Układ scalony ma już 50 lat

Cały przemysł komputery nie byłby tym, czym jest obecnie, gdyby nie technologia, która powstała równo pół wieku temu. Układy scalone, opracowane przez dwóch naukowców, są dziś obecne w każdym sprzęcie elektronicznym i trudno wyobrazić sobie życie bez nich.

Dwaj inżynierowie, którzy zaprezentowali pierwsze na świecie układy scalone to Jack Kilby (pracujący wówczas w Texas Instruments) i Robert Noyce (zatrudniony w Fairchild Semiconductor, późniejszy współzałożyciel firmy Intel). Noyce i Kilby pracowali oddzielnie, ale niemal jednocześnie zaprezentowali bardzo podobne do siebie rozwiązania. Z tym, iż Noyce oparł swój wynalazek na krzemie, a Kilby na germanie.

Pierwszy mikrochip ujrzał światło dzienne dokładnie 12 września 1958 r. Ten dziwnie wyglądający (jak na dzisiejsze czasy) układ scalony miał wielkość 11,1 x 1,58 mm i jego konstruktorem był Kilby.

Obecnie przemysł wytwarzający układy scalone może się pochwalić obrotami rzędu 300 mld USD rocznie. Popularne scalaki pełnią w produktach elektronicznych rolę mózgu oraz układu nerwowego. Są to produkty zawierające miliony tranzystorów, wytwarzane przy użyciu technologii kilkudziesięciu nanometrów, co oznacza iż poszczególne elementy czy ścieżki są na takim układzie oddalone od siebie np. o 60 nm. A warto pamiętać, że nanometr to jedna miliardowa część metra (ludzki włos ma średnicę 10 tys. nanometrów).

Czterdzieści kilka lat temu superkomputer o wydajności podobnej do dzisiejszego peceta kosztującego zaledwie 1000 USD zajmował kilka dużych pokoi, a jego cena przekraczała 10 mln USD. Wszystko zmieniło się właśnie za sprawą układów scalonych. W latach pięćdziesiątych komputery składały z dziesiątków tysięcy pojedynczych tranzystorów, diod i rezystorów. To też była swoista rewolucja, ponieważ wcześniej stosowano lampy.

Kilby i Noyce doszli więc do wniosku, że tranzystory, rezystory i kondensatory można przecież zintegrować ze sobą w ramach jednego kawałka np. krzemu czy innego materiału.

Jak rewolucyjny to był wynalazek niech świadczy fakt, że Kilby zdobył w 2000 r. nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki właśnie za wynalezienie układu scalonego. Noyce ma w tej dziedzinie też duże zasługi, opracowując układ scalony oparty na krzemie, który to materiał jest stosowany do dzisiaj. Firma Fairchild (w której pracował Noyce) produkowała w latach pięćdziesiątych tranzystory oparte na krzemie. Stąd pomysł stosowania krzemu do budowania układów scalonych, a nie germanku, jak to zrobił Kilby.

Co ciekawe, do dyskusji o układach scalonych włączył się wtedy Moore (wszyscy chyba znamy sformułowane przez niego prawo), twierdząc, że układ opracowany Noyce'a (oparty na krzemie) jest bardziej praktyczny i będzie łatwiejszy do produkowania niż układ oparty na germanku, co okazało się prawdą.

Kilby złożył jako pierwszy wniosek o opatentowanie swojego wynalazku, jednak pierwszy patent został przyznany rozwiązaniu opracowanemu przez Noyce'a. Następnie po powtórnym rozpatrzeniu całej kwestii związanej z datami sprawę wygrał Kilby, jednak po wieloletnich przepychankach sądowych ostatecznie patent powrócił do Noyce'a.

Na początku nie wszyscy byli przekonani, że układ scalony to dobry pomysł. Wielu znawców przedmiotu argumentowało, że proces produkcji układu scalonego jest tak skomplikowany, że będzie to niemożliwe albo bardzo drogie i nieopłacalne przedsięwzięcie. Po latach widać, jak bardzo się mylili.

Tak czy inaczej obie firmy dogadały się w sprawie patentów i po jakimś czasie zaczęły produkować układy scalone. Uważa się, że produkcję pierwszego komercyjnego układu scalone podjęła firma Fairchild (zdjęcie tego produktu widać poniżej). Firma TI uruchomiła natomiast w 1964 roku produkcję swoich pierwszych kalkulatorów opartych na układach scalonych.

Pierwszy komercyjny układ scalony

Pierwszy komercyjny układ scalony

Przemysł zbrojeniowy Stanów Zjednoczonych wykorzystał bardzo szybko układy scalone, wprowadzając je do swoich produktów, takich jak np. rakiety balistyczne Minuteman. Z kolei NASA stosowała szeroko scalaki podczas realizacji misji człowieka na Księżyc (program Apollo).

Patrząc się w przeszłość i oceniając rolę układów scalonych w rozwoju elektroniki, Kilby wypowiedział znamienne słowa podczas odbierania w 2000 r. nagrody Nobla: "to tak jakby bóbr i królik przyglądali się potężnej zaporze przedzielającej rzekę i ten pierwszy powiedział do królika - ja jej nie zbudowałem, ale cały pomysł to chyba wzięli ode mnie".

Wynalazcy układów scalonych już nie żyją. Noyce zmarł na atak serca w 1990 r. mając 63 lata, a Jack Kilby zmarł na raka w 2005 r. w Dallas (w wieku 81 lat).


Zobacz również