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IC（集成電路）的發明

集成電路半導體

IC（集成電路）的發明
在構建當今IT社會的過程中.集成電路（IC）的發明所扮演的角色極為重要 ， 難以用言語盡述 ， 2004年 ， 在為了紀念IEEESpectrum雜志創刊40周年而進行的問卷調查中.英特爾公司時任董事長克雷格·巴雷特（CraigBarrett）這樣回答：“如果沒有IC.那么個人電腦和移動電話可能會變得像大樓一樣龐大 。 這句話簡潔地表明了IC發明所具有的巨大影響力 。 今天的IT社會正是由IC的發明及其后續的技術創新所帶來的 。 【IC（集成電路）的發明】晶體管發明后大約10年：即20世紀50年代后半期.半導體開始廣泛應用于軍事需求、計算機、民用設備等多個領域 。 隨著系統變得更大、更復雜 ， 出現的問題就是部件之間相互連接數量的增加 。 由于布線數量和焊接點的增多、系統的性能、成本、可靠性、重量和尺寸等方面都受到了極大的限制 。 這個問題被稱為“數量的暴政”（TyrannyofNumbers）.作為產業界的共同問題人們從各個角度尋求解決方案 ， 推進技術開發 。
尤其是軍工產業高度重視這個問題 。 在美蘇兩大國對崎的冷戰時期 ， 能夠將洲際彈道導彈發射得更遠是一個重大的課題 。 這一需求的精被概括為“Onepound lighter.onemilefurther.” ， 即“再輕一磅 ， 再多飛一英里（更輕更遠） 。 ”這表達了軍工的愿望 。
德州儀器公司（TI）也為了應對這一挑戰與軍方進行了共同開發 。 他們采用了一種被稱為微型模塊（micro-module）的技術、該技術將晶體管、電阻、電容器等電子器件安裝在超小型尺寸模塊上、公司的杰克·基爾比也是開發成員之一.他對這種方式提出了疑問 ， 經過反復思考后提出了一種超越上述做法的獨特方案 。 由此產生的想法就是“單片集成”的概念 。 所謂“單片”（monolithic）原意是“一塊石頭”的形容詞 ， 即在一塊半導體基板上集成各種電子器件的方法 ， 這也是今天IC的基本概念 。
基爾比發明IC是在1958年7月24日 。 正如這個日期所示.那天是盛夏時節 ， 大多數同事都在休假 。 當時34歲的他因為剛從其他公司轉職過來 ， 還沒有獲得休假．因此獨自留在了實驗室 。 然而世紀的大發明就在這個時候誕生了 。
基于他的想法 ， 振蕩申路的樣品制作很快就開始了 。 同年9月1日完成的樣品在高管們的見證下成功起振 。 以此為契機 。 TI公司決定將基爾比發明的單片IC方式作為主要方向 。 取代微型模塊方式 。
而在另一邊 ， 仙童公司的羅伯特·諾伊斯幾平晚了半年．在1959年1月23日 ， 基于平面技術（在平坦的基板上講行布線的方式）構思了IC的基本概念 ， 并在研究筆記上記錄下來 。 雖然諾伊斯比基爾比晚了一步 ， 但諾伊斯的發明包含了今天IC實現中不可或缺的基本要素 。 也就是說 ， 基爾比的發明中 ， 基板上元器件之間的連接是通過打線來實現的 ， 而諾伊斯的方式是通過在基板氧化膜上蒸鍍金屬膜來實現的 。 從今天的角度來看 ， 諾伊斯的方式更為優美簡潔、更先進 。
IC的發明者 ， 是發明了基本概念的基爾比 ， 還是發明了更具實用性方法的諾伊斯？在此后的十年間 ， 圍繞專利權的歸屬問題 ， 展開了一場法庭斗爭 。 期間法庭斗爭的經過在T·R·里德著的《TheChip》（日譯《芯片的制造》、草思社 ， 1986年）中有詳細的描述：但在這里我們只介紹其概要 。
實際上在發明IC的時間點上 ， 諾伊斯是落后于基爾比的 ， 但由干諾伊斯的專利申請時間點更早 ， 因此最初的專利被授予了諾伊斯 。 然而 ， 由于基爾比證明了其研究筆記上的記載比諾伊斯更早 ， 因此形勢逆轉 ， 專利變成了基爾比的 ， 但爭議并未因能解決 。 此后 ， 舉行了關于雙方專利立場的聽證會 ， 由于一位半身體權威人士的證言 ， 大意是“僅憑基爾比的一項專利實際上無法制造IC\" ， 判決再次對諾伊斯有利 。 對此 ， 基爾比全力以赴進行后擊 。 就這樣 。 在來回往復的爭議中 ， TI公司和仙童公司的頂層進行了會談 ， 最終決定IC的發明由基爾比和諾伊斯共同分享 ， 直到今天 ， 還有“基爾比和諾伊斯是IC的共同發明者”這樣的麥述 。
時間來到了1991年10月 。 由于Advante公司的關照 ， 在基爾比訪日時 ， 我有幸與他共進晚餐 ， 最初留下的強烈印象是他那威風凜凜的體格 。 其次 ， 他不矯揉造作 ， 用低沉而粗厚的聲音緩緩地交談 ， 就像平原上的大河級緩流淌一樣沉穩
能夠直接玲聽“世紀大發明人”滿懷深情地講述當時的情形 ， 確實是一件榮耀目有益的事情 。 圖1-6是當時拍攝的照片 。

圖16與IC的發明者杰克·基爾比（左）愉快交談
基爾比在2000年獲得了諾貝爾物理學獎 ， 遺撼的是 ， 那時諾伊斯已經去世 ， 因此這可能被認為是基爾比的單獨獲獎 。 基爾比本人也偶爾會提到 ， “關于IC ， 諾伊斯也有類似的想法 ， 并且也考慮了實現手段” ， 如果諾伊斯還健在的話、諾貝爾獎（與專利的情況一樣）可能會是兩人共享的 。
接著 ， 仙童公司最初將IC作為商品發售 ， 那是在1961年的事情 。 由于其中的有源器件使用了雙極型晶體管 ， 因此被稱為雙極型IC 。 此后、IC領域經歷了各種技術開發的歷程 ， 成為半導體技術創新的核心：一直發展到今天 。
到了1964年 ， TI公司以及其他公司發布了MOSIC.接著在1968年.RCA公司發布CMOSIC 。
CMOSIC的特點是功耗極低.但由于速度慢目價格昂貴.起初僅限干軍工等特殊領域 。 促使它開始被大量生產的契機是 ， 在日本它被應用干鐘表和計算器 。 當時 ， 半導體主流產品 ， 如內存和微處理器等：使用的是NMOSIC 。
到了1970年末 ， 雖然CMOS的高速化技術由日立開發出來但并沒有成為半導體主流器件 。 關于這一歷程的詳細情況 ， 將在第3章中進行詳細描述 。
目前.半導體技術的開發需要大量技術人員和巨額資金 。 雖然不能簡單地將發明IC的當時與現在進行比較 ， 但基爾比和諾伊斯的發明都是在沒有依賴大量資源的情況下 ， 僅憑一位技術人員的洞察力和想象力而實現的 。 這表明 ， 在技術開發過程中、對未來的洞察力和想象力遠比人數和資金的多寡重要 。
來源：芯片的較量：日美半導體風云/（日）牧本次生著：（美）楊駿等譯.--北京：機械工業出版社.2025.6.ISBN978-7-111-78433-3

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