【積體電路60週年】發明者Jack Kilby

圖片來源:http://www.computerhistory.org/

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

  1. ” The Chip that Jack Built” http://www.ti.com/corp/docs/kilbyctr/jackbuilt.shtml
  2. “What If He Had Gone on Vacation” http://www.ti.com/corp/docs/kilbyctr/vacation.shtml
  3. “About Jack” http://www.ti.com/corp/docs/kilbyctr/kilby.shtml
  4. 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。

 

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