集成電路發(fā)明56周年紀(jì)念——誕生之路

　　Jack Kilby成功發(fā)明的首個(gè)集成電路是將一只晶體管、數(shù)個(gè)電阻器和一個(gè)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)能夠運(yùn)作。

　　Jack Kilby時(shí)常調(diào)侃說，如果他知道自己發(fā)明的首個(gè)可實(shí)際使用的集成電路在接下來的40年一直被人們所運(yùn)用，他一定會“把它設(shè)計(jì)得美一點(diǎn)”。

　　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(shè)計(jì)變得更加完美。

　　但是，回到1958年，究竟是怎樣的技術(shù)元件幫助Jack Kilby將其粗略的設(shè)計(jì)從設(shè)想變成現(xiàn)實(shí)呢?

　　早在九年前，貝爾實(shí)驗(yàn)室就發(fā)明了晶體管，由此打開了半導(dǎo)體電子學(xué)進(jìn)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(fèi)性產(chǎn)品和軍事應(yīng)用中。

　　然而，晶體管自身也存在弱點(diǎn)。部分應(yīng)用要求將數(shù)千個(gè)晶體管與同樣成千上萬個(gè)傳統(tǒng)元件手工連接在一起，從而組成電路。這項(xiàng)工作不僅耗時(shí)、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(gè)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(dǎo)致晶體管應(yīng)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(yīng)用等眾多裝置中運(yùn)行。只要一個(gè)元件出現(xiàn)問題，那么整個(gè)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(gè)美國廣招賢士，其中就包括1958年加盟的Jack Kilby。當(dāng)時(shí)，德州儀器正在探索一種名為“微模塊”的設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)持懷疑態(tài)度，很大程度上是因?yàn)樗鼪]有解決最基本的問題：減少晶體管元件的數(shù)量。

　　當(dāng)同事們都在享受為期兩周的夏季休假時(shí)，初來乍到的Jack Kilby卻無緣長假，因而獨(dú)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(yīng)用方面投入了數(shù)百萬種機(jī)械和技術(shù)，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(nèi)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(gè)集成電路的初步設(shè)計(jì)圖。

　　兩個(gè)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(shí)，他們?nèi)栽趯Ｐ闹轮镜匮芯?ldquo;微模塊”理論。

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

　　雖然半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)最初對集成電路保持著懷疑的態(tài)度，然而20世紀(jì)60年代，美國軍方在機(jī)載計(jì)算機(jī)中運(yùn)用集成電路芯片無疑穩(wěn)固地樹立了該技術(shù)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(dāng)今世界面臨的一些關(guān)鍵難題中發(fā)揮了不可估量的作用。