集成電路發(fā)明56周年紀念——誕生之路

　　Jack Kilby成功發(fā)明的首個集成電路是將一只晶體管、數(shù)個電阻器和一個電容器嵌置在一片不到半英尺長的鍺片上制成的。無論用哪種標準衡量，這種裝置都只能用粗糙來形容，但示波器屏幕卻顯示這塊集成電路確實能夠運作。

　　Jack Kilby時常調侃說，如果他知道自己發(fā)明的首個可實際使用的集成電路在接下來的40年一直被人們所運用，他一定會“把它設計得美一點”。

　　一代又一代電氣工程師完成了他的這一愿望，而未來的接班人還將繼續(xù)將他的原始設計變得更加完美。

　　但是，回到1958年，究竟是怎樣的技術元件幫助Jack Kilby將其粗略的設計從設想變成現(xiàn)實呢?

　　早在九年前，貝爾實驗室就發(fā)明了晶體管，由此打開了半導體電子學進步的大門。

　　貝爾的晶體管代替了此前體積大、成本高、易碎且功耗大的真空管。1950年代中期，晶體管開始出現(xiàn)在消費性產品和軍事應用中。

　　然而，晶體管自身也存在弱點。部分應用要求將數(shù)千個晶體管與同樣成千上萬個傳統(tǒng)元件手工連接在一起，從而組成電路。這項工作不僅耗時、成本高昂而且可靠性也令人堪憂。

　　除此之外，晶體管還存在另一個問題，工程師將該問題稱為“數(shù)字暴力”，即電路系統(tǒng)中相互連接的晶體管與其他裝置的絕對數(shù)量將導致晶體管應用停滯不前。其體積與重量也往往會使得它們無法在包括空中軍事應用等眾多裝置中運行。只要一個元件出現(xiàn)問題，那么整個系統(tǒng)都會徹底癱瘓。

　　全球各地的工程師都在尋求解決方案。德州儀器開展了大規(guī)模的研發(fā)工作，在整個美國廣招賢士，其中就包括1958年加盟的Jack Kilby。當時，德州儀器正在探索一種名為“微模塊”的設計，在該模塊中電路所有組成部分的大小和形態(tài)完全相同。Jack Kilby對該設計持懷疑態(tài)度，很大程度上是因為它沒有解決最基本的問題：減少晶體管元件的數(shù)量。

　　當同事們都在享受為期兩周的夏季休假時，初來乍到的Jack Kilby卻無緣長假，因而獨自一人在德州儀器辦公室研究替代性的解決方案。

　　德州儀器已經(jīng)在硅應用方面投入了數(shù)百萬種機械和技術，所以Jack Kilby找到一種全新的制造方法，即將包括電容器和電阻器在內的所有電路元件都裝配在單片相同的材料上。1958年7月24日，他在筆記本上繪出了首個集成電路的初步設計圖。

　　兩個月后，Jack Kilby的主管們來到Jack Kilby的辦公室，見證了集成電路的首次成功演示，彼時，他們仍在專心致志地研究“微模塊”理論。

　　基爾比的發(fā)明淘汰了手工焊接數(shù)千個元件的方法，使得亨利福特式的大規(guī)模生產成為可能。

　　雖然半導體產業(yè)最初對集成電路保持著懷疑的態(tài)度，然而20世紀60年代，美國軍方在機載計算機中運用集成電路芯片無疑穩(wěn)固地樹立了該技術在電子系統(tǒng)中的全新支柱地位。

　　后面的事情就眾所周知了，Jack Kilby的發(fā)明在解決當今世界面臨的一些關鍵難題中發(fā)揮了不可估量的作用。