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1958年9月12日,第一款集成电路诞生

时间:2018-09-12 作者:网络整合 阅读:
1958年9月12日,Kilby紧张地将十伏电压接在了输入端,再将一个示波器连在了输出端,接通的一刹那,示波器上出现了频率为1.2兆赫兹,振幅为0.2伏的震荡波形。现代电子工业的第一个用单一材料制成的集成电路诞生了。

1958年夏,德州仪器(Texas Instruments,简称TI)的一名新晋雇员Jack St. Clair Kilby还没攒够假期,当大部分员工都在享受德州仪器公司为期两周的传统假期时,他独自在一个甚为冷清实验室里思考彼时的“数字暴政(tyranny of numbers)”问题:将极其大量的离散固态组件焊接起来的过程耗时且存在缺陷。

同事都在休假,他却发明了集成电路

1958年7月24日,Kilby在工作笔记上写到:“由很多器件组成的极小的微型电路是可以在一块晶片上制作出来的。由电阻、电容、二极管和三极管组成的电路可以被集成在一块晶片上。”他在这一天记下了五页关于如何把这几种器件集成在一起的想法和实际应用,Kilby甚至构想了一个用这一方法生产一个具有完整功能的电路的工艺流程。Kilby的想法很简单,就是把这几种器件制作在同一块晶片上,然后将它们连成一个具有完整功能的电路。利用当时由贝尔实验室开发出的扩散(Diffusion) 技术和物理气相沉积(Physical Vapor Deposition)技术在一块晶片上实现这几种器件,并非难事。

等到研究小组里的其他同事回来时,Kilby向Adcock(Willis Adcock当时是德州仪器开发部主管。Adcock也是Kilby的导师,指导和支持他的研究工作,并在后来成为德州仪器的副总裁)提出了用一种材料制作一个触发电路的方案。Adcock同意了Kilby的想法说“这是好像挺麻烦的”,但Adcock让他尝试一下。Kilby先用硅做出了分立的电阻、电容、二极管、和三极管,然后再把它们连成了一个触发电路。1958年8月28日,Kilby就完成了这一尝试。结果令人非常满意。

既然能用单一材料硅制作这些分立器件,就能把这些器件做在一起。基尔比立即行动起来了。当时的TI,已有了几种锗器件。并能把把金属蒸发在锗管的发射极和基极上,再用蚀刻技术做成接触点,然后连接起来。Kilby得到了几张这样的锗晶片,他决定用它们做两个电路。

他先在锗晶片上制造出三极管,然后在纯锗晶体中少量掺杂做成电阻,最后用反向二极管做出电容,再用金线将它们连成一个Phase-Shift Oscillator。两个助手把制成的电路切割成0.12x0.4英寸大小的成品。

Kilby一共做了三个这样的电路。1958年9月12日,Kilby和助手M Shepherd 给Adcock和组里的其他同事演示了他的实验。Kilby紧张地将十伏电压接在了输入端,再将一个示波器连在了输出端,接通的一刹那,示波器上出现了频率为1.2兆赫兹,振幅为0.2伏的震荡波形。

现代电子工业的第一个用单一材料制成的集成电路诞生了。

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Kilby发明的第一个集成电路

初期并不被看好

Kilby的发明无疑是一项重大的突破,不过,虽然美国空军对德州仪器的集成电路技术抱有一些兴趣,但是整个行业仍持怀疑态度。实际上,集成电路及其特点“在接下来几年的大型技术大会上经常被当成笑料”,Jack Kilby如此写道。

然而,1961年与1962年,美国空军先后在计算机及民兵导弹中使用硅晶片,这些项目促使集成电路首次在军事市场占得一席之地。

前德州仪器总裁Patrick E. Haggerty认识到要推进集成电路的广泛运用,必须开发一款“模范性产品”。

因此,他要求Jack Kilby设计一种特殊的计算器,这种计算器的功能要丝毫不逊于当时普遍使用的大型机电桌面型计算器,同时尺寸小巧,能够放入大衣口袋中随身携带。

最终Jack Kilby和其他工程师合作发明出了手持式电子计算器,成功将集成电路推向市场。

Jack Kilby发明的微型芯片影响深远,没有这项发明,很多今日人们习以为常的电子产品就不会存在。可以说,芯片成就了现代计算机产业,使得昔日足有一间房那么大的计算机摇身一变成为今日我们所见的一系列主机、迷你电脑和个人电脑。

  • 没有芯片,人类就无法探索太空,也不可能登上月球。
  • 芯片帮助失聪者重获听力,也是各种医疗诊断设备的“心脏”。
  • 芯片的影响力还延伸至教育、交通、制造和娱乐产业。

获诺贝尔奖

凭借其在发明集成电路方面所取得的成就,Kilby于2000年获得诺贝尔物理学奖。

在荣获诺贝尔物理学奖后,Kilby接受EDN姐妹媒体《EE Times》采访时表示,批评了试图把技术研究与迅速商业化密切结合的产业趋势。“我看到了两种角色,我认为它们都很有价值。”Kilby在接受采访时表示。“我们所做的许多工作具有很强的学术基础,(但是)有时候企业进行的研究必须(以便它能够)转化为可用的形式和商业化。”

Kilby还非常谦虚。在2000年接受《EE Times》采访时,他指出,前飞兆半导体科学家RobertNoyce发明了可制造性更强的IC设计,也应获得诺贝尔奖。

RobertNoyce在1959年申请了一项IC专利,并于1990年逝世。虽然德州仪器和飞兆半导体因为谁是IC的发明者争论了多年,但现在许多人认为,Kilby和Noyce是集成电路的共同发明人。

尽管Kilby在德州仪器曾担任管理职务,但他首先把自己当作工程师。除了IC,他还在其它两项发明中发挥了关键作用,一个是手持电子计算器,另一个是热敏打印机。Kilby一共持有60项电子发明专利。

对了,小编要在这里顺便提一下,EDN美国版的诞生时间,也就比Kilby发明第一款集成电路早了两年哦。

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Kilby于1958年8月28日演示全半导体电路

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