集成电路发明56周年纪念——诞生之路
发布时间：2014-9-12 13:21
发布者：eechina
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TI公司供稿 Jack Kilby成功发明的首个集成电路是将一只晶体管、数个电阻器和一个电容器嵌置在一片不到半英尺长的锗片上制成的。无论用哪种标准衡量，这种装置都只能用粗糙来形容，但示波器屏幕却显示这块集成电路确实能够运作。 Jack Kilby时常调侃说，如果他知道自己发明的首个可实际使用的集成电路在接下来的40年一直被人们所运用，他一定会“把它设计得美一点”。 一代又一代电气工程师完成了他的这一愿望，而未来的接班人还将继续将他的原始设计变得更加完美。 但是，回到1958年，究竟是怎样的技术元件帮助Jack Kilby将其粗略的设计从设想变成现实呢？ 早在九年前，贝尔实验室就发明了晶体管，由此打开了半导体电子学进步的大门。 贝尔的晶体管代替了此前体积大、成本高、易碎且功耗大的真空管。1950年代中期，晶体管开始出现在消费性产品和军事应用中。 然而，晶体管自身也存在弱点。部分应用要求将数千个晶体管与同样成千上万个传统元件手工连接在一起，从而组成电路。这项工作不仅耗时、成本高昂而且可靠性也令人堪忧。 除此之外，晶体管还存在另一个问题，工程师将该问题称为“数字暴力”，即电路系统中相互连接的晶体管与其他装置的绝对数量将导致晶体管应用停滞不前。其体积与重量也往往会使得它们无法在包括空中军事应用等众多装置中运行。只要一个元件出现问题，那么整个系统都会彻底瘫痪。 全球各地的工程师都在寻求解决方案。德州仪器开展了大规模的研发工作，在整个美国广招贤士，其中就包括1958年加盟的Jack Kilby。当时，德州仪器正在探索一种名为“微模块”的设计，在该模块中电路所有组成部分的大小和形态完全相同。Jack Kilby对该设计持怀疑态度，很大程度上是因为它没有解决最基本的问题：减少晶体管元件的数量。 当同事们都在享受为期两周的夏季休假时，初来乍到的Jack Kilby却无缘长假，因而独自一人在德州仪器办公室研究替代性的解决方案。 德州仪器已经在硅应用方面投入了数百万种机械和技术，所以Jack Kilby找到一种全新的制造方法，即将包括电容器和电阻器在内的所有电路元件都装配在单片相同的材料上。1958年7月24日，他在笔记本上绘出了首个集成电路的初步设计图。 两个月后，Jack Kilby的主管们来到Jack Kilby的办公室，见证了集成电路的首次成功演示，彼时，他们仍在专心致志地研究“微模块”理论。 基尔比的发明淘汰了手工焊接数千个元件的方法，使得亨利福特式的大规模生产成为可能。 虽然半导体产业最初对集成电路保持着怀疑的态度，然而20世纪60年代，美国军方在机载计算机中运用集成电路芯片无疑稳固地树立了该技术在电子系统中的全新支柱地位。 后面的事情就众所周知了，Jack Kilby的发明在解决当今世界面临的一些关键难题中发挥了不可估量的作用。 |
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