集成电路，到底是谁发明的？
作者：小枣君
物联网智库 转载
导读
1923年11月8日，在美国密苏里州杰斐逊城的一个普通家庭里，诞生了一个男婴。
男婴的父亲名叫赫伯特·基尔比（Hubert Kilby），是一个电气工程师，毕业于伊利诺伊大学香槟分校。男婴的母亲薇娜·基尔比（Vina Kilby），同样也毕业于这所学校。
小两口也许并没有想到，他们迎来的这个小生命，将来会成为一个伟大的工程师、发明家，甚至是诺贝尔奖获得者。他的发明贡献，将开创一个庞大的产业，改变整个世界。
这个男婴，就是集成电路的主要发明者之一，被誉为“芯片之父”的杰克·基尔比（Jack St. Clair Kilby）。
杰克·基尔比
一个工程师的成长之路
1927年，也就是基尔比四岁的时候，他们一家搬到了堪萨斯州的萨琳娜（Salina）。
基尔比的父亲赫伯特·基尔比，是堪萨斯电力公司（Kansas Power Company）的经理。那时，基尔比经常和父亲一起，巡视发电厂，观看发电和输电设备。时间一长，他就对这些电气设备产生了浓厚的兴趣，并立志也要成为一名电气工程师。
1937年，基尔比一家又搬到了距离萨琳娜100多公里的大本德（Great Bend）。在这里，基尔比度过了自己的高中生涯。
年轻时的杰克·基尔比
高中毕业时，基尔比为了实现自己的工程师梦想，前往参加麻省理工学院的入学考试。很可惜，最终他以3分之差落选（分数线是500，他考了497）。
无奈之下，他只能选择就读父母的母校——伊利诺伊大学香槟分校。（需要说明的是，伊利诺伊大学并不是一所二流学校，而是美国最优秀的公立大学之一。）
入学后不久，珍珠港事件爆发，美国正式加入二战，杰克·基尔比也加入了美国陆军。
当时，他是陆军通信兵团（U.S.Army Signal Corps）的一名无线电通讯设备维修员，在印度东北的一个军事基地工作，专门修理无线步话机。据称，他还来到过中国，参加了几个月的作战（在史迪威将军的领导下）。
参军期间的杰克·基尔比
参战的经历，给基尔比的成长带来巨大裨益。他事后回忆道：“学校外面的事情能让你很快成熟。当问题发生时，你必须面对它们，想出办法，解决它们，然后你就进步了。”
二战结束后，基尔比回到伊利诺伊大学，继续学业（学费由军队承担）。
1947年，基尔比顺利获得了电子工程学士学位，并加入了中心实验室（Centralab）工作。这个中心实验室，是全球联通公司（Globe Union）设在米尔沃基（Milwaukee，威斯康星州的最大城市）的一个研究机构。
工作期间，基尔比通过参加夜校，获得了威斯康星大学米尔沃基分校的电子工程硕士学位。与此同时，他与芭芭拉·安吉斯（Barbara Annegers）结婚，并生育了两个女儿。
1947年，美国贝尔实验室的威廉·肖克利、沃尔特·布拉顿、约翰·巴丁，共同发明了世界上第一个晶体管，轰动了整个科学界。
从石油到电子，一个巨头的崛起
德州仪器是一家历史悠久的公司。它的前身，是1930年J·克莱伦斯·卡彻（J. Clarence Karcher）和尤金·麦克德莫特（Eugene McDermott）共同创立的“地球物理业务公司”（GSI，Geophysical Service）。
当时的公司logo
这家公司的主营业务，是地质勘探。其实说白了，就是找石油（德克萨斯州拥有丰富的石油资源）。
GSI成立后，碰上了美国经济大萧条，业务并不是很好。到了二战时期，GSI开始转型，为美国陆军和海军生产国防电子产品。他们的潜水艇探测设备，深受美国海军的欢迎，带来了大量的订单。
1951年，GSI公司旗下实验室和制造部门（专注电子产品）的业绩迅速超越了地理部门，公司实际上已经转型为电子产业公司。于是，公司改名为“通用仪器”（General Instrument）。同年，又改名为“德州仪器”，并沿用至今。
德州仪器的logo演变
集成电路的正式诞生
前面说到，基尔比在1958年加入德州仪器。
当时，德州仪器和美国通讯部队正在合作一个名叫“Micro-Module program（微模块）”的项目。项目的研究目标，是将晶体管、电阻、电容等电子零件的大小及形状统一，以此实现互相连接制程的标准化，减小电路空间，降低焊接难度和错误率。
基尔比认为微模块项目的思路并不合理，于是，他开始研究更好的解决方案。
一开始，基尔比设计了一个替代产品。结果，经过成本分析，发现成本过高，无法量产。于是，他陷入了研究困境。
1958年8月，事情的转机出现了。
德州仪器公司所在的达拉斯（Dallas），一到夏天就会非常炎热。所以，公司会给员工放假两周，让大家去度假避暑。
基尔比是新员工，并没有资格享受假期待遇。于是，他只能继续憋在公司，研究自己的项目。也许正是因为无人打扰，基尔比很快就取得了突破。
基尔比想到，英国皇家雷达研究所的著名科学家杰夫·达默（Geoffrey Dummer），在1952年的一次会议上，曾指出：“随着晶体管的出现和对半导体的全面研究，现在似乎可以想象，未来电子设备是一种没有连接线的固体组件。”
在这个思路的引导下，他发现，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。也就是说，可以在硅片上制作不同的电子器件（例如电阻、电容、二极管和三极管），再把它们用细线连接起来。
这一惊人想法，令他自己都感到十分兴奋。那一天，他在自己的笔记本上，详细记录了自己的想法，甚至还构思了一个完整的电路工艺流程，写了整整五页。
基尔比vs诺伊斯，谁是集成电路之父？
基尔比发明集成电路的同时，另一个人也在这个领域取得了突破。这个人，就是仙童半导体（Fairchild Semiconductor）的罗伯特·诺伊斯（Robert Norton Noyce）。
罗伯特·诺伊斯
关于诺伊斯，我在之前仙童的文章（链接）里详细介绍过。他是威廉·肖克利嘴里的“八叛徒”之首，是仙童的创始人之一，也是后来英特尔的创始人之一。
仙童是“八叛徒”联合创立的公司，在半导体技术上拥有极强的实力。
“八叛徒”之一的让·阿梅德·霍尔尼（Jean Hoerni），发明了非常重要的平面工艺（Planner Process）。
这个工艺，就是在硅片上加上一层氧化硅作为绝缘层。然后，在这层绝缘氧化硅上打洞，用铝薄膜将已用硅扩散技术做好的器件连接起来。
平面工艺的诞生，使得仙童能够制造出极小尺寸的高性能硅晶体三极管，也使集成电路中器件间的连接成了可能。
1959年１月23日，诺伊斯在他的工作笔记上写到：“将各种器件制作在同一硅晶片上，再用平面工艺将其连接起来，就能制造出多功能的电子线路。这一技术可以使电路的体积减小、重量减轻、并使成本下降。”
芯片时代的到来
1960年3月，德州仪器依据杰克.基尔比的设计，正式推出了全球第一款商用化的集成电路产品——502型硅双稳态多谐振二进制触发器，销售价格为450美金。
集成电路诞生之后，最先应用的是军事领域（当时是冷战最敏感的时期）。
1961年，美国空军推出了第一台由集成电路驱动的计算机。1962年，美国人又将集成电路用于民兵弹道导弹（Minuteman）的制导系统。
后来，著名的阿波罗登月计划（Apollo Project），更是采购了上百万片的集成电路，让德州仪器和仙童公司赚得盆满钵满。
军用市场的成功，带动了民用市场的拓展。1964 年，Zenith公司将集成电路用到了助听器上，算是集成电路在民用领域的首次落地。从那以后，集成电路的成本逐步下降，工艺不断改进，逐渐为行业所接受。
1961年，德州仪器主席帕特里克.E.哈格蒂（Patrick E.Haggerty）为了推动集成电路的普及，安排基尔比设计一款全新的、可以拿在手里的微型计算器。
1967年，基尔比带领的小组，成功完成了这款产品的研发，也就是世界首款电子手持计算器——Pocketronic。
基尔比和他的计算器（左手）
集成电路的更大意义，在于它为微处理器的问世铺平了道路。
1970年，英特尔推出世界上第一款DRAM（动态随机存储器）集成电路1103。次年，他们又推出世界上第一款包括运算器、控制器在内的可编程序运算芯片——Intel 4004。
Intel 4004，拥有2300个晶体管，是世界上第一款微处理器。它的诞生，揭开了微型计算机时代的序幕。
迟到的诺贝尔奖
1971年，基尔比离开德州仪器，从事咨询工作并继续其发明创造，也曾在德州农业和机械大学（Texas A&M University）当教授。
其间，基尔比曾在美国能源部的资助下，从事“清洁能源（太阳能）”的开发利用，建立了几个大型系统。但由于石油价格的下跌，太阳能项目未被重视，因此成果未能商业化。
1999年，美国《洛杉矶时报》评选出“50名本世纪经济最有影响力人物”，其中并列第一名的有三个人：威廉·肖克利、罗伯特·诺伊斯和杰克·基尔比。
结语
基尔比的一生，拥有60多项发明专利。除了前面所说的集成电路、微型计算器和太阳能系统之外，他还发明过热敏打印机。
毫无疑问，他是一个伟大的发明家。他所做出的贡献，推动了社会的进步，值得我们永远铭记。
最后，让我们用德州仪器前董事会主席汤姆·恩吉布斯（Tom Engibous）的评价来结束今天的文章——
＂我认为，有几个人的工作改变了整个世界，以及我们的生活方式——亨利·福特、托马斯·爱迪生、莱特兄弟，还有杰克·基尔比。如果说有一项发明不仅革新了我们的工业，并且改变了我们生活的世界，那就是杰克发明的集成电路。＂
参考资料：
1、《芯片战争》，科技-产业研究；
2、《60年前，世界上第一块集成电路诞生》；
3、《诺贝尔奖得主的发明故事》，上海交大图书馆；
4、《硅谷简史》，钱纲，机械工业出版社；
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