集成电路之父
2023-07-04
杰克·基尔比(1923年11月8日—2005年6月20日)是集成电路的两位发明者之一,1958年成功研制出世界上第一块集成电路,2000年因集成电路的发明被授予诺贝尔物理学奖。迄今为止,正全面改造人类的个人电脑、移動电话等3C产品,皆源于他的发明。
1923年11月8日,杰克·基尔比出生于美国密苏里州杰弗逊城的一个普通家庭。他的父亲是一位优秀的电气工程师,拥有一家小型电力公司。基尔比从小就怀着崇敬的心情看着爸爸在发电厂里捣鼓各种发电和输电设备,觉得非常好玩,他立志要像爸爸那样,成为一名电气工程师。
1941年,基尔比高中毕业。他本想进入美国最好的工学院——麻省理工学院,希望以后成为一名出色的工程师,可惜,他因3分之差与麻省理工学院失之交臂,只能进入父母的母校伊利诺伊大学。入学后不久,珍珠港事件爆发,基尔比应召入伍,在印缅战场待了数年,成了一名无线电通信设备维修员。
战争结束后,基尔比回到伊利诺伊大学,继续读电子工程专业。当时学校的许多教授曾是在战争中实际使用过雷达和无线电设备的军人,他们的动手操作能力很强,非常重视解决实际问题。教授们的工程思维对基尔比产生了很大的影响,所以他对当时的微型电路工艺非常了解。
24岁那年,基尔比大学毕业,获得了电子工程学士学位。正是在这一年,美国贝尔电话实验室发明了世界上第一个点接触型晶体管,这意味着基尔比在整个大学期间所学的主要知识——电子管技术等已然过时。
不过,即便使用当时最先进的晶体管,组装出来的设备仍然十分笨重,完全不适用于大规模应用,还有许多制造工艺问题需要解决。而且,当时晶体管的成本很高,很难普及。为此,基尔比怀着对晶体管技术的浓厚兴趣,就职于威斯康星州的中心实验室。在此期间,他掌握了当时最先进的印制电路工艺。更重要的是,他在这里完成了发明集成电路所需的准备工作。
随着时代的发展,微电子技术的概念迅速从科学理论转变成工程思维。集成电路呼之欲出,研制微型电路的梦想在基尔比的心中越来越强烈。1958年5月,基尔比跳槽到美国德州仪器公司。这家公司愿意支持他研究“电子器件微型化”,并答应给他提供足够的时间和不错的条件。
入职两个月,由于是新员工,基尔比不能像其他员工一样享受为期两周的夏天长假,于是坐在实验室里,苦苦思索着怎么实现构想中的方案。他发现,电路里的不同元件实际上是可以用相同材料来制造的,如果这些部件在同一块材料上制造,就可以节省很多空间。他选择半导体硅作为目标材料,用两周时间思考,最后将发明思路整理成只有5页的实验日志,还画出了相关设计图纸和工艺流程。基尔比的创意是利用单独的一块硅片做出完整的电路,如此便能将电路缩小到极致。同事们休假回来之后,基尔比将方案报告给上司,上司发现这是一个了不起的可行方案,迅速采纳了。
1958年9月12日,德州仪器公司的众多主管怀着激动而紧张的心情围住基尔比,见证了试验的成功。由此,世界上第一块集成电路板——也就是我们常说的芯片——诞生了。
随着科技的发展,芯片的计算速度越来越快,而体积却越来越小。现在,一块芯片往往不过指甲大小,却具有惊人的计算能力。我们熟悉的绝大多数电子产品和智能设备,无不依赖芯片,如计算机、手机、智能手表、智能眼镜、无人驾驶飞机等,芯片成为现代智能世界名副其实的“心脏”。
伟大的发明与人物,总会被历史牢记。2000年,基尔比因为发明集成电路而获得当年的诺贝尔物理学奖。这份殊荣,经过42年的检验显得愈发珍贵,更是整个人类对基尔比伟大发明的充分认可。