55 năm mạch tích hợp: chip thay đổi mọi thứ

Đây không phải là một kỷ niệm thường được chú ý, nhưng hôm nay đánh dấu 55 năm kể từ khi tạo ra mạch tích hợp đầu tiên của Jack St. Clair Kilby của Texas Cụ. Trong thời gian kể từ đó, chip đã cách mạng hóa thiết bị điện tử, làm nền tảng cho tất cả các công nghệ thông tin hiện đại và điện tử tiêu dùng từ PC đến TV, từ radio đến điện thoại thông minh.

Kilby đã bắt đầu nghiên cứu khái niệm rằng tất cả các bộ phận chính cần thiết cho mạch điện tử Transitor, điện trở và tụ điện có thể được chế tạo từ cùng một vật liệu vào mùa hè năm 1958. Ông đã nảy ra ý tưởng khi làm việc một mình trong TI phòng thí nghiệm bởi vì anh ta là một nhân viên mới và không có thời gian nghỉ phép sắp tới. Trong một bài viết về Giao dịch điện tử trên các thiết bị điện tử, Kilby đã mô tả cách anh ta "bắt đầu cảm thấy rằng thứ duy nhất mà một nhà bán dẫn có thể tạo ra theo cách tiết kiệm chi phí là một chất bán dẫn. Suy nghĩ thêm dẫn đến kết luận rằng chất bán dẫn là tất cả đặc biệt yêu cầu các bộ điện trở và các tụ điện, đặc biệt, có thể được chế tạo từ cùng một vật liệu với các thiết bị hoạt động. "

Anh ta giải thích khái niệm này với người giám sát của anh ta khi anh ta trở về từ kỳ nghỉ và sau đó xây dựng một mạch sử dụng các yếu tố silicon riêng biệt mà anh ta đã chứng minh vào ngày 28 tháng 8. Tiếp theo, anh ta chú ý đến việc tạo ra một mạch tích hợp, đặc biệt là bộ tạo dao động lệch pha. Vào ngày 12 tháng 9 năm 1958, ba bộ dao động đầu tiên thuộc loại này đã được sản xuất và một tuần sau đó đã tạo ra "flip-flop" đầu tiên, một mạch thay đổi từ 1 thành 0 hoặc từ 0 thành 1 khi dòng điện được áp dụng. Và do đó, chúng tôi bước vào kỷ nguyên của mạch tích hợp, còn được gọi là IC hoặc "chip". (Đây là tài khoản của TI về việc tạo.)

IC đầu tiên đó khá lớn; nó chứa một bóng bán dẫn duy nhất và có kích thước 1/16 x 7/16 inch, rất lớn theo tiêu chuẩn ngày nay, nơi bạn thậm chí không thể nhìn thấy các bóng bán dẫn riêng lẻ bằng mắt thường. Và nó được sản xuất trên một tinh thể gecmani; silicon sẽ đến sau. Điều quan trọng cần lưu ý là quy trình của Kilby để tạo ra các mạch tích hợp không bao giờ trở thành tiêu chuẩn. Năm sau, một nhóm do Robert Noyce dẫn đầu tại Fairchild S bán dẫn đã tạo ra thứ được coi là mạch tích hợp nguyên khối thực tế đầu tiên, sử dụng quy trình oxit kim loại trên các bóng bán dẫn phẳng, trước đây được tạo ra bởi công ty Jean Hoerni. (Noyce, cùng với Gordon Moore và những người khác từ Fairchild cuối cùng sẽ thành lập Intel.)

Ngày nay chúng ta nghĩ rằng chip là không thể thiếu nhưng trong những năm đầu tiên, đã có rất nhiều nhà phê bình, họ nghĩ rằng IC quá đắt để sản xuất và nghĩ rằng các bóng bán dẫn không tốt như các loại được chế tạo bằng các vật liệu khác. Họ tin rằng việc kết hợp tất cả những thứ này vào một thiết bị duy nhất sẽ tạo ra thứ gì đó không thanh lịch. Như Kilby đã mô tả nó trong bài giảng về giải thưởng Nobel năm 2000, "không rõ ràng rằng phương pháp bán dẫn nguyên khối sẽ thành công với Gordon Gordon Moore, Noyce, một vài người khác và bản thân tôi đã cung cấp giải trí kỹ thuật trong các cuộc họp chuyên nghiệp trong năm năm tới như chúng tôi đã mô tả và tranh luận về công đức của các hệ thống thu nhỏ khác nhau. "

Cuối cùng, các chương trình như nhiệm vụ Apollo và tên lửa Minuteman đã chứng minh IC có thể hoạt động và máy tính đã củng cố ý tưởng này.

TI và Fairchild sẽ tranh luận về các bằng sáng chế mạch tích hợp trong nhiều năm, nhưng ngày nay Kilby và Noyce thường được coi là đồng phát minh ra mạch tích hợp. Noyce đã qua đời năm 1990; Kilby đã qua đời năm 2005. Tạp chí PC đã trao cho cả hai người một giải thưởng Thành tựu trọn đời vào năm 1993. Tôi đã có cơ hội nói chuyện với Kilby và anh ấy rất duyên dáng nhưng chắc chắn về vai trò của mình trong việc tạo ra một trong những công nghệ quan trọng nhất trong thế giới hiện đại.

Ngày nay chúng ta có những con chip với hàng tỷ bóng bán dẫn được sản xuất trên các quy trình mà Jack Kilby có thể không nhận ra nhưng ông chắc chắn hiểu được sức mạnh của mạch tích hợp 55 năm trước. Cuộc sống của chúng ta ngày nay sẽ rất khác nếu không có nó.