Aktuální vydání

celé číslo

06

2018

Systémy strojového vidění

Výrobní a montážní linky

celé číslo

Zrod integrovaného obvodu

Automa 5/2001

Josef Heřman

Zrod integrovaného obvodu

Obr. 1.

Jedním ze tří laureátů, jimž byla udělena Nobelova cena za fyziku v roce 2000, je Jack St.Clair Kilby z firmy Texas Instruments v Dallasu (USA). Cena mu byla udělena za jeho přínos k vývoji integrovaných obvodů.

Rozvoj informačních technologií (IT), fenomén charakteristický pro nástup třetího tisíciletí, byl symbolicky zdůrazněn právě aktem udělení Nobelovy ceny za objevy v chemii a fyzice, které významným způsobem již přispěly nebo přispějí k technologiím zajišťujícím zpracování, šíření a ukládání informací.

Jack St.Clair Kilby byl první, kdo se před více než čtyřiceti lety účinně vzepřel „tyranii množství“, jak byly označovány potíže, které vznikaly u složitých elektronických obvodů, tvořených stovkami či tisíci diskrétních součástek. Průměrný student Illinoiské univerzity Jack Kilby, u něhož však již v mládí vzbudil jeho otec zájem o elektroniku, nastoupil jako mladý inženýr k firmě Texas Instruments (TI) v květnu 1958. Byl zařazen do útvaru, který se zabýval návrhy tzv. mikromodulů. Tak byly označovány jednotlivé součástky upravené do stejně velkých modulů, což umožňovalo montáž složitých elektronických obvodů. Nebyl tím však řešen hlavní problém – vysoký počet součástek a spojů mezi nimi. Kilby záhy došel k závěru, že zvolená koncepce mikromodulů je chybná a nevede k cíli.

Obr. 2.

Když v červenci téhož roku zůstal v laboratoři téměř sám – nárok na dovolenou ještě neměl – vznikly mu ideální podmínky pro úvahy a přemýšlení. Položil si otázku, čím nahradit mikromoduly. TI byla firma, která vyráběla polovodičové součástky, v té době převážně diody a tranzistory. V obvodech však byly pasivní součástky, rezistory a kondenzátory, které se dosud z ekonomických důvodů z polovodičových materiálů nevyráběly. Z technického hlediska by to však pro firmu, která vyrábí polovodičovou techniku, neměl být problém. A v případě, že by všechny součástky obvodu byly vyrobeny na bázi jednoho materiálu, mohly by být vytvořeny na jednom kusu polovodičového materiálu.

Po návratu z dovolené Kilbyho šéf návrh svého mladého kolegy schválil a za necelé dva měsíce, 12. září, byly vedoucím představitelům firmy předvedeny tři funkční vzorky integrovaných obvodů (IC, integrated circuit). Obvodově představovaly oscilátor. K výrobě vzorků, o přibližných rozměrech 11 × 12 mm, bylo použito germanium. Kontakty byly zhotoveny ještě starou technologií: přiletovanými dráty. Firma podala na toto řešení IC 6. února 1959 patentovou přihlášku. Pak již nestálo nic v cestě předvedení vynálezu veřejnosti. Tak se zrodil první integrovaný obvod, za jehož návrh a realizaci byla autorovi, Jacku Kilbymu, udělena v roce 2000 Nobelova cena za fyziku.

Obr. 3.

Historie vědy a techniky uvádí mnoho příkladů objevů a vynálezů, ke kterým dospěli vědci a technici nezávisle na sobě téměř současně. Objektivně je to dáno dozráním podmínek v příslušné oblasti vědy a techniky. Nebylo tomu jinak ani v případě integrovaného obvodu. Přibližně v téže době jako Kilby došel k myšlence integrace součástek i Robert N. Noyce, pracovník firmy Fairchild Semiconductor. Když na počátku roku 1959 Noyce vytvořil planární technologií křemíkový integrovaný obvod, ukázalo se, že pro levnou hromadnou výrobu je zvolená technologie výhodnější než obvod Kilbyho. Avšak patentová přihláška na IC již byla firmou Texas Instruments podána. Bylo proto nutné zpracovat vlastní přihlášku tak, aby nebyly dotčeny patentové význaky firmy TI. A to se podařilo. Paradoxně tak první patent na IC byl v roce 1961 udělen Noycemu (proto se rok 1961 považuje za rok vzniku IC, kterému je tak letos 40 let), zatímco Kilbymu byl patent udělen až v roce 1964. Vzniklé patentové spory nakonec skončily smírně. Často se proto uvádějí oba dva jako vynálezci IC. Robert Noyce se doby, kdy byla za tento vynález udělena Nobelova cena, nedočkal – zemřel po náhlém srdečním záchvatu před více než deseti lety. (A Nobelova cena se in memoriam neuděluje.)

(Zpracováno s využitím fondů Národní knihovny v Praze.)