На този ден в технологиите: Демонстрират първата интегрална схема

На 12 септември 1958 г. инженерът Джак Килби демонстрира в Texas Instruments работеща интегрална схема – разработка, която се превръща в една от основите на съвременната електроника. Днес чиповете съдържат милиарди транзистори, но началото е устройство с размер около сантиметър, изработено върху парче германий.

Постижението на Килби помага да бъде преодолян един от сериозните проблеми пред електрониката през 50-те години. Устройствата вече използват транзистори вместо вакуумни лампи, но изграждането на сложни системи изисква свързването на все по-голям брой отделни компоненти.

Проблемът с хилядите компоненти

С увеличаването на сложността растат размерите, консумацията и броят на електрическите връзки. Това означава и повече възможности за повреди.

Инженерите търсят начин транзисторите, резисторите и останалите необходими елементи да бъдат реализирани като част от обща структура, вместо всеки компонент да бъде произведен и свързан отделно.

Джак Килби се присъединява към Texas Instruments през 1958 г. Като нов служител той няма натрупана отпуска и остава да работи през лятото, докато голяма част от колегите му са извън офиса. Именно през този период разработва идеята си за т.нар. monolithic circuit.

12 септември 1958 г.

Резултатът изглежда далеч по-скромно от днешните процесори. Килби изгражда върху малко парче германий електронна схема, включваща транзистор и други компоненти, свързани с фини проводници.

На 12 септември 1958 г. устройството е демонстрирано пред ръководството на Texas Instruments. При подаване на захранване схемата генерира осцилиращ сигнал и доказва, че различните компоненти на електронна схема могат да бъдат реализирани върху един полупроводников материал.

Това е работещото доказателство на концепцията, която впоследствие ще стане известна като интегрална схема.

Килби подава патентна заявка през февруари 1959 г., а американският патент за неговата „Miniaturized Electronic Circuits“ е издаден през 1964 г.

Килби не е единственият

Историята на интегралната схема обаче не може да бъде сведена само до един човек.

Независимо от Килби, Робърт Нойс от Fairchild Semiconductor разработва собствен подход към интегралната схема. Неговото решение използва силиций и планарния производствен процес, разработен от Жан Ерни.

Това се оказва особено важно за практическото масово производство на интегрални схеми. Докато разработката на Килби демонстрира принципа, подходът на Нойс помага технологията да стане подходяща за производство в голям мащаб.

Затова Килби и Нойс обикновено са разглеждани като двамата ключови изобретатели на интегралната схема.

От няколко компонента до милиарди транзистори

Последиците от разработката трудно могат да бъдат преувеличени. Интегрирането на все повече компоненти върху един чип позволява електронните устройства постепенно да стават по-малки, по-бързи, по-надеждни и по-достъпни.

През следващите десетилетия производствените технологии позволяват върху една интегрална схема да бъдат поставяни първо десетки, после хиляди, милиони и накрая милиарди транзистори.

Това развитие прави възможни микропроцесорите, персоналните компютри, мобилните телефони и в крайна сметка съвременните смартфони. Интегрални схеми днес има практически навсякъде – от часовници и домакински уреди до автомобили, телекомуникационно оборудване, центрове за данни и AI ускорители.

Нобелова награда повече от 40 години по-късно

Значението на работата на Килби получава едно от най-големите си признания през 2000 г., когато той получава половината от Нобеловата награда за физика за своя принос към изобретяването на интегралната схема. Другата половина е поделена между Жорес Алфьоров и Херберт Крьомер за разработки в областта на полупроводниците.

Робърт Нойс не може да бъде включен, тъй като умира през 1990 г., а Нобеловите награди по правило не се присъждат посмъртно.

Джак Килби умира през 2005 г., но технологията, чиито основи помага да бъдат поставени през лятото на 1958 г., остава в центъра на практически всяка област на съвременните технологии.

На пръв поглед демонстрацията на 12 септември 1958 г. представлява малко парче германий с няколко компонента и проводници. 68 години по-късно същата фундаментална идея стои зад чиповете с милиарди транзистори, върху които работи дигиталният свят.