集成電路的發明

    第二次世界大戰是集成電路發明的重要起點，而在20世紀60年代的每蘇爭霸過程中，國際市場是美國集成電路的主要市場。其中，1962年，德州儀器為“民兵-I”型和“民兵-II”型導彈製導系統研製的22套集成電路，是其首次國防運用。次年，仙童半導體在142號項目“平面控制設備”(Surface Contolled Drvices)研製過程中，弗蘭克·萬拉斯(Frank M.Wanlass)和薩支唐·沙赫(Chihtang Sah)首次提出了互補式金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor,簡稱CMOS)技術，并在固態電路大會上確定了CMOS特徵――“靜態電源功率密度低，工作電源功率密度高，能夠形成高密度的場效應真空三極管邏輯電路”。如今，全求絕大部分的集成電路都是基於CMOS工藝開發的，但是萬拉斯當年在為CMOS申請專利後沒幾天便離開了仙童半導體，原因是仙童半導體宣布沒有確切實驗數據前不會採用CMOS技術。此後，美國無線電公司(Radio Corporation of America簡稱RCA)於1968年由亞伯 ·梅德溫(Albert Medwin)研發團隊成功開發了CMOS集成電路。此時，摩爾已提出了摩爾定律，而貝爾實驗室則已使用比較完善的硅外延平面工藝製造了大規模集成電路。

    在這個歷程中，肖克利實驗室的失敗與仙童半導體的成功，與兩者對技術的認知不同有關。“晶體管之父”肖克利為集成電路技術的發展奠定了基礎電子元器件的基石，但是在肖克利實驗室的開發中，電子元器件是相互獨立存在的，無法實現大規模的生產。仙童半導體在摸索中找到了辦法，赫爾尼帶領團隊將氧化物的平面保留在硅的頂部，實現了晶體管的大規模生產。

一開始，諾伊斯將其稱為“單片電路構想”。1959年1月23日，諾伊斯在日記中寫下了靈感：“把多種組件放在單一硅片上將能夠實現工藝流程中的組件內部連接，這樣體積和重量就會減小，價格也會降低。”在認真審視赫爾尼的平面技術後，諾伊斯認為該技術可以把晶體管不同區域精確地連接起來：只需要把細金屬絲佈在氧化物上，使組件和導線合成一體，所有的晶體管內部連接就可以在一次生產中實現。這便是集成電路的雛形。

    在諾伊斯的硅基集成電路生產工藝實現前，位於達拉斯的德州儀器公司在國防用小型計算機設備的研製需求下，已經由34歲的基爾比完成了人類歷史上第一塊集成電路樣品。兩者相比，基爾比在鍺芯片上研製集成電路，而諾伊斯則將眼光瞄準了硅基集成電路；基爾比採用堪比外科醫生的全手工工藝完成，而諾伊斯則實現了集成電路的工廠化流水線生產。

    從商業的角度看，諾伊斯的技術更為實用。不過，積爾比率先以“微型電路”申請了專利，諾伊斯的策略則是“用平面處理技術製造的集成電路”申請專利，這也引發德州儀器與仙童半導體之間曠日持久的專利權訴訟，直到1969年法院判決認為諾伊斯和基爾比均為集成電路的發明人，二人所申請的專利均有效：集成電路的發明專利授予了基爾比，關鍵的內部聯接技術則授予了諾伊斯。在此之前的1966年，諾伊斯和基爾比同時被富蘭克林學會授予了巴蘭丁獎章，積爾比被譽為“第一塊集成電路的發明家”，而諾伊斯則被認定“提出了適合於工業生產的集成電路理論”。2000年，基爾比因發明集成電路而獲諾貝爾物理學獎，諾貝爾將評審委員會對其的評價是“為現代信息技術奠定了基礎”。可惜的是，諾伊絲去世太早，與諾貝爾物理學獎擦肩而過。但是，諾伊斯發明集成電路的地點，後來被加州政府列入了歷史遺產。

    如今，人們對集成電路、半導體、芯片這幾個詞已耳熟能詳。從概念上看，半導體是指導電性能介於導體與決元體之間的材料，集成電路是利用半導體材料製成的規模化電路集合，而芯片則是由集成電路形成的產品。今天，芯片的運作已經無處不在，深刻改變著我們的生活和工作。