『緣起』今天是集成電路或者芯片發(fā)明的日子。60年前德州儀器(Texas Instruments, TI)的年輕工程師杰克·基爾比發(fā)明了第一款芯片办陷。基爾比的芯片改變了歷史的進程律歼,正如晶體管發(fā)明人約翰·巴丁說的民镜,芯片是輪子之后人類最重要的發(fā)明。下文是摘自《硅谷簡史》的一個章節(jié)险毁。
“我認(rèn)為制圈,這些人的工作改變了世界和人類的生活方式,他們是亨利·福特畔况、托馬斯·愛迪生鲸鹦、萊特兄弟,和杰克·基爾比跷跪。杰克發(fā)明的集成電路馋嗜,不但革新了電子工業(yè),還改變了人們的生活吵瞻∏陡辏”
— 德州儀器公司前董事會主席湯姆·恩吉布斯(Tom Engibous)
1995年覆积,我在加州硅谷找到了第一份工作——軟件產(chǎn)品工程師。當(dāng)時的硅谷已從80年代中期的衰落走了出來熟呛,硅谷半導(dǎo)體和軟件工業(yè)在世界范圍內(nèi)又開始領(lǐng)跑了宽档。記得當(dāng)年的硅谷電視臺,每周有一個節(jié)目庵朝,專門報道硅谷的新技術(shù)和新公司——上市的和還沒上市的吗冤。該節(jié)目有一個專家采訪專欄,每周采訪一個硅谷專家九府,由他來談硅谷新技術(shù)的發(fā)展前景椎瘟。有意思的是每個專家都有自己的看法,有些時候他們的意見針鋒相對侄旬。
這些專家都非常有遠(yuǎn)見肺蔚,記得其中的一位專家說過,今后幾年內(nèi)將決定硅谷乃至于整個高科技產(chǎn)業(yè)的是三大市場:一是電腦的家電化儡羔、二是傳統(tǒng)家電的數(shù)字化宣羊、三是遠(yuǎn)程和衛(wèi)星無線通訊的普及化。20年后的今天汰蜘,與這三方面相關(guān)的技術(shù)的確改變了我們的生活仇冯,改變了我們的世界。
支撐這些技術(shù)的主要電子器件是晶體管(Transistor)族操、主要工藝是集成電路(Integrated Circuit)工藝队寇。大家都知道晶體管的發(fā)明人翅帜,是貝爾實驗室大名鼎鼎的威廉·肖克利(William Shockley),集成電路的發(fā)明人則是電子工業(yè)的頂尖高手億萬富翁羅伯特·諾伊斯(Robert Noyce)宪睹。
集成電路的另一位發(fā)明人杰克·基爾比(Jack Kilby)在他得諾貝爾獎之前則是一個默默無聞的普通工程師惠豺。但是匆帚,我們這個世界沒有忘記他抛寝,2000年他被授予了諾貝爾物理獎涨颜;美國沒有忘記他,洛杉磯時報(Los Angeles Times)評選20世紀(jì)對美國經(jīng)濟最有影響的50人時依沮,基爾比和諾伊斯及肖克利并列第一;基爾比所在的公司——德州儀器公司更沒有忘記他枪狂,TI的研發(fā)中心就是以基爾比命名的危喉。
很早就聽說過基爾比了。第一次見到他并和他交談州疾,是2001年辜限。基爾比平易近人严蓖,話不多薄嫡,身高2米多氧急。每逢有人問他,是否愛好籃球時毫深,他都會說吩坝,高中時,因為身材哑蔫,被選入籃球校隊钉寝,但并不喜歡籃球,那是受罪闸迷。
基爾比是2000年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者嵌纲。2000年的諾貝爾物理獎給了三個人:基爾比、Zhores Alferov腥沽、Herbert逮走、kroemer,他們分別是集成電路今阳、高頻晶體管师溅、和激光二極管的發(fā)明人。這些技術(shù)是現(xiàn)代電子工業(yè)和計算機工業(yè)的基礎(chǔ)酣栈,也是第三次產(chǎn)業(yè)革命的技術(shù)基礎(chǔ)险胰。
蒸汽機發(fā)明以后矿筝,每50年就有一個改變?nèi)祟惿罘绞降闹卮蠹夹g(shù)發(fā)明。其中以火車榆综、電話、汽車鼻疮、飛機琳轿、電視、計算機崭篡、遠(yuǎn)程通訊設(shè)備為代表,下一個是什么迹炼,還不得而知。而這種改變?nèi)祟惿罘绞降陌l(fā)明總是由兩個或是兩個以上的人在不同地點和不同時間發(fā)明的砂碉,集成電路的發(fā)明就是一個例子。這些發(fā)明不但改變了我們的世界增蹭,而且其本身就是一個奇跡。就像硅谷風(fēng)險投資始祖阿瑟·洛克(Arthur Rock)說的:“每個重大的技術(shù)發(fā)現(xiàn)背后都有一個奇跡闹伪』γ”基爾比就是一個奇跡的創(chuàng)造者。
平凡少年
盡管偏瓤,基爾比是高科技奇跡的創(chuàng)造者杀怠,但其人生道路上既沒有奇跡也沒有什么與眾不同√耍基爾比于1923年11月8日赔退,出生于美國中西部堪薩斯(Kansas)州的杰弗遜城(City of Jefferson)。
父親赫伯特·基爾比(Hubert Kilby)和母親薇娜·基爾比(Vina Kilby)都是伊利諾伊大學(xué)香檳分校(University of Illinois at Urbana-Champaign)的畢業(yè)生证舟∷镀欤基爾比4歲時,他們一家搬到了薩琳娜(Salina)女责。在那里漆枚,基爾比父親是一位優(yōu)秀的電氣工程師,還擁有一家小型電力公司——堪薩斯電力公司(Kansas Power Company)抵知∏交基爾比從小就經(jīng)常跟父親一起去父親公司的發(fā)電廠,經(jīng)乘⑾玻看父親和發(fā)電残制、輸電設(shè)備打交道。從那時起掖疮,基爾比就立志成為一個和父親一樣的電氣工程師初茶。
基爾比十歲時,父母帶他參觀了芝加哥的世界博覽會浊闪,基爾比對博覽會記憶最深刻的是未來城市的那部分恼布。那里展出了汽車、高速公路搁宾,還有一個側(cè)面擋板被打開的火車頭折汞,孩子們可以看見火車是怎么工作的。一個懸索滑車奸忽,可以把人直接送到一個人工湖的對岸∏反疲基爾比知道富俄,未來會和現(xiàn)在大大的不同霍比,他要參與這種改變悠瞬。
暑假期間,基爾比的父親常常帶他去公司凌外√握悖基爾比在那里看到了電氣工程師的父親是怎樣工作的晾捏。同時也接受了父親給工程師的定義:“一個能用一塊錢完成一般人用兩塊錢完成的工作的人惦辛,就是工程師胖齐⊙交铮”
基爾比對體育興趣不大剿另。他把業(yè)余時間花在拆卸家里的東西上谚攒,他拆過鐘表馏臭、無線電、玩具锐想。也修理家里的電器规婆,如烤箱等抒蚜∥怂瑁基爾比一家在薩琳娜住了10年后饿这,他們搬到了Great Bend∥腔撸基爾比父親鼓勵基爾比和他的妹妹讀書肌割,他為基爾比和妹妹訂了好多雜志把敞,其中的大眾科學(xué)(Popular Science)和大眾機械(Popular Mechanics )奋早,對基爾比的影響極大摩渺。
1937年,基爾比的父親在當(dāng)?shù)亟⑵鹆艘粋€業(yè)余無線電通訊網(wǎng)絡(luò)挥萌∫伲基爾比第一次看見了如何架設(shè)天線憨栽,檢測信號屑柔。在幫助父親工作的同時,基爾比認(rèn)識了兩個比他大十幾歲的業(yè)余無線電愛好者(HAM)唧瘾。這兩個人教會了他莫爾斯碼和發(fā)報技術(shù)饰序,他們指導(dǎo)基爾比組裝了一臺發(fā)報機求豫。還鼓勵他去考HAM執(zhí)照注祖。很快是晨,基爾比就拿到執(zhí)照了罩缴。他經(jīng)常同世界各地的HAM通話烙荷,最遠(yuǎn)到了古巴和夏威夷终抽。
基爾比就讀于Great Bend高中昼伴。此時的基爾比身高二米圃郊,戴著眼鏡持舆。他的功課并不是很好逸寓,平均成績?yōu)锽席覆。教他理科的老師對他影響不大,是一位歷史老師激發(fā)了他對學(xué)術(shù)的熱情晦毙。她讓他認(rèn)識到了必須在生活中發(fā)掘出自己最大的能力见妒,并以此為自己的生活目標(biāo)盐股》柚基爾比家不缺錢幌蚊,但暑假期間溢豆,他還是去干農(nóng)活或是在父親的廠里當(dāng)臨時工漩仙。這些暑期工作對他的影響是垮兑,他決定今后絕不做體力勞動者。
高中期間磕谅,基爾比除了工程師外膊夹,從未想過會去做其他的工作放刨。1941年进统,基爾比高中畢業(yè)螟碎,以3分之差未能進入當(dāng)時美國最好的工學(xué)院——麻省理工學(xué)院掉分,這件事讓他一生耿耿于懷酥郭。基爾比來到他父母就讀的伊利諾伊大學(xué)香檳分校就讀本科消返。
入學(xué)不久爆發(fā)了珍珠港事件撵颊,大二的基爾比加入了美軍逞刷,成為一位無線電通訊設(shè)備維修員夸浅,來到了印緬戰(zhàn)場帆喇∨髑眨基爾比在那里一呆就是幾年婉刀,他曾隨史迪威將軍在中國作戰(zhàn)過六個月∨说浚基爾比后來說過:“學(xué)校外面的事情能讓你很快成熟友绝。當(dāng)問題發(fā)生時迁客,你必須面對它們掷漱,想出辦法卜范,解決它們锦爵,然后你就進步了≌燎猓”
二戰(zhàn)結(jié)束后埠啃,基爾比回到大學(xué)繼續(xù)他的學(xué)習(xí),學(xué)費由軍隊承擔(dān)潦牛。當(dāng)時的大學(xué)電機系静盅,正在從傳統(tǒng)的電力工程寝殴,轉(zhuǎn)向電子工程蒿叠。基爾比發(fā)現(xiàn)蚣常,好老師都是教傳統(tǒng)的電力工程的教授市咽。電子工程教授,則大多是來自軍隊抵蚊,那些在的二戰(zhàn)中使用過雷達和無線電的軍人施绎。
初入職場
1947年,基爾比獲得電子工程學(xué)士學(xué)位贞绳。畢業(yè)時俱尼,有3家公司給了基爾比工作货矮。一家是有名的通用電氣(General Electric)劫灶,一家是伊利諾伊貝爾(Illinois Bell)涌穆,還有一家是全球聯(lián)通(Globe Union)在米爾沃基(Milwaukee)的中心實驗室(Centralab)。
基爾比選擇了中心實驗室,他一邊工作一邊在威斯康辛大學(xué)米爾沃基分校(University of Wisconsin at Milwaukee)功讀碩士學(xué)位桑驱。這一期間寿桨,基爾比和芭芭拉·安吉斯(Barbara Annegers)結(jié)婚墨微,幾年后锈麸,他們有了兩個女兒。基爾比于1950年獲碩士學(xué)位怀大。
中心實驗室一共有40個工程師铐炫∮琶睿基爾比在一個8個工程師的小組里工作。中心實驗室的產(chǎn)品是當(dāng)時最先進的電子產(chǎn)品,他們曾在二戰(zhàn)期間第一個用印刷電路工藝來制造電路。如今,他們準(zhǔn)備把各種不同材料的薄膜印在陶瓷上,再在上面插入真空管沟沙,目的是將電子線路小型化喳篇,并以此來制造助聽器票髓、無線電收音機、和電視。
基爾比大量閱讀了當(dāng)時有關(guān)微型化電路的論文溪椎。他很快就了解到了貝爾實驗室發(fā)明的晶體管,他很清楚,晶體管是電子線路的最好器件。在聽了晶體管發(fā)明人巴丁(John Bardeen)在米爾沃基的演講后,基爾比對晶體管興趣更大了。
1952年,他所在的公司從貝爾實驗室取得了生產(chǎn)晶體管的專利許可,費用只有2萬5千美金焰坪÷斗Γ基爾比被公司派到貝爾實驗室參加為期兩周的晶體管技術(shù)研討會。與會期間,基爾比盡可能地學(xué)習(xí)各種晶體管制造工藝和晶體管理論砖第。回到公司后梯找,基爾比組建了一個3人研發(fā)小組。他們制造了一些晶體管制造設(shè)備扭弧,同時也長出了晶體阎姥,做出了晶體管。他們用晶體管和電阻鸽捻、電容一起制造出了放大器呼巴,并投放了市場,但利潤不大御蒲。當(dāng)時晶體管最大的市場是國防工業(yè)衣赶,但國防工業(yè)需要的是硅管,不是鍺管厚满。
基爾比在中心實驗室的10年里府瞄,獲得了十幾個專利。但他也發(fā)現(xiàn)碘箍,在中心實驗室工作已經(jīng)無法實現(xiàn)他心中的微型電路夢想了遵馆。對基爾比來說,晶體管是未來丰榴。硅才是通往未來的電子材料团搞。但中心實驗室對硅沒有興趣。
發(fā)明芯片
科技進步總是由一連串夢想推動的多艇,集成電路也不例外逻恐。有了固態(tài)電子器件晶體管之后,集成電路的出現(xiàn)是遲早的事峻黍。常用的電路一般由五種器件組成:具有放大作用的晶體三極管复隆、具有整流作用的晶體二極管、電阻姆涩、電容和電感挽拂。電阻、電容和電感骨饿,人們在20世紀(jì)之前就很熟悉了亏栈;晶體二極管早在19世紀(jì)下半葉台腥,人們就會制造了;到了1948年绒北,晶體三極管也被貝爾實驗室的肖克利黎侈、巴丁和布萊頓(Walter Houser Brattain)發(fā)明了。于是闷游,怎么把這些器件做在一起峻汉,再按電路功能連接起來,就成了一件非常重要的事了脐往。
1952年休吠,英國皇家雷達研究所(Royal Radar Establishment)的杰夫·達默(Geoff Dummer)就提出了集成電路的想法:把一個電路所需的晶體管和其它器件制作在一塊半導(dǎo)體上。但這是一個人人都能想到的想法业簿,但沒人能找出一種工藝來實現(xiàn)它瘤礁。1950年代初期,盡管晶體管工藝還很粗糙梅尤,但只要對當(dāng)時的流行的晶體管工藝進行深入思考蔚携,把這些已有的工藝整合起來,就有可能制造出這樣一種新型的固體電子電路克饶,即集成電路酝蜒。這個百年一遇的機會,落到基爾比這個身高兩米矾湃,性格溫和穩(wěn)重的工程師身上亡脑。
1956年初,基爾比在貝爾實驗室的第三次晶體管研討會上邀跃,學(xué)到了雜質(zhì)擴散工藝霉咨。基爾比一直工作在晶體管和集成電路工藝的前沿上拍屑,但中心實驗室并不想在硅上面投資途戒。于是,基爾比開始向有晶體管科研能力的公司發(fā)個人簡歷僵驰,希望能在那些公司里實現(xiàn)自己的想法喷斋。基爾比面試了IBM蒜茴、摩托羅拉(Motorola)星爪、德州儀器等公司。
1958年5月粉私,基爾比加盟了當(dāng)時剛從海上石油鉆探設(shè)備轉(zhuǎn)行到電子設(shè)備上的德州儀器顽腾。TI從貝爾實驗室取得了制造晶體管的專利許可,第一個制造出了硅晶體三極管诺核。TI也是美國國防部的電子設(shè)備微型化計劃的合作伙伴之一抄肖。TI是當(dāng)時最大的硅晶體三極管的制造商久信。基爾比覺的TI的阿德考克研發(fā)小組漓摩,“已經(jīng)準(zhǔn)備好了做出一些與眾不同的事情裙士。”在基爾比眼里幌甘,威利斯·阿德考克(Willis Adcock)是一個非常嚴(yán)肅認(rèn)真的工程師潮售。
阿德考克小組正在為軍方做一個叫“微型模塊”(Micro Module)即平面電子器件的項目痊项」纾基爾比對此沒什么興趣。但因為剛剛加盟TI鞍泉,基爾比沒有多少假期皱埠,TI位于極其炎熱的德州達拉斯(Dallas, Texas),暑假期間絕大部分員工會去度假咖驮。
1958年暑假边器,基爾比因為是新員工沒有多少假期,因此無法和其他員工一樣去別處度假避暑托修。整個TI只有極少數(shù)人在工作忘巧。基爾比此時正好有時間靜靜地思考如何開發(fā)自己感興趣的新工藝睦刃⊙庾欤基爾比有十年的制造印刷電路的經(jīng)驗,他很清楚TI的競爭力在于硅涩拙,但硅工藝的缺點是造價高际长。他很快就認(rèn)識到了TI最好的電子產(chǎn)品將是在硅片上制作出各種不同的電子器件,再把它們連接起來兴泥。當(dāng)時的形勢是:每一種基本器件工育,都已有了制造它的最好材料。但基爾比的直覺告訴他搓彻,電路所需的所有器件都可以用硅一種材料來制作如绸。
基爾比對當(dāng)時的微型電路工藝非常清楚,在諾貝爾獎獲獎感言中旭贬,他把它們歸納為三類:一種方法是把各種器件做成同樣大小和形狀竭沫,使電路連接變得很簡單;第二種方法是用薄膜來制造各種器件骑篙,不能用薄膜做的器件后加上去蜕提;第三種方法更為徹底,就是在一種材料中靶端,制造出一種全新的結(jié)構(gòu)谎势,并用它做出一個完整的電路凛膏。
在基爾比眼里,這些方法最大的問題是制造這樣的電路需要不同的材料和工藝脏榆〔粒基爾比早就知道除了電感之外,其他的電路基本器件:電阻须喂、電容吁断、二極管、三極管都能在一種材料上制作出來坞生。所以在一種材料上做出所有電路需要的器件才是電路微型化的出路仔役。
1958年7月24日,基爾比在工作筆記上寫到:“由很多器件組成的極小的微型電路是可以在一塊晶片上制作出來的是己。由電阻又兵、電容、二極管和三極管組成的電路可以被集成在一塊晶片上卒废∨娉”他在這一天記下了五頁關(guān)于如何把這幾種器件集成在一起的想法和實際應(yīng)用,基爾比甚至構(gòu)想了一個用這一方法生產(chǎn)一個具有完整功能的電路的工藝流程摔认。
基爾比的想法很簡單逆皮,就是把這幾種器件制作在同一塊晶片上,然后將它們連成一個具有完整功能的電路参袱。利用當(dāng)時由貝爾實驗室開發(fā)出的擴散(Diffusion)技術(shù)和物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition)技術(shù)在一塊晶片上實現(xiàn)這幾種器件电谣,并非難事。
等到研究小組里的其他同事回來時蓖柔,基爾比向阿德考克提出了用一種材料制作一個觸發(fā)電路的方案辰企。阿德考克同意了基爾比的想法說“這事好像挺麻煩的”,但阿德考克讓他嘗試一下况鸣±蚊常基爾比先用硅做出了分立的電阻、電容镐捧、二極管潜索、和三極管,然后再把它們連成了一個觸發(fā)電路懂酱。1958年8月28日竹习,基爾比就完成了這一嘗試。結(jié)果令人非常滿意列牺。
既然能用單一材料硅制作這些分立器件整陌,就能把這些器件做在一起。基爾比立即行動起來了泌辫。當(dāng)時的TI已有了幾種鍺器件随夸。并能把金屬蒸發(fā)在鍺管的發(fā)射極和基極上,再用蝕刻技術(shù)做成接觸點震放,然后連接起來宾毒。基爾比得到了幾張這樣的鍺晶片殿遂,他決定用它們做兩個電路诈铛。他先在鍺晶片上制造出三極管,然后在純鍺晶體中少量摻雜做成電阻墨礁,最后用反向二極管做出電容幢竹,再用金線將它們連成一個Phase-Shift Oscillator。兩個助手把制成的電路切割成0.12x0.4英寸大小的成品饵溅。
基爾比一共做了三個這樣的電路妨退。1958年9月12日妇萄,基爾比和助手謝潑德(M Shepherd)給阿德考克和組里的其他同事演示了他的實驗蜕企。基爾比緊張地將十伏電壓接在了輸入端冠句,再將一個示波器連在了輸出端轻掩,接通的一剎那,示波器上出現(xiàn)了頻率為1.2兆赫茲懦底,振幅為0.2伏的震蕩波形〈侥粒現(xiàn)代電子工業(yè)的第一個用單一材料制成的集成電路誕生了。一周后聚唐,基爾比用同樣的方法成功地做出了一個觸發(fā)電路丐重。基爾比的電路和后來在硅晶片上實現(xiàn)的集成電路相比杆查,樣子非常難看扮惦。但是,它們工作的非常好亲桦。它們告訴人們崖蜜,將各種電子器件集成在一個晶片上是可行的。
1959年10月客峭,基爾比小組準(zhǔn)備用鍺設(shè)計一個新的觸發(fā)電路豫领。這次他們要從頭做一個觸發(fā)電路。他們做出了電阻舔琅、電容等恐、和三極管。第一個成功的觸發(fā)電路是在1959年初完成的,該電路就是1959年3月向公眾發(fā)布的“固體電路”课蔬。
1959年1月28日闪檬,一個讓人緊張的消息傳來。美國無線電公司(RCA)正準(zhǔn)備將他們開發(fā)的集成電路上報專利局购笆。這一消息使基爾比和TI的管理層大驚粗悯。他們迅速地為基爾比的發(fā)明準(zhǔn)備好了專利申請材料。1959年2月6日同欠,TI的專利代理人將一份內(nèi)容廣泛的“微型電子線路”的專利申請遞交給了美國聯(lián)邦專利局样傍。該申請材料稱:“與過去的微型電子線路相比,該發(fā)明是基于全新的铺遂、完全不同于以往任何微型電子線路的理念衫哥。根據(jù)這一全新的工藝來實現(xiàn)微型電子線路,只需要一種半導(dǎo)體材料就能將所有電子器件集成起來襟锐,并且其工藝步驟是有限的撤逢,易于生產(chǎn)的×肝耄”
1959年3月蚊荣,在美國無線電工程學(xué)院(IEEE的前身)年會上,TI向新聞界發(fā)布了他們的革命性發(fā)明——“固體微型電子線路”莫杈』ダ基爾比的助手謝潑德宣布:“這是TI開發(fā)的最有意義的技術(shù)成果,因此我們宣布集成電路在商業(yè)上是可行的筝闹∠边叮”這一消息使得RCA放棄了和TI爭奪集成電路發(fā)明權(quán)的企圖。
1959年1月底关顷,仙童半導(dǎo)體(Fairchild Semiconductor)的諾伊斯也有了集成電路的想法糊秆。諾伊斯曾是肖克利公司的技術(shù)負(fù)責(zé)人,仙童半導(dǎo)體著名的“叛逆八人幫”領(lǐng)袖议双。他的想法基于仙童創(chuàng)始人霍尼(Jean Hoerni)的平面工藝(Planner Process)和硅晶片上的擴散技術(shù)痘番。平面照相技術(shù)是在硅片上加上一層氧化硅作為絕緣層,然后聋伦,在這層絕緣氧化硅上打洞夫偶,用鋁薄膜將已用硅擴散技術(shù)做好的器件連接起來。這樣的話各器件之間就會有良好的電絕緣觉增,而且絕緣氧化硅可以保護硅片上的器件兵拢。但是這一工藝只適用于硅晶體。
正是因為平面工藝逾礁,才使得仙童在硅晶體三極管技術(shù)領(lǐng)先于當(dāng)時其他的半導(dǎo)體生產(chǎn)廠家说铃。這一技術(shù)也使得仙童能夠制造出小于千分之一英寸的高性能高可靠的硅晶體三極管访惜。也使集成電路中器件間的連接成了可能。1959年1月23日腻扇,諾伊斯在他的工作筆記上寫到:“將各種器件制作在同一硅晶片上债热,再用平面工藝將其連接起來,就能制造出多功能的電子線路幼苛。這一技術(shù)可以使電路的體積減小窒篱、重量減輕、并使成本下降舶沿∏奖”
把器件制造在同一晶片上,基爾比和諾伊斯的想法相同括荡,在器件的連接問題上高镐,諾伊斯的想法領(lǐng)先于基爾比。這是因為仙童的霍尼此前已經(jīng)發(fā)明了平面工藝畸冲,而TI則沒有這一關(guān)鍵工藝嫉髓。盡管,基爾比先于諾伊斯申請了集成電路的專利邑闲,但因為有了平面工藝來連接各個器件算行,諾伊斯的工藝領(lǐng)先于基爾比的工藝。
諾伊斯對集成電路的生產(chǎn)工藝進行了細(xì)致深入的思考监憎,一個月后纱意,在諾伊斯得知TI的發(fā)布會后婶溯,他向仙童的同事們宣布了自己的想法鲸阔。1959年春,諾伊斯起草了集成電路的專利申請書迄委。他事先知道TI已向?qū)@诌f交了申請褐筛,但不知道其中內(nèi)容,因此他在自己的專利申請中強調(diào)仙童的工藝是以平面工藝來制造集成電路的叙身。
實際上渔扎,仙童和TI的集成電路的制造工藝幾乎是在同時出現(xiàn)的。諾伊斯和基爾比都是把當(dāng)時已有的分立的工藝過程信轿,為了同一目的連起來使用晃痴。其中大多數(shù)技術(shù)是貝爾實驗室開發(fā)的。后來諾伊斯說:“即使我們沒有這些想法财忽,即使集成電路制造工藝專利不在仙童出現(xiàn)倘核,那也一定會在別的地方出現(xiàn),即使不再五十年代末出現(xiàn)即彪,那也會在后來的某一個時間出現(xiàn)這一發(fā)明紧唱。只要晶體管制造工藝發(fā)展到一定程度,集成電路制造工藝的想法就會出現(xiàn)、這一技術(shù)就會被人發(fā)明漏益∮济蹋”
當(dāng)時對集成電路有三種反對意見:首先,集成電路的需求和產(chǎn)量都太小绰疤,無法獲利铜犬,當(dāng)時只有10%的晶體管廠家能在晶體管生產(chǎn)上獲利;第二轻庆,集成電路并沒有充分利用材料特性翎苫,比如半導(dǎo)體就不是最好的電阻材料;第三榨了,很多人覺得晶體管這么好的器件不應(yīng)和其他器件在一種材料上混用煎谍。這些都有一定道理。還有很多在大公司工作的人認(rèn)為半導(dǎo)體集成電路的成功將導(dǎo)致很多電路設(shè)計工程師失業(yè)龙屉。不過呐粘,集成電路成功后,電路設(shè)計工程師不但沒有失業(yè)转捕,需求反而大大增加了作岖,只是他們的工作性質(zhì)稍有不同。
轉(zhuǎn)折點來自軍工產(chǎn)業(yè)五芝。兩個巨大的軍工工程計劃——阿波羅登月計劃(Apollo Project)和“民兵”(Minuteman )導(dǎo)彈開發(fā)計劃痘儡,大大促進了集成電路的發(fā)展。阿德考克和TI非常支持集成電路的開發(fā)枢步。TI宣布了它們的比火柴頭還小的器件近弟,并和空軍分擔(dān)研究費用。因為該器件能用在“民兵”導(dǎo)彈上的小型計算機中洋侨。
1964年跷坝,只有幾家最先進的公司在生產(chǎn)集成電路,他們試圖推廣集成電路的應(yīng)用隘擎。但很快集成電路就成了業(yè)界主流殴穴。集成電路取代了晶體管,為開發(fā)各種功能的電子產(chǎn)品鋪平了道路货葬,并且大幅降低了成本采幌,第三代電子器件從此登上舞臺。集成電路也使微處理器的出現(xiàn)成為可能震桶,計算機終于有機會走進千千萬萬普通人家了休傍。
樸素人生
不久,TI董事長讓基爾比在三個難度很大的項目中選一個尼夺∽鸩校基爾比選擇了開發(fā)小型計算器炒瘸。他領(lǐng)導(dǎo)一個三人小組,在1971年完成了該項目寝衫。該計算器重2.5磅顷扩,售價$200元,是當(dāng)時的臺式計算器售價的五分之一慰毅。幾年后隘截,世界上的計算器的年銷售量就到了幾億個了。
基爾比在TI干了12年汹胃,最后擔(dān)任的兩個職務(wù)是VP助理和技術(shù)總監(jiān)婶芭。1970年,基爾比離開了TI着饥,成為一名獨立發(fā)明家和顧問犀农。1970年代的能源危機來襲時,基爾比發(fā)明了一種用硅制造的放在屋頂上的太陽能裝置宰掉。TI買下了該專利呵哨。因為石油在世界范圍內(nèi)的降價,TI放棄了該項目的生產(chǎn)轨奄。
1978年~1984年德克薩斯農(nóng)工大學(xué)(Texas A & M University)的電機工程系特聘基爾比為教授孟害。
基爾比的妻子于1981年去世。此后挪拟,他說他開始孤獨地思考挨务、閱讀,閱讀玉组、思考谎柄。基爾比很多年來一直不用計算機和計算器球切,他堅持用計算尺谷誓。他拒絕帶數(shù)字電子表,一直帶著傳統(tǒng)手表吨凑。
基爾比一直認(rèn)為他是一個解決問題的工程師,對他來說解決問題遠(yuǎn)比掙錢重要户辱。他從來就沒很富有過鸵钝,他在TI的工作給了他非常舒適的生活,也能讓他做他喜歡做的事庐镐。他曾有過一輛奔馳車恩商,他把它一直開到十萬多英里,然后留在車庫里做備用車必逆。他說怠堪,他對錢能做的事揽乱,缺乏想象力。
基爾比獲得了無數(shù)的榮譽:國家科學(xué)獎粟矿、國家技術(shù)獎凰棉、美國國家工程學(xué)院獎?wù)隆陌粹;鶢柋冗€擁有60多個專利撒犀。2000年,集成電路問世42年后掏秩,基爾比因“為信息時代奠定了基礎(chǔ)或舞,”獲諾貝爾物理學(xué)獎。他在獲獎感言中提到蒙幻,要是諾伊斯還活著的話映凳,肯定會和他分享諾貝爾獎。
基爾比于2005年6月20日因癌癥在達拉斯去世邮破,身后留下了兩個女兒和五個孫女魏宽。他的故鄉(xiāng)Great Bend為他樹立了一尊雕像。這一年决乎,集成電路已經(jīng)由基爾比在實驗室展示的那塊簡陋的芯片队询,發(fā)展成為總銷售額高達1900億美元的全球最大的產(chǎn)業(yè)了,而由此而支撐起的全球電子終端設(shè)備市場更是達到了12750億美元的巨大規(guī)模构诚。
阿德考克對基爾比的評價是蚌斩,基爾比的成功是因為他的創(chuàng)造性思維,及把數(shù)學(xué)應(yīng)用到實際工作中的能力范嘱∷蜕牛基爾比認(rèn)為他自己不是一位科學(xué)家,因為科學(xué)家是解釋事物的丑蛤,而他是解決問題的人叠聋。解決問題的人是工程師∈芄基爾比說過碌补。很多發(fā)明家認(rèn)為自己是科學(xué)家而不是工程師∶奕模科學(xué)家有偉大的思想厦章,而工程師創(chuàng)造工藝、制造產(chǎn)品照藻,并讓它們有用袜啃,同時還要賺錢。
基爾比認(rèn)為自己是工程師幸缕,他有一個現(xiàn)實的頭腦群发,他要使事情變得更好晰韵、更便宜、更容易熟妓,而且要把技術(shù)創(chuàng)新的成果與大眾分享雪猪,并從中獲利。但是滑蚯,發(fā)明并非易事浪蹂,沒有學(xué)校能教發(fā)明,只有刻苦努力才能有所成就告材±ご危基爾比的方法并不復(fù)雜,他說斥赋,解決問題的技巧是要盡快地抓住問題的核心缰猴,如果沒有抓住問題的核心就上馬,你很快就會失敗疤剑。不過解決問題并不是全部滑绒,你還要考慮到成本,創(chuàng)造一個賠本的產(chǎn)品隘膘,即使是奇跡疑故,也沒有用。作為一個工程師弯菊,基爾比只要能看見他的產(chǎn)品能在短時間內(nèi)有市場纵势,他就心安理得了。對于一個發(fā)明家來說管钳,不能分散自己的注意力钦铁。一定要把主要精力集中在主要問題上。
在誰是集成電路的發(fā)明人的問題上才漆,基爾比和諾伊斯打了十年官司牛曹。基爾比從來不認(rèn)為諾伊斯是集成電路的共同發(fā)明人醇滥±璞龋基爾比說:“我認(rèn)為這只是諾伊斯博士的說法。沒人會對我是第一個制造出集成電路的人發(fā)生疑問腺办。諾伊斯博士是第一個做了我想做的事——用蒸發(fā)金屬來做器件之間的連線焰手。諾伊斯博士的做法和我已經(jīng)做過的相差很遠(yuǎn),他說他是同情我才把我當(dāng)作共同發(fā)明人怀喉,但我不這樣認(rèn)為〈欤”
50年代由基爾比興起的半導(dǎo)體工業(yè)躬拢,如今是世界第一大產(chǎn)業(yè)躲履。在半個世紀(jì)的歷程中,基爾比的發(fā)明給我們的世界帶來了巨大的變化聊闯。集成電路工猜、微處理器、蘋果電腦菱蔬、IBM-PC篷帅、鼠標(biāo)、視窗操作系統(tǒng)拴泌、計算機語言魏身、互聯(lián)網(wǎng)、流覽器等一系列偉大的發(fā)明蚪腐,徹底改變了我們的生活方式箭昵,并深刻地影響著我們社會組織的每一個角落。
今天的每一項高科技發(fā)明回季,都借鑒了過去的發(fā)明家制。沒有用銅制電線,電器之間就無法連接泡一。沒有煤礦颤殴、沒有河流上的筑壩蓄水,就不會有電力鼻忠。沒有交通工具涵但,就不會有物流。沒有電阻粥烁、電容贤笆、晶體管、集成電路工藝就不會有計算機和互聯(lián)網(wǎng)讨阻。今天的互聯(lián)網(wǎng)世界是一個巨大的系統(tǒng)芥永,而這個系統(tǒng)的基礎(chǔ)就是上個世紀(jì)中葉那些偉大的工程師們發(fā)明的偉大發(fā)明。其中最重要的發(fā)明就是晶體管和集成電路钝吮。今天這一覆蓋全球的巨大的信息系統(tǒng)其規(guī)模令半個世紀(jì)前的人無法想象埋涧。這一系統(tǒng)由300千兆個計算機芯片組成,該系統(tǒng)中的晶體管總數(shù)與大腦中神經(jīng)元的數(shù)量相當(dāng)奇瘦。而互聯(lián)網(wǎng)上的鏈接數(shù)量也大腦神經(jīng)元的連接數(shù)相當(dāng)棘催。在這一系統(tǒng)中,信息以5GHz的高頻在運行著耳标。這一系統(tǒng)是如此巨大醇坝,它消耗了全球電力占的5%。今天次坡,我們的生活已離不開這一系統(tǒng)了呼猪,這一系統(tǒng)已經(jīng)成為我們生活的一部分了画畅,沒有了它,我們大多數(shù)人將寸步難行宋距,而基道爾就是為這一切奠定最堅實的基礎(chǔ)的人轴踱。
2016年9月