|
大约40年前,
Jack Kilby
在德州仪器半导体实验室内向几位同事所展示的是一个较为简单的设备,在一个锗片上只有一个晶体管以及其它一些部件。当时在场观看的人并不知道,正是Kilby的这个7/16
x 1/16英寸被称为集成电路的发明,给电子产业带来了一场革命。
一个问题的答案
----在德州仪器崭新的半导体大楼中一个无人的实验室里,Jack
Kilby首次萌发了集成电路的想法。那是在1958年7月,所有人都去度传统的双周假期,只有Kilby
独自留守在车间。
----Kilby
是沿着什么样的思路进行思考、并最终发明了集成电路的呢?如同许多发明家那样,他是从对一个问题的解决开始着手的。这个问题就是"欺人的数量"。
----几乎20世纪的前50年,电子产业占主导地位的是真空管技术。但是真空管有内在的局限性:它脆弱、笨重、不可靠、功耗高以及产热量大。
----直到1947年,贝尔电话实验室发明了晶体管,才解决了真空管的问题。比较起来,晶体管更小,更可靠、耐用、产热少以及功耗低。利用晶体管,工程师可以设计更为先进的电路和设备,其中可以包含有成千上万的离散部件,如晶体管、二极管、整流器和电容器。但问题是这些部件要相互连接以组成电路,而将千上万个部件通过成千上万段线路手工焊接起来,昂贵而耗时。另外也不可靠;每个焊接点都有可能出现问题。解决这个问题的困难在于,要找到具有成本效益并且可靠的生产部件并将各部件连接起来的方法。
----由美国陆军通信兵发起的微型模块计划就是一种解决方案的尝试。其设计理念是将所有部件制造成统一的尺寸和形状,将布线内置到部件内。模块可以相互咬合,形成电路,无需联线连接。
走近Kilby
----Kilby于1958年加入德州仪器时,公司正致力于微型模块计划。通过在Milwaukee的Centralab的工作,Kilby深刻了解到该产业所面临的"欺人的数目"问题。但是他认为微型模块不是解决问题的答案,它并没有解决复杂电路部件数目巨大这一基本问题。
----因此Kilby开始寻找替代性解决方案。在其研究工作中他发现,半导体车间唯一可以以高成本效益制造的产品就是半导体。"通过进一步思考,我形成的结论是半导体就是真正全部所需的东西,尤其是电阻器和电容器(无源设备)可以用与有源设备(晶体管)相同的材料制造。另外我还意识到,既然所有部件都可以用同一块材料制造,那么这些部件可以先在同一块材料上就地制造,再相互连接,最终形成完整的电路。"这是1976年Kilby在其一篇名为"集成电路的发明"的文章中所写到的内容。
----Kilby于1958年7月开始记录并勾画出自己的这些想法。9月,他已经准备好对一个由一块半导体材料制造的实际集成电路进行演示。1958年9月12日,几位高级管理人员、包括前德州仪器董事会主席先生聚在一起。他们看到的是一个长条形锗,上面有突起的线路,粘到一个玻璃幻灯片上。设备较粗糙,但是当Kilby按动开关后,示波镜屏上显示的是连续不断的正弦曲线波纹。他的发明成功了,他解决了这个问题。
早期的成功
----Kilby实现了一个大突破。不过,虽然美国空军对德州仪器的集成电路深感兴趣,但是业界的反应却充满疑虑。Kilby写到,集成电路及其相对优势"在其后数年的技术会议上成为了主要的表演项目。"
----集成电路通过1961年的为空军提供的首台使用硅芯片的电脑
和1962年的民兵导弹等项目首次在军方市场赢得一席之地。前德州仪器董事会主席Patrick
E. Haggerty 意识到有必要制造一个"演示产品",以广泛推广集成电路。他要求Kilby设计一个计算器,要与同代的大型电-机械台式计算器功能一样强大。结果,Kilby与人合作共同设计制造的电子手提计算器成功地将集成电路推向商用化。
影响
---- Kilby微型芯片的影响意义深远。没有它,今天的许多电子产品就无法开发出来。现代计算机产业基本上是由芯片创造的。是芯片将过去的房间般大小的机器变成了今日的大批主机、微型计算机和个人电脑。
----芯片重建构造了通信业,促进形成了多种个人、公司和国家之间即时信息交流的新方法。
- 没有芯片,人类无法访问太空,也无法飞上月球。
- 芯片帮助失聪者获得听功能,也是多种医疗诊断仪器的
心搏。
- 芯片还涉及到教育、运输、制造和娱乐。
----对于德州仪器,集成电路发挥了至关重要的作用。公司已经生产了数十亿的芯片。但是芯片帮助发展的不仅仅是德州仪器。它使整个产业得以发展。自1961年以来,世界范围内的电子市场从290亿美元增长到几乎9570亿美元。预计下个世纪电子业将成为世界最大的产业。
----这一发展将取决于更新更好的技术,例如那些在德州仪器位于达拉斯的新研发中心所正在开发的技术的不断开发。该中心价值1.5亿美元,是以集成电路发明人命名的,称为Kilby中心,是世界上最先进的硅制造研究中心。
面向未来
----随着半导体方面的不断进步,人们可以期待出现更令人惊叹的电子设备。设想一下,当你给日托中心打电话,查看自己小孩的情况时,你可以从手机屏幕上看到她的笑脸。设想一下,当一天结束时,你从停车场开车离开,并用手机打开烤箱。等到家时,晚饭几乎已经作好。设想一下,在下班返家途中将你的汽车设为自动驾驶,然后可以边行驶边对第二天的会议进行准备。设想一下,要想看电影,你可以先从网上订购,数秒钟后就可以从家里的电视上欣赏到该电影。
----听起来这些象科幻小说,但是有了德州仪器Kilby中心正在开发的技术,新突破的实现指日可待。
|