集成電路的發明與推廣

集成電路(簡稱IC)是使用晶體管組裝成單芯片電路，通過照相平版印刷技術。把大量的微電晶體集成一個很小的芯片。由于成本低、性能高且能量消耗低，使得集成電路產業急速成長。整個電子工業，尤其是使用小型電子裝備的。如計算機、電訊、生物科技、太空、國際貿易等，都離不開集成電路。

1958年8月，美國德州儀器公司(簡稱TI)的杰克·基爾比首先做出集成電路；同時間，費爾契半導體公司的羅勃·諾義斯也提出類似的設計。

基爾比于1947年獲伊利諾州香檳校區的電機工程學士后，就投人工程界，后來半工半讀拿到馬夸大學碩士學位。諾義斯獲得麻省理工學院的博士學位，1956年投人剛剛在史坦福大學成立的蕭克立實驗室，從事半導體晶體的研究工作，后來和7位伙伴成立英特爾公司(Intel是Intelligent及Int egrated EI ectronics的縮寫)。

靈機一動

發明集成電路的淵源，始于1940年代半導體晶體管的發明和應用。1950年代的半導體制造技術、純度和效能有長足進步，帶來電子工業的急速進步。但是把晶體組件變成電路，必須使用手工錫焊連接，相當費時而且成本高，效果也不好，如何突破這瓶頸是當時的大難題。

基爾比在攻讀碩士學位時，有一次參加一個巴定的研討會。巴定是晶體管的3位發明者之一，他描述半導體晶體管的功能和未來的潛力，那時候基爾比就下決心要投入半導體電晶體應用的開發。

1952年，半導體晶體管的發明所在地貝爾實驗室開始開放晶體管的信息和特許證時。他說動中央實驗室的老板花了25000美元派他去貝爾實驗室進修，因此，他對晶體管的性能和應用有了很深入的了解。但是任何電路設計都必須應用到大量的晶體，這是“數量暴君”的可怕，如何克服數量多的難題，使置產制造簡單化，一直縈繞在他腦海中揮之不去。

1958年，基爾比從威斯康辛的中央實驗室轉到德州儀器公司工作。那年夏天，因為他是新雇員，所以沒有休假，當老板和一些同事去度假時，空洞的實驗室讓他有機會思考一些他想做的工作。

那時候，TI已經能生產品質優良的硅晶體管。因為硅晶體的電導率會隨含有的微量其他物質而改變，所以能當電阻器使用。此外，硅晶體的P-N(posi-five-negative)二極管具電容效應，能當電容器。因此，基爾比構想把硅晶體作為電阻器、電容器、晶體管等所有電路的組件，只要事先設計好電路，在制造過程中就可以把不同的組件安排在同一硅晶體上，不必事后“加工”聯機。

趁著大家去度假的時候，基爾比動手做實驗，等老板艾帝克回來后，他就把構想和初步結果告訴老板。艾帝克半信半疑，但認為值得一試，就讓基爾比繼續做下去。一個半月后，基爾比用硅晶體制造一個相移振蕩器，這是第1個集成電路。

再來看諾義斯加入蕭克立實驗室后的經過。蕭克立是晶體管的發明者之一，1956年他離開貝爾實驗室轉到史坦福大學擔任物理系講座教授，成立蕭克立半導體晶體研究室，征召諾義斯加人研究團隊。他受蕭克立的影響極大，蕭克立的研究經典名言是“思考、又思考”，必須有精簡的思考才能有突破，要把復雜的事件簡化成最基本的元素。

諾義斯在探討電路設計時，也想到“數量暴君”的可怕，他從簡化、再簡化的層面著手，而想出單芯片電路。同時，又有如同手足的工作伙伴摩爾經常給諾義斯打氣和技術上的幫助，使得他能在1958年獨立提出集成電路的專利申請。1968年諾義斯、莫爾和6位同伴離開蕭克立晶體研究室，成立英特爾公司，目前是全球最大的集成電路公司，幾乎所有的計算機都使用Iatel微處理器。

廣泛用途

把大量的電子組件如電阻、電容、晶體管等放在一塊硅芯片上，是一個極大的進步。IC有兩個主要優勢：成本低和性能好，再加上元件能快速開關、微小組件能彼此靠近、能量消耗低。以及電路設計能模塊化和標準化，使得集成電路很快就取代了單體晶體管。幾乎所有的電子工業的進展都是依賴集成電路的發明，小型電子裝備如計算機、手機等都離不開集成電路。

2006年，芯片面積從幾平方毫米進展到350平方毫米，每平方毫米可以有1百萬個晶體管。當然由上而下?？s小元件所占的面積會有極限；但新興的納米技術是由下而上，從微小的原子、分子的結構往上做，有可能帶來另一個新的電子世紀。

基爾比于2005年因癌癥逝世。他一生獲得許多榮耀，如2000年的諾貝爾物理獎、1993年的日本京都科學獎、美國國家科學成就獎等。

令人惋惜的是，諾義斯于1990年6月因心臟病發作去世，享年62歲，沒能領受諾貝爾物理獎的榮耀。但是基爾比在領取諾貝爾獎時，曾特別提到諾義斯的貢獻。