波ホーミングシーカーの開発をスペリー・マイクロウェーブと契約した。1983年までにスペリー・マイクロウェーブは5mmのシーカーヘッドを実証したが、無線周波数（RF）コンポーネントとアンテナアセンブリがレーダーシステムのフロントエンドのユニット製造コストの79.9パーセントを占めていると報告した。同社は、フロントエンドに個別のコンポーネントに頼るのではなく、完全に統合されたRFコンポーネント設計アプローチを採用することで、部品点数が減り、コストが大幅に削減されると結論付けた。しかし、モノリシックミリ波・マイクロ波集積回路の導入を可能にするために、スペリー・マイクロウェーブは、新しい施設、研究、設計ツール、製造プロセスに資金を提供するために、5～8年間で国防総省から800万～1000万ドルの投資を必要としました。^[10]

この予期せぬ出費のニュースを受けて、国防総省は米国の産業基盤の品質と準備状況を再検討することになった。当時、マイクロエレクトロニクスにおける米国の製造能力の低下と世界の半導体市場における米国の優位性の喪失により、国防総省は米国の産業が軍に新技術を提供するプロセス全体を徹底的に精査することになった。1984年、MICOMは追跡調査を実施し、ミリ波集積回路の分野で活動する企業の大多数が、この技術の関連製造プロセスの開発にほとんど関心を示していないことが判明した。これを受けて、国防研究技術担当次官室は、 1985年2月にモノリシックミリ波およびマイクロ波イニシアチブ（M ³ I）委員会を設立し、マイクロ波およびミリ波モノリシック集積回路（MIMIC）に関する国防総省のプログラムを編成した。調査中、M ³ I委員会は、米国の半導体業界内にMIMIC製造のための成熟した技術基盤が存在しないことを認識した。報告書では技術分野のギャップが指摘され、MIMICの米国製造拠点は早急に進化しなければ外国との競争による深刻な脅威に直面すると警告された。^[10] ETDLの報告書では、日本の半導体企業の能力と米国企業の能力を比較し、米国企業1社ではこの分野で競争できず、国防総省向けの最先端のIC技術の信頼できるサプライヤーになることは不可能であると結論付けた。^[19]国防総省は1986年に半導体業界に対してMIMICプログラムの創設を発表したが、プログラムへの資金提供が正式に開始されたのは1987年だった。1988年、国防総省はプログラムの責任を国防長官室から国防高等研究計画局（DARPA）に移管した。 ^{[20] [21]}

MIMICプログラムは、主に半導体業界におけるガリウムヒ素（GaAs）技術とその製造プロセスの進歩に焦点を当てていました。 ^[22] 1970年代初頭、GaAs半導体部品が比較的高い性能レベルを示した後、ガリウムヒ素はシリコンの有望な代替品として業界で注目を集めました。1980年代初頭までに、GaAs MMIC（モノリシックマイクロ波集積回路）は魅力的な品質を示しましたが、業界全体で材料特性と設計に大きなばらつきがあったため、パフォーマンスに一貫性がなく、信頼性がありませんでした。当時、米国の半導体業界では、GaAsはまだ研究グレードの材料と見なしており、GaAs回路の製造は生産ラインではなく研究室で行われていました。その結果、GaAsデバイスは、自動テスト機能、コンピュータ支援設計機能、およびパッケージオプションが限られていました。GaAs MMICの開発と製造にはかなりの費用がかかることから、ほとんどの企業は、ハイブリッドマイクロ波およびミリ波ソリッドステート回路を強化するために、個別のGaAs部品を製造することを選択しました。 GaAs MMICは現代の電子機器の能力を大幅に増強する可能性を示していたが、商用アプリケーションの欠如により、企業は歩留まりの向上とコスト削減に必要なインフラへの投資を大いに躊躇した。^{[20] [23]} MIMICプログラムは、GaAsの研究開発を製造可能な生産プロセスに移行するためのインフラの構築を優先した。プログラムマネージャーは、業界でこの基盤を確立することで、軍事用途のMIMICを効率的かつ手頃な価格で自立的に生産できるようになるという信念のもとに活動した。^[22]

1970 年代、ETDL はマイクロ波およびミリ波技術の研究開発と、そのスマート兵器への応用に深く関わっていました。研究所は、低コストのミリ波デバイスとターゲット位置特定用のナノ秒パルサーの研究を推進し、GaAs ベースのモノリシック技術を積極的に追求しました。この分野に精通し、専門知識を持つ ETDL は、MIMIC プログラムの構造形成に貢献しました。プログラムが国防総省全体で正式に確立されると、ETDL は陸軍の主導研究所としての役割を果たしました。MIMIC プログラムの一環として、米国陸軍、米国海軍、米国空軍は、それぞれ複数の大手米国企業で構成される 4 つの大規模チームを組織し、管理して、国防総省のミサイル、レーダー、電子戦、通信システムに必要な MIMIC コンポーネントを開発しました。協力を促進し、包括的な目標の達成に向けた統一された取り組みを促進するために、軍は、業界パートナーがデータ、特許権、知識ベースを相互に共有し、既存の研究開発製造プロセスをベースラインとして組み合わせるように協力条件を調整しました。 ETDLは、MIMICプログラムにおける陸軍のリーダーとして4つのチームのうち2つを管理しました。マーティン・マリエッタ・コーポレーションとITT社が共同で率いる最初のチームは、ハリス・コーポレーション、アルファ・インダストリーズ、パシフィック・モノリシック、ワトキンス・ジョンソン・カンパニーで構成されていました。TRW社が率いる2番目のチームは、ジェネラル・ダイナミクス、ハネウェル、ヒッタイト・マイクロウェーブ・コーポレーションで構成されていました。 ETDLが1992年に米国陸軍研究所（ARL）の一部門となった後も、陸軍向けのMIMICプログラムの管理は、1995年のプログラム完了までARLで継続されました。^{[10] [19]}

MIMICプログラムは国防総省にとって大きな成功とみなされ、幅広い用途のGaAs MMICを低コストで高収率かつ信頼性の高い方法で設計・製造するために必要なインフラストラクチャと能力が確立されました。^[20]もともと軍事用途を目的としていましたが、MIMICプログラムによるGaAs IC技術の進歩により、商業部門の最新電子システムの機能が大幅に拡張されました。最も注目すべきは、GaAsトランジスタが1990年代の携帯電話技術の発展に大きな影響を与えたことです。 ^{[24] [25]}

1992年、電子技術デバイス研究所は、 1991年の基地再編・閉鎖委員会（BRAC）を受けて統合され、米陸軍研究所となった7つの陸軍研究所の1つとなった。ARLの傘下において、ETDLは電子・電源局の大部分を占めていたが、最終的には1995年に物理科学局の一部となり、1996年にはセンサー・電子デバイス局に移行した。^[2]

電子技術デバイス研究所の主な任務は、重要な電子技術とデバイスの開発と、既存または次世代の陸軍システムへの移行に関係していた。陸軍の電子研究の中央研究所として、ETDLは陸軍の電子システムに搭載されるすべての電子部品の約85％の開発を担当していた。その仕事の多くは、ミリ波、マイクロ波、マイクロエレクトロニクス、ナノエレクトロニクス、アナログ信号処理、周波数制御、フラットパネルディスプレイ、戦術電源、フォトニクス、磁気、超伝導体、音波、パルス電力の科学的および技術的進歩に焦点を当てていた。^{[1] [19]}さらに、ETDLは、電子技術とデバイスの基盤を継続的にアップグレードし、開発テストプログラム中に発見されたパフォーマンスの欠陥を解決することで、陸軍の戦闘システムをサポートした。^{[26] [27]}

ETDLの社内研究開発活動は、研究所内の5つの部門に分かれていた。電子材料、マイクロエレクトロニクスとディスプレイ、マイクロ波と信号処理デバイス、電源、産業工学と開発である。陸軍の電子システムの構築と保守を担うこれらの部門は、幅広い研究開発目的で米陸軍のセンターや研究所と密接に連携していた。ETDLは、米陸軍通信電子司令部とは通信技術を、大気科学研究所とは気象学を、ハリー・ダイアモンド研究所とは監視用電子機器を、暗視・電気光学研究所（現在はDEVCOM C5ISRの一部）とは目標捕捉システムを、MICOMと米陸軍航空システム司令部（現在は両司令部が合併して米陸軍航空ミサイル司令部を形成）とはミサイル技術と航空電子工学をそれぞれ進めてきた。^[1]

ETDL は、その使命を果たすため、中核プログラムの指針となる以下の技術に取り組んできました。煙や霧の中でターゲットの位置を特定および識別するためのミリ波デバイス (35、60、94 ギガヘルツ) とパルサー、地上、空中、ミサイル プラットフォームからの識別と自律的なターゲット設定を含む、戦場の奥深くまで到達できる高速信号処理デバイス、コンパクトで安全かつ信頼性の高い指揮、制御、通信、ナビゲーション用のデバイス、指示装置および暗視システム用の軽量で効率的なポータブル電源、戦術作戦用のインテリジェントなインタラクティブ ディスプレイ、使い捨ておよび空中プラットフォームから操作できる広帯域妨害装置およびデコイ コンポーネント、指向性ビーム兵器およびレーザー指示装置用のパルス電源、手頃な価格のシステム用の小型で低コストで信頼性の高いマイクロエレクトロニクス モジュラー アセンブリです。^[1]

ETDL は、戦場での応用に向けた新素材の発見と実装にも重点を置いています。研究所で研究され、陸軍システムに適用された素材には、ミリ波およびマイクロ波トランシーバーと高速集積回路用のIII-V 化合物、赤外線および放射線検出器用のII-VI 化合物、小型進行波管とチューナブル フィルター用の磁性化合物、安定した発振器と時計用の水晶、光ファイバー用の溶融石英、レーザー シーカーと高出力スイッチ用の固有シリコン、高速超大規模集積回路(VLSI) 技術用のシリコン、 IC メタライゼーション用の耐火金属、発振器とコンボルバー用の表面弾性波(SAW) 素材、アンテナとエミッター用の電気セラミック、変調器と周波数変換器用の電気光学素材、位相シフタと非冷却検出器用の強誘電体素材、複合材とコーティング用の無線周波数吸収材、高エネルギー コンデンサ用の誘電体フィルム、パルス レーザーと連続波レーザー用のレーザー素材などがあります。^[1]

電子技術デバイス研究所は、以下の技術の開発またはテストに携わっていました。

• AN/GRC-142: 1985年、ETDLはAN/GRC-142無線テレタイプS-250シェルターに電力を供給する最初の1000ワットの熱電発電機を開発しました。搭載された発電機はS-250に電力、暖房、空調を提供しました。^{[16] [28]}
• AN/PPN-20 小型マルチバンドビーコン (MMB): ETDL は、陸軍特殊作戦部隊がナビゲーション、降下地点の特定、滑走路のマーキング、兵器の投下に使用する軽量レーダートランスポンダーである AN/PPN-20 MMB 用の高度なソリッドステート送信機を開発した。ETDL の GaAs パワー電界効果トランジスタと誘電体共振器発振器技術の進歩により、ウォームアップ時間が 1 秒未満の送信機の開発が可能になった。^[29]
• M1エイブラムス： 1989年から、ETDLはM1エイブラムス戦車に大幅な改良を加え、全輪駆動による動力性能と機動性を大幅に向上させ、電力システムに電動駆動装置とアクチュエータを統合し、ゲートターンオフサイリスタによる電圧処理能力を高めました。 ^[30]
• MEDFLI: ETDLは、米軍の空中信号収集システムであるMEDFLI用の第2世代SAWプロセッサを開発した。当時カリフォルニアで発生した地中海ミバエの蔓延にちなんで名付けられたMEDFLIは、1980年代に電子戦研究所によって無人航空機のレーダー迎撃ペイロードとして開発された。軍用ミリ波周波数帯を監視し、それらの高周波数領域で敵の脅威発信機からの干渉信号を検出する能力があった。^{[27] [31] [32]}
• マイクロコンピュータ補償型水晶発振器 (MCXO): ETDL は、マイクロコンピュータ補償型水晶発振器 (MCXO) と呼ばれる新しいタイプの高精度発振器の開発を促進しました。長年、温度補償型水晶発振器 (TCXO) は、特に電力供給が限られている場合に、高精度の周波数制御やタイミングを必要とするデバイスやアプリケーションで使用されていました。さまざまな制限により、TCXO が広い温度範囲で周波数精度の性能限界に達したとき、ETDL は 1980 年代後半に優れた代替品として MCXO を導入しました。MCXO は、従来の TCX​​O (100 ミリ秒/日) と比較して、-55°C から 85°C までのすべての温度で大幅に高い精度 (3 ミリ秒/日) を示し、電力要件も低く抑えられています。 ETDLは、陸軍の通信システム（SINCGARS（シングルチャネル地上および空中無線システム）、リージェンシーネット、客観的高周波無線（OHFR）、改良高周波無線（IHFR）、MILSTARハンドヘルドモジュール（HHM）、MILSTAR改良時間標準モジュールなど）に極めて正確なクロックを提供するためにMCXOを導入しました。^{[27] [33] [34]}
• マルチオプション信管砲（MOFA）： ETDLはハリー・ダイアモンド研究所と共同で、ドップラーレーダー信管とGaAs MMICチップを採用したMOFAを開発した。この新しい信管システムにより、陸軍の在庫にある7種類の信管が不要になった。^[35]
• 感知破壊装甲（SADARM）： ETDLは、主にハイブリッドおよびモノリシックミリ波技術の開発を通じて、SADARMスマート兵器の開発を支援しました。 ^{[29] [36]}

ETDLはその歴史の中で、数多くの軍事用電子システムの進歩に貢献したことでも知られるようになった。その中には、プリント基板の初の自動組み立て、セキュリティ無線、安定した航空機搭載レーダー、敵味方識別（IFF）システム用初の超安定水晶発振器、米国で初めて製造された薄膜電界発光（TFEL）ディスプレイデバイス、初の高出力リチウム使い捨て電池と充電式電池、レーダーシステム用SAW遅延線、パルスコンプレッサー、フィルターの初の幅広い応用などがある。^{[19] [37]}

• 大気科学研究所(ASL)
• 弾道研究研究所(BRL)
• ハリー・ダイヤモンド・ラボラトリーズ（HDL）
• 人間工学研究所(HEL)
• 材料技術研究所(MTL)
• 脆弱性評価研究所(VAL)

北緯40°18′54″ 西経74°02′35″ / 北緯40.315° 西経74.043° / 40.315; -74.043