【積體電路60週年】發明者Jack Kilby
撰文｜方程毅
在台灣，積體電路不僅是一個科技名詞，更是撐起經濟的一大支柱，以台積電為首的產業鏈，從上到下創造了無數工作機會及GDP。2018年是積體電路誕生60周年。在這段時間裡，究竟是哪些人披荊斬棘，鋪平了人類便利的生活的大道？本系列將帶各位讀者認識積體電路發展史上的幾位重要人物。
既然要介紹積體電路，勢必要介紹它的發明人Jack Kilby。
Jack Kilby生於1923年生於美國密蘇里州，大學畢業於伊利諾大學香檳分校(University of Illinois at Urbana-Champaign, UIUC)。畢業之後在1958年進入德州儀器工作(德州儀器同時也是台積電創辦人張忠謀曾任職之處)。當時，電路的各種元件包括：電晶體、電阻、電容或是二極體等等都相當巨大且笨重，它們各自被製造出來再互相連結，產線上的人員必須要進行焊接及線路連結，容易出錯且體積無法縮小。這些問題讓電路占空間又沒效率，在當時還有一個專有名詞「Tyranny of numbers」來描述這個問題。
起初，解決這個問題的做法稱為「Micro-Module program」，由美軍通訊部隊資助研發，作法是將每個電子零件的大小及形狀統一，如此一來互相連接的製程就可以標準化，不用煩惱因為大小不一產生的問題。當時德州儀器便參與在這項計畫之中。
1958年五月，Jack Kilby加入德州儀器，雖然公司積極投入這項計畫，但他並不認為Micro-Module program是解決這個問題的方法。於是，Kilby開始尋求替代方案，他先設計出了一項替代產品，並開始做成本分析，結果卻發現成本過高，沒有量產價值，眼看著又是個毫無進展的一年。但就在此時，1958年的夏天，改變人類科技發展的契機出現了：德州儀器工廠停工休假，員工們除了Jack Kilby都開心放假去了。由於Kilby是剛加入的菜鳥，沒假可放，只好苦命的在辦公室，繼續盯著成本分析發愁。他心裡知道，若是再不找出有效的解決方案，就只能認命，乖乖回去做他一點興趣都沒有的Micro-Module program。在這個反趨動力下，Kilby不斷思索解決方案，過程中他漸漸發現解決這個問題的關鍵是「半導體」，於是在這辦公室清閒之際，Kilby得以不受干擾的將這個概念具體化。
但當假期結束，Kilby將心中想法跟老闆Willis Adcock報告後，Adcock卻半信半疑，只是說：「你做個東西出來看看。」於是在1958年八月，Kilby利用矽「分別」做出了成長接合式電晶體、電阻以及電容，但這僅僅證明電子元件都可以用同一種材料做，但還沒辦法整合。
同年9月Kilby用鍺(Ge)做出了一片僅僅只有7/16英吋乘1/16英吋的元件，這個元件的功能很簡單，就是產生正弦波。人類史上的第一片積體電路就這麼誕生了。有趣的是，第一片晶片用的是鍺而非矽。
但就像世上諸多偉大發明，一開始業界根本不覺得有什麼價值，只有美軍對這個的概念有興趣，Kilby自己也說：「在當時，這只是科技會議上大家娛樂用的話題而已。」但還好有美軍支持，1961年美國空軍第一次使用矽晶圓製成的積體電路，1962年被安裝在義勇兵洲際彈道飛彈中。應用於軍事上的成功讓德州儀器的創辦人，Kilby的老闆Patrick Haggerty開始認真思考推廣積體電路。Haggerty認知到，要讓積體電路引人注意，就必須推出一個真正能被使用的產品。Haggerty便給了Kilby一個挑戰；做出一款尺寸小到能放入口袋的計算機。Kilby沒有讓老闆失望地完成任務。就這樣，第一款利用積體電路製造的商用計算機問世，造成了極大的回響。
正因為那個無法休假的夏天，讓我們能坐在電腦前上網、躺在床上滑手機，這一切的起源，都要謝謝這位IC之父Jack Kilby。Jack Kilby的偉大貢獻也讓他獲得了2000年諾貝爾物理獎。Kilby晚年仍在德州度過，並於2005年逝世於達拉斯，在他81年的人生中獲獎無數，母公司德州儀器也將其矽晶製造研究中心命名為Kilby Center以表彰他的卓越成就。
參考資料
- ” The Chip that Jack Built” http://www.ti.com/corp/docs/kilbyctr/jackbuilt.shtml
- “What If He Had Gone on Vacation” http://www.ti.com/corp/docs/kilbyctr/vacation.shtml
- “About Jack” http://www.ti.com/corp/docs/kilbyctr/kilby.shtml
- Wikipedia https://en.wikipedia.org/wiki/Jack_Kilby
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作者：方程毅 科教中心特約寫手，從事科普文章寫作。
