Гражданская космическая программа, как и военные разработки баллистических ракет, стимулировала потребность и в компьютерах, и в транзисторах. И они же стали гарантией взаимозависимости этих технологических направлений. Компьютеры надо было сделать достаточно маленькими, чтобы они помещались в носовом отсеке ракеты, а значит, надо было изыскать возможность втиснуть сотни, а затем и тысячи транзисторов в миниатюрное устройство.
Справа: Микрочип Килби и сам Джек Килби (1923–2005) в Texas Instruments, 1965 г.
Ниже: Артур Рок (род. в 1926 г.) в 1997 г
Эндрю Гроув (род. в 1936 г.) с Нойсом и Муром в Intel, 1978 г.
В 1957 году, именно тогда, когда была создана компания Fairchild Semiconductor и запущен первый спутник, в статье, отмечавшей десятую годовщину появления транзистора, один из руководителей Bell Labs обозначил проблему, получившую название “тирания чисел”. Когда число элементов схемы возрастает, число соединений между ними возрастает гораздо быстрее. Если, например, в систему входило десять тысяч элементов, чтобы соединить их на монтажной панели, нужно было использовать сто тысяч или даже больше тоненьких проволочек. Причем паялось все обычно вручную. Явно надежность так едва ли можно было гарантировать.
Но, с другой стороны, это можно рассматривать как одну из составляющих рецепта, гарантирующего появление новых идей. Необходимость найти решение проблемы, причиняющей все больше неудобств, совпала по времени с многочисленными небольшими усовершенствованиями способов изготовления полупроводников. Поэтому одновременно и независимо сразу в двух местах, в Texas Instruments и в Fairchild Semiconductor, было сделано новое изобретение. А его результатом стало появление интегральной микросхемы, известной также как микрочип.
Джек Килби — еще один мальчик-радиолюбитель с сельскохозяйственного Среднего Запада, возившийся вместе с отцом в его мастерской1.
“Я вырос среди трудолюбивых потомков поселенцев — ковбоев с американских Великих равнин", — заявил он, когда получил Нобелевскую премию2. Килби родился в небольшом городке Грейт-Бенд посреди Канзаса. Его отец был владельцем местной электрической компании. Летом на принадлежавшем семье “бьюике" они ездили к дальним генераторным установкам и, если что-то было неисправно, перебирали их деталь за деталью, выясняя, в чем дело. Однажды зимой, во время снежной бури, им пришлось воспользоваться любительским радиоприемником, чтобы поддерживать связь с районами, где была нарушена телефонная связь. Мальчик Килби пришел в восторг, осознав возможности подобных технологий. “Это случилось во время бурана, когда я, подросток, впервые увидел, — рассказывал Килби Т. Р. Риду из Washington Post, — что радио и вообще электроника могут по-настоящему влиять на жизнь людей, держать их в курсе происходящего, поддерживать между ними связь и давать надежду"3. Он выучился, получил лицензию радиолюбителя и все время совершенствовал свое радио с помощью деталей, которые ему удавалось раздобыть.
В Массачусетский технологический институт ему поступить не удалось, и он поехал в Университет Иллинойса. После нападения на Перл-Харбор, прервав занятия, Килби поступил в военноморские силы. Служил он в Индии на радиоремонтной базе, откуда совершал набеги в Калькутту, где на черном рынке покупал недостающие детали, чтобы в походной лаборатории изготавливать усовершенствованные приемники и передатчики. Он был добродушным парнем с широкой улыбкой, уживчивым и немногословным. От остальных Килби отличала неудержимая тяга к всевозможным изобретениям. Он бросался читать каждый новый опубликованный патент. “Читаешь все — это часть твоей работы, — говорил он. — Копишь и копишь разные мелочи в надежде, что когда-нибудь одна их миллионная часть окажется тебе полезной"4.
Его первым местом работы была фирма Centralab в Милуоки, изготавливавшая детали для электронных устройств. Там шли эксперименты по объединению элементов, используемых для слуховых аппаратов на единой керамической основе, чернового прототипа микрочипа. В 1952 году Centralab была одной из компаний, купившей за 25 тысяч долларов лицензию на производство транзисторов, и теперь выгодно использовала готовность Bell Labs поделиться знаниями. Килби прослушал в Bell Labs двухнедельный курс лекций. Вместе с десятком других слушателей, живших в отеле на Манхэттене, каждое утро на автобусе его привозили в Мюррей-Хилл. Им прочли углубленный курс по конструированию транзисторов, дали возможность поработать в лаборатории и посетить завод, изготавливающий транзисторы. Всем участникам был предоставлены три тома технической документации. Благодаря удивительной готовности Bell Labs дешево продавать лицензии на свои патенты и делиться информацией, именно там были заложены основы цифровой революции, хотя компания и не извлекла из этого максимальную выгоду.
Килби понимал: чтобы всегда быть в курсе того, как совершенствуются транзисторы, надо работать в более крупной компании. Обдумывая различные предложения, летом 1958 года он решил перейти в Texas Instruments, где ему предстояло работать с Пэтом Хаггерти и его блестящей командой, занимавшейся транзисторами под руководством Уиллиса Эдкока.
Согласно правилам, действовавшим в Texas Instruments, все сотрудники в июле одновременно уходили в отпуск на две недели. Поэтому, когда Килби, которому еще не полагался отпуск, появился в Далласе, в полупроводниковой лаборатории практически никого не было, и у него было время подумать о том, как еще, кроме как для изготовления транзисторов, можно использовать кремний.
Он знал, что кусочек кремния, в котором вообще нет примесей, работает как простое сопротивление. Он также понимал, что есть способ заставить p-n-переход в кремниевом образце действовать как емкость. Это значит, что в нем будет накапливаться небольшой электрический заряд. Фактически, обработав кремний по-разному, можно изготовить любой электронный компонент. Отсюда и появилась идея, названная впоследствии “идеей монолита”: все элементы можно сделать из одного монолитного куска кремния. А это значит, что отпадает необходимость скреплять отдельные элементы на монтажной панели. В июле 1958 года, за шесть месяцев до того, как сходные соображения были зафиксированы Нойсом, Килби оставил запись в своем лабораторном журнале. Это было всего одно предложение, которое будут цитировать, когда он получит Нобелевскую премию: “Следующие электронные компоненты можно сделать на одной плате: сопротивление, конденсатор, распределенный конденсатор, транзистор”. Затем он сделал несколько набросков. Из них было понятно, как сделать эти элементы, компонуя в одном кристалле кремния различные области, в которые примеси добавлены так, что они имеют разные свойства.
