上一篇说到了Intel创始人之一诺伊斯,然后突然就想起了基尔比这个人,关于他们两个人之间的故事也挺有意思,下面大概聊叙下。
首先分别介绍下这两位大拿。
1 杰克·基尔比(Jack Kilby)
图 杰克·基尔比
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。当然也震动了基尔比,也激发了他对于晶体管的浓厚兴趣。另外,他跟约翰·巴丁是校友,都毕业于威斯康星大学。
1952年,贝尔实验室迫于漂亮国法律的压力跟要求,像全美数十家公司低价授权了晶体管的生产许可,这其中也包括基尔比所在的全球联通公司(Globe Union)。得到授权的公司纷纷派人去贝尔实验室学习晶体管技术,基尔比也跟着学习晶体管方面的知识。
学成回来后,他们回到各自的公司开始制造晶体管,期望能够争取到市场,赚到晶体管的第一桶金,结果利润并不怎么样,而且公司对于晶体管的投入也受制于公司的规模,于是1958年的时候基尔比跳槽去了德州仪器(Texas Instruments,TI)。这时候的TI也在得到授权后制造出了第一个商用硅晶体管跟晶体管收音机。
刚去TI的基尔比也不是啥骨干,属于新员工,有些老员工的待遇,在老员工出去浪的时候,他就没有这个待遇。塞翁失马焉知非福,大家都出去浪了,给他创造了难得的安静思考环境。他本身对于自己的兴趣和TI的特点都很熟悉,并且通过自己的研究学习,他认为最好的电子产品将是在硅片上制作出各种不同的电子器件,再把它们连接起来,直觉告诉他,电路所需的所有器件都可以用硅一种材料来制作。就在贝尔实验室庆祝发明电晶体十周年后一个月,基尔比灵光涌现,在办公室写下五页关键性的工作笔记,其中写到了:“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。由电阻、电容、二极管和三极管组成的电路可以被集成在一块晶片上。”
图 基尔比笔记
基尔比的新概念,是利用单独一片硅做出完整的电路,如此可把电路缩到极小。在大家嗨皮回来之后,基尔比将自己的想法告诉了他们的领导威利斯·阿德科克(Willis Adcock),并且得到了领导的支持。最后在TI公司的支持下,1958年9月12日,基尔比在TI展示了集成一块长7/16英寸、宽1/16英寸锗片(据说当时在TI没有找到合适的硅片,所以换成了锗)上的震荡电路,电路连线用胶水粘在玻璃片上,接通电压后示波器出现1.2兆赫兹,0.2伏的震荡波形。实现了人类历史上第一个用单一材料制成的集成电路(Integrated Circuit)。从这一天开始,集成电路取代了晶体管,为开发电子产品的各种功能铺平了道路,使微处理器的出现成为了可能,开创了电子技术历史的新纪元,让我们现在习以为常一切电子产品的出现成为可能。
图 基尔比发明的第一块集成电路
1959年2月6日,德州仪器和基尔比向美国专利局申报专利。为啥会突然想起来申请专利呢?据说就在TI申请专利之前,美国无线电公司(RCA)正准备将他们开发的集成电路申请专利,这个消息让基尔比跟TI大为震惊,这时候就体现出来时间就是金钱了,于是TI和基尔比他们就快速的完成专利的起草,完成专利材料的准备,迅速的提交了专利申请。
1959年3月6日,美国无线电工程师学会(也就是后来的IEEE)在纽约召开的年会上,TI向世界展示了他们的世界第一块集成电路“固体微型电子线路”。事实证明,从基尔比的第一颗集成电路发明开始,半导体的制程技术就不断更新。到英特尔推出Pentium微处理器时,晶片上集成的电晶体已经高达三百万颗。而十美元现在可以买到两千万个电晶体。
2 罗伯特·诺伊斯(Robert Noyce)
罗伯特·诺伊斯,集成电路之父,仙童半导体公司和英特尔创始人之一,因为把肖克利的公司炒鱿鱼了,所以被肖克利骂为“八叛逆”中的一员。这“八叛逆”在技术上都属于一等一的高手,并且从肖克利公司毕业后纷纷加入到了仙童。
图 罗伯特·诺伊斯
“八叛徒”中的金·赫尔尼(Jean Hoerni),设计了晶体管平面工艺(平面工艺的早期版本使用光刻工艺,利用汞蒸气灯发出的近紫外光),该工艺包括光刻、氧化、刻蚀和热扩散等流程。直到现在,它依旧是制造硅集成电路芯片的主要工艺流程。
图 金·赫尔尼
在1959年1月23日,诺伊斯在赫尔尼工作的基础上,提出了他关于集成电路的想法,在工作笔记上写道:“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。”
也就是在这个时候,基尔比集成电路发明专利消息的传开,对诺伊斯产生了不小的震动。但是对于诺伊斯来说,他完全可以在研究基尔比的发明,发现其中的不足,然后在自己的电路中进行改进。诺伊斯发现,基尔比的集成电路采用飞线连接,根本无法进行大规模生产,缺乏实用价值,而他自己的想法是将一个个元器件都制成底版,然后刻在一个硅片上, 这个硅片一旦刻好了,就是全部的电路,可以直接用于组装产品(这就是有个牛逼队友的好处,队友的好想法对于自己学习还是有帮助的),这实际上已经开创性的引入了光刻技术制造集成电路了。此外,采用蒸发沉积金属的方式,可以代替热焊接导线,彻底消灭飞线。
1959年7月30日(晚于基尔比),诺伊斯基于自己的想法,申请了一项专利:“半导体器件和引线结构”,专利号2,981,877 。
图 诺伊斯发明的集成电路
其实从某种程度上来说,诺伊斯的电路相较于基尔比的电路更接近于现代意义上的集成电路,诺伊斯的电路已经摆脱了热焊接导线,直接在硅片上实现连接。另外,诺伊斯的设计基于硅基底平面工艺(这也是托赫尔尼和仙童的福),而基尔比的设计基于锗基底扩散工艺,相较来说,诺伊斯的就显得高大上一些。
3 官司和解
虽然基尔比的集成电路略显简陋,但是该电路已经具备集成电路的特点,而且申请时间更早。于是,基尔比所属的TI与诺伊斯所属的Fairchild展开了多年的专利大战。
1966 年,法庭最终裁定将集成电路想法(混合型集成电路)的发明权授予了基尔比,将今天使用的封装到一个芯片中的集成电路(真正意义上的集成电路),以及制造工艺的发明权授予了诺伊斯,二者申请的集成电路专利是并行独立发明。富兰克林学会给两人都授予了巴兰丁奖,将基尔比誉为“第一块集成电路的发明家”,诺伊斯誉为“提出了适合于工业生产的集成电路理论”的人。两家公司最终也达成和解并共享成果。后来,科学界也将诺伊斯和基尔比一同称为集成电路的发明者。
1968年诺伊斯离开了仙童(Fairchild)公司,与戈登-摩尔、安迪-格罗夫同创建了英特尔(Intel)。并于1971年,在Intel成功地在一块12平方毫米的芯片上集成了2300个晶体管,制成了一款包括运算器、控制器在内的可编程序运算芯片,也就是我们现在所说的微处理器,这也是世界上第一款微处理器——4004。
2000年10月10日,瑞典皇家科学院宣布,杰克·基尔比与另外两位科学家,一起获得当年的诺贝尔物理学奖。基尔比因为在发明集成电路中所作的贡献,获得了奖金总额(900万瑞典克朗,约合100万美元)的一半,而这时距离基尔比发明集成电路,已经过去了42年,距离诺伊斯去世已经过去10年。
图 基尔比(左)领取诺贝尔奖
1990年6月3日,诺伊斯在游泳时因突发心脏病去世,享年62岁。
2005年6月20日,基尔比因癌症在达拉斯的家中逝世,享年81岁。
关于人物的评价,仁者见仁智者见智,每个人都有自己的想法,就留给不同的人。
【参考文献】:网络