55 let integriranih vezij: čip je vse spremenil

Ne gre za obletnico, ki je pogosto odmevna, danes pa mineva 55 let od ustanovitve prvega integriranega vezja Jacka St. Claira Kilbyja iz podjetja Texas Instruments. V tem času je čip prenovil elektroniko, ki je podprla vso sodobno informacijsko tehnologijo in potrošniško elektroniko od osebnih računalnikov do televizorjev, od radia do pametnih telefonov.

Kilby je začel delati na konceptu, da so lahko vsi glavni deli, ki so potrebni za vezje - tranzistorji, upori in kondenzatorji - izdelani iz istega materiala poleti 1958. Zamisel je prišel, ko je sam delal v TI laboratorij, ker je bil nov zaposleni in ni imel nobenega časa za dopust. V članku za transakcijo IEEE na elektronskih napravah je Kilby opisal, kako je "začel čutiti, da je polprevodniška hiša edina stvar, ki jo lahko naredi stroškovno učinkovit, polprevodnik. Nadaljnja misel me je pripeljala do zaključka, da so polprevodniki vse, kar so res potrebno - da so lahko uporabljeni upori in kondenzatorji iz istega materiala kot aktivne naprave."

Koncept je pojasnil svojemu nadzorniku, ko se je vrnil z dopusta in nato zgradil vezje z uporabo diskretnih silicijevih elementov, ki jih je demonstriral 28. avgusta. Nato je svojo pozornost usmeril k ustvarjanju integriranega vezja, zlasti oscilatorja faznega premika. 12. septembra 1958 so bili proizvedeni prvi trije tovrstni oscilatorji in teden dni kasneje je nastal prvi "flip-flop", vezje, ki se pri uporabi toka spremeni iz 1 v 0 ali iz 0 v 1. In tako smo vstopili v dobo integriranega vezja, imenovanega tudi IC ali "čip". (Tu je TI-jev račun ustvarjanja.)

Tisti prvi IC je bil precej velik; vseboval je en tranzistor in je meril 1/16 na 7/16 palcev, ogromno po današnjih standardih, kjer posameznih tranzistorjev ne morete videti s prostim očesom. In je bil izdelan na kristalu germanija; silicij bi prišel pozneje. Pomembno je omeniti, da Kilbyjev postopek izdelave integriranih vezij nikoli ni postal standard. Naslednje leto je ekipa, ki jo je vodil Robert Noyce v podjetju Fairchild Semiconductor, ustvarila, kar velja za prvo praktično monolitno integrirano vezje, z uporabo kovinskega prekomernega oksida na planarnih tranzistorjih, ki ga je prej ustvaril podjetje Jean Hoerni. (Noyce bi skupaj z Gordonom Mooreom in drugimi iz Fairchilda na koncu oblikoval Intel.)

Danes menimo, da je čip nepogrešljiv, toda v zgodnjih letih je bilo veliko kritikov, ki so menili, da so IC-ji predragi za izdelavo, in polprevodniški tranzistorji niso bili tako dobri kot tisti, izdelani z drugimi materiali. Menili so, da združevanje vseh teh stvari v eno samo napravo ustvari nekaj, kar ni bilo zelo elegantno. Kot je opisal Kilby v svojem predavanju o Nobelovi nagradi leta 2000, "ni bilo očitno, da bo monolitni polprevodniški pristop uspel… Gordon Moore, Noyce, še nekaj drugih, in jaz sem zagotavljal tehnično zabavo na strokovnih srečanjih naslednjih pet let kot smo opisali in razpravljali o zaslugah različnih miniaturnih sistemov."

Sčasoma so programi, kot sta misija Apollo in raketa Minuteman, dokazali, da bi IC-ji lahko delovali, kalkulator pa je idejo cementiral.

TI in Fairchild sta se dolga leta prepirala o patentih integriranih vezij, danes pa se Kilby in Noyce običajno štejeta za izumitelja integriranega vezja. Noyce je umrl leta 1990; Kilby je umrl leta 2005. Magazin PC je obema moškima podelil nagrado za življenjsko delo leta 1993. Takrat sem se imel priložnost pogovarjati s Kilbyjem in bil je milosten, a trden glede njegove vloge pri ustvarjanju ene najpomembnejših tehnologij v sodobnem svetu.

Danes imamo čipe z bilioni tranzistorjev, izdelanih po procesih, ki jih Jack Kilby morda ni prepoznal, vendar je zagotovo razumel moč integriranega vezja pred 55 leti. Naše življenje bi danes bilo zelo drugače.