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IC（集成电路）的发明

集成电路半导体

IC（集成电路）的发明
在构建当今IT社会的过程中.集成电路（IC）的发明所扮演的角色极为重要 ， 难以用言语尽述 ， 2004年 ， 在为了纪念IEEESpectrum杂志创刊40周年而进行的问卷调查中.英特尔公司时任董事长克雷格·巴雷特（CraigBarrett）这样回答：“如果没有IC.那么个人电脑和移动电话可能会变得像大楼一样庞大 。 这句话简洁地表明了IC发明所具有的巨大影响力 。 今天的IT社会正是由IC的发明及其后续的技术创新所带来的 。 【IC（集成电路）的发明】晶体管发明后大约10年：即20世纪50年代后半期.半导体开始广泛应用于军事需求、计算机、民用设备等多个领域 。 随着系统变得更大、更复杂 ， 出现的问题就是部件之间相互连接数量的增加 。 由于布线数量和焊接点的增多、系统的性能、成本、可靠性、重量和尺寸等方面都受到了极大的限制 。 这个问题被称为“数量的暴政”（TyrannyofNumbers）.作为产业界的共同问题人们从各个角度寻求解决方案 ， 推进技术开发 。
尤其是军工产业高度重视这个问题 。 在美苏两大国对崎的冷战时期 ， 能够将洲际弹道导弹发射得更远是一个重大的课题 。 这一需求的精被概括为“Onepound lighter.onemilefurther.” ， 即“再轻一磅 ， 再多飞一英里（更轻更远） 。 ”这表达了军工的愿望 。
德州仪器公司（TI）也为了应对这一挑战与军方进行了共同开发 。 他们采用了一种被称为微型模块（micro-module）的技术、该技术将晶体管、电阻、电容器等电子器件安装在超小型尺寸模块上、公司的杰克·基尔比也是开发成员之一.他对这种方式提出了疑问 ， 经过反复思考后提出了一种超越上述做法的独特方案 。 由此产生的想法就是“单片集成”的概念 。 所谓“单片”（monolithic）原意是“一块石头”的形容词 ， 即在一块半导体基板上集成各种电子器件的方法 ， 这也是今天IC的基本概念 。
基尔比发明IC是在1958年7月24日 。 正如这个日期所示.那天是盛夏时节 ， 大多数同事都在休假 。 当时34岁的他因为刚从其他公司转职过来 ， 还没有获得休假．因此独自留在了实验室 。 然而世纪的大发明就在这个时候诞生了 。
基于他的想法 ， 振荡申路的样品制作很快就开始了 。 同年9月1日完成的样品在高管们的见证下成功起振 。 以此为契机 。 TI公司决定将基尔比发明的单片IC方式作为主要方向 。 取代微型模块方式 。
而在另一边 ， 仙童公司的罗伯特·诺伊斯几平晚了半年．在1959年1月23日 ， 基于平面技术（在平坦的基板上讲行布线的方式）构思了IC的基本概念 ， 并在研究笔记上记录下来 。 虽然诺伊斯比基尔比晚了一步 ， 但诺伊斯的发明包含了今天IC实现中不可或缺的基本要素 。 也就是说 ， 基尔比的发明中 ， 基板上元器件之间的连接是通过打线来实现的 ， 而诺伊斯的方式是通过在基板氧化膜上蒸镀金属膜来实现的 。 从今天的角度来看 ， 诺伊斯的方式更为优美简洁、更先进 。
IC的发明者 ， 是发明了基本概念的基尔比 ， 还是发明了更具实用性方法的诺伊斯？在此后的十年间 ， 围绕专利权的归属问题 ， 展开了一场法庭斗争 。 期间法庭斗争的经过在T·R·里德著的《TheChip》（日译《芯片的制造》、草思社 ， 1986年）中有详细的描述：但在这里我们只介绍其概要 。
实际上在发明IC的时间点上 ， 诺伊斯是落后于基尔比的 ， 但由干诺伊斯的专利申请时间点更早 ， 因此最初的专利被授予了诺伊斯 。 然而 ， 由于基尔比证明了其研究笔记上的记载比诺伊斯更早 ， 因此形势逆转 ， 专利变成了基尔比的 ， 但争议并未因能解决 。 此后 ， 举行了关于双方专利立场的听证会 ， 由于一位半身体权威人士的证言 ， 大意是“仅凭基尔比的一项专利实际上无法制造IC\" ， 判决再次对诺伊斯有利 。 对此 ， 基尔比全力以赴进行后击 。 就这样 。 在来回往复的争议中 ， TI公司和仙童公司的顶层进行了会谈 ， 最终决定IC的发明由基尔比和诺伊斯共同分享 ， 直到今天 ， 还有“基尔比和诺伊斯是IC的共同发明者”这样的麦述 。
时间来到了1991年10月 。 由于Advante公司的关照 ， 在基尔比访日时 ， 我有幸与他共进晚餐 ， 最初留下的强烈印象是他那威风凛凛的体格 。 其次 ， 他不矫揉造作 ， 用低沉而粗厚的声音缓缓地交谈 ， 就像平原上的大河级缓流淌一样沉稳
能够直接玲听“世纪大发明人”满怀深情地讲述当时的情形 ， 确实是一件荣耀目有益的事情 。 图1-6是当时拍摄的照片 。

图16与IC的发明者杰克·基尔比（左）愉快交谈
基尔比在2000年获得了诺贝尔物理学奖 ， 遗撼的是 ， 那时诺伊斯已经去世 ， 因此这可能被认为是基尔比的单独获奖 。 基尔比本人也偶尔会提到 ， “关于IC ， 诺伊斯也有类似的想法 ， 并且也考虑了实现手段” ， 如果诺伊斯还健在的话、诺贝尔奖（与专利的情况一样）可能会是两人共享的 。
接着 ， 仙童公司最初将IC作为商品发售 ， 那是在1961年的事情 。 由于其中的有源器件使用了双极型晶体管 ， 因此被称为双极型IC 。 此后、IC领域经历了各种技术开发的历程 ， 成为半导体技术创新的核心：一直发展到今天 。
到了1964年 ， TI公司以及其他公司发布了MOSIC.接着在1968年.RCA公司发布CMOSIC 。
CMOSIC的特点是功耗极低.但由于速度慢目价格昂贵.起初仅限干军工等特殊领域 。 促使它开始被大量生产的契机是 ， 在日本它被应用干钟表和计算器 。 当时 ， 半导体主流产品 ， 如内存和微处理器等：使用的是NMOSIC 。
到了1970年末 ， 虽然CMOS的高速化技术由日立开发出来但并没有成为半导体主流器件 。 关于这一历程的详细情况 ， 将在第3章中进行详细描述 。
目前.半导体技术的开发需要大量技术人员和巨额资金 。 虽然不能简单地将发明IC的当时与现在进行比较 ， 但基尔比和诺伊斯的发明都是在没有依赖大量资源的情况下 ， 仅凭一位技术人员的洞察力和想象力而实现的 。 这表明 ， 在技术开发过程中、对未来的洞察力和想象力远比人数和资金的多寡重要 。
来源：芯片的较量：日美半导体风云/（日）牧本次生著：（美）杨骏等译.--北京：机械工业出版社.2025.6.ISBN978-7-111-78433-3

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