Hatvanéves minden csip őse

1958 júliusában Jack Kilby még friss hús volt a Texas Instruments félvezetőkkel foglalkozó laboratóriumában. Csupán nemrég került a vállalathoz, és feladata sem volt egyértelműen meghatározva. Elsősorban a mikro-miniatürizálással volt megbízva, amely a nem régen feltalált tranzisztornak volt köszönhető.

A 20. század első felében az elektronikai ipart jelentősen meghatározta az elektroncső és annak széles körű alkalmazása. Ennek a szerkezetnek viszont sok hátránya volt: törékenysége, mérete, energiaéhsége és a működése során keletkező nagy hő mind akadályozták az összetettebb szerkezetek építését és működtetését. Az ötvenes évek végére a számítástechnika már feszegetni kezdte az elektroncső nyújtotta lehetőségeket, így nagy szükség volt egy hatékonyabb szerkezetre.

Mentőövként érkezett 1947-ben a tranzisztor, amelyet a Bell vállalat mérnökei fejlesztettek ki. Ez kisebb, energiatakarékosabb, hosszabb élettartamú és megbízhatóbb volt elődjénél. Mindezek a tulajdonságok arra késztették a mérnököket, hogy komplexebb, akár kézben tartható elektronikai eszközöket tervezzenek nagy számú tranzisztorral, kondenzátorral és diódával. Mindez viszont egy újabb problémát szült, ugyanis az alkatrészeket továbbra is össze kellett kötni, forrasztani, amely nagyon megdrágította és komplikálta a gyártást. Így hát adott volt a kihívás egy olyan technológia kifejlesztésére, amellyel költséghatékonyan lehet előállítani és összeépíteni ezeket az alkatrészeket. A már emlegetett Kilby ekkor került a történések középpontjába.

1958 júliusában, miközben a legtöbb kollégája a szokásos kéthetes nyaralását töltötte, ő új munkatársként nem rendelkezett szabadsággal, ezért a laborban a fent bemutatott problémára keresett megoldást. Úgy gondolta, hogy a mikromodulos eljárás, amin éppen dolgozott, vagyis a különböző alkatrészekből összeszerelt és összekötött áramkör nem jó megközelítés. Arra a következtetésre jutott, hogy egy félvezetőkkel foglalkozó cégnek félvezetőkből kellene előállítani a különféle alkatrészeket, mindezt akár egy darab félvezető lapon kialakítva, ezzel egyszerűsítve a gyártást és a tervezést. Még abban a hónapban elkezdett dolgozni az ötletén és szeptemberre már ő és kollégái előálltak egy működőképes darabbal, amely egy üveglapra elhelyezett germániumból kialakított oszcillátor volt. 1959. február 6-án aztán szabadalmaztatták a találmányt, amiről azt tartották fontosnak, hogy egy olyan áramkörről van szó, amelynek minden komponense integrálva van a félvezető anyagban.

A Texas Instruments 1959. március 6-án mutatta be a találmányt egy sajtókonferencián, amelyet követően megkezdődött a mikrocsipek korszaka. Hatása világunkra valóban forradalmi volt, legtöbb ma is használatos elektronikai eszközünk nem létezne nélküle. Nem túlzás azt állítani, hogy világunk és mindennapi életünk biztosan nem így nézne ki a találmány nélkül.

Azonban integrált áramkör létrejöttének története nem lenne teljes azon tudósok és mérnökök megemlítése nélkül, akik több-kevesebb sikerrel Kilby előtt vagy vele egy időben hasonló, vagy bizonyos esetben ugyanarra a megoldásra jöttek rá. Igazából az 1940-es és 1950-es években már többen is „súrolták” az integrált áramkör ötletét. 1947-ben a német Werner Jacobi, aki ekkoriban a Siemens mérnöke volt, felvázolt egy félvezetőn alapuló erősítőt és szabadalmaztatta is azt. Elképzelése szerint a szerkezetet hallókészülékekben lehetett volna használni, habár az elképzelése sosem valósult meg. Pár évvel később, 1952-ben a Geoffrey Dummer a Brit Védelmi Minisztériumban dolgozó radarszakember fejében is körvonalazódott az integrált áramkör elképzelése. Terveit azonban több próbálkozás ellenére sem tudta megvalósítani, mivel sosem sikerült megépítenie azt.

A következő nagy név az integrált áramkör feltalálásának és elterjedésének folyamatában nem más mint a Rober Noyce a későbbi Intel processzor és félvezető gyártó vállalat megalapítója. Noyce ekkor még a Fairchild félvezető vállalatnál dolgozott és fél évvel Kilby után létrehozott egy olyan integrált áramkört, amely nem germániumban, hanem szilíciumban volt kialakítva, pontosabban egy szilícium „ostyában”.

Noyce és a Fairchild találmánya, habár nem ők voltak az elsők, azért lett mérföldkő, mivel könnyebben gyártható volt a Kilby-féle germánium bázisú megoldáshoz képest, így szilícium chipek váltak elterjedtté és a mai napig is azok találhatóak meg az elektronikai eszközeinkben. Ezért érdemes kihangsúlyozni az ő szerepüket is: igaz, hogy másodikak voltak, de ők voltak az elsők a kereskedelmileg hasznosítható integrált áramkör feltalálásában.

Ahogy a fenti képen is láthatjuk, Kilby kapta meg az elismerést 2000-ben Nobel-díj formájában az integrált áramkör feltalálásáért, habár tőle függetlenül több kortársa is nagyon közel járt a felfedezéshez és kevesen múlott, hogy nem valaki más lett az első.

Borítókép: Egy átlagos mikrochip közepén az integrált szilícium áramkörrel. Fotó: Wikipedia