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第32章 电子领域新革命——集成电路

集成电路的诞生,带来了电子领域的革命性的变革。以集成电路为基础开发的芯片构造了通信业,促进形成了多种个人、公司和国家之间即时信息交流的新方法。

在德州仪器崭新的半导体大楼中一个无人的实验室里,杰克·基尔比首次萌发了研制集成电路的想法。

1947年,贝尔电话实验室发明了晶体管,解决了真空管的问题。

但问题是这些部件要通过成千上万段线路手工焊接起来才能组成电路,昂贵而耗时,也不可靠,每个焊接点都有可能出现问题。

解决这个问题的困难在于要找到具有成本效益并且可靠的生产部件并将各部件连接起来的方法。

由美国陆军通信兵发起的微型模块计划就是一种解决方案的尝试。其设计理念是将所有部件制造成统一的尺寸和形状,将布线内置到部件内。模块可以相互咬合,形成电路,无需联线连接。

基尔比于1958年加入德州仪器公司时,公司正致力于微型模块计划。但是他认为微型模块不是解决问题的答案,它并没有解决复杂电路部件数目巨大这一基本问题。

因此基尔比开始寻找替代性解决方案。在其研究工作中他发现,半导体车间唯一可以以高成本效益制造的产品就是半导体。“通过进一步思考,我形成的结论是半导体就是真正全部所需的东西,尤其是电阻器和电容器(无源设备)可以用与有源设备(晶体管)相同的材料制造。另外我还意识到,既然所有部件都可以用同一块材料制造,那么这些部件可以先在同一块材料上就地制造,再相互连接,最终形成完整的电路。”这是1976年基尔比在其一篇名为“集成电路的发明”

的文章中所写到的内容。

基尔比于1958年7月开始记录并勾画出自己的这些想法。9月,他已经准备好对一个由一块半导体材料制造的实际集成电路进行演示。人们看到的是一个长条形锗,上面有突起的线路,粘到一个玻璃幻灯片上,设备较粗糙,但是当基尔比按动开关后,示波镜屏上显示的是连续不断的正弦曲线波纹。他的发明成功了,他解决了这个问题。

基尔比实现了一个大突破,但是业界的反应却充满疑虑。

集成电路通过1961年的为空军提供的首台使用硅芯片的电脑和1962年的民兵导弹等项目首次在军方市场赢得一席之地。人们意识到有必要制造一个“演示产品”,以广泛推广集成电路。于是,基尔比设计一个计算器,要与同代的大型电子机械台式计算器功能一样强大。

结果,基尔比与人合作共同设计制造的电子手提计算器成功地将集成电路推向商用化。

基尔比的集成电路的影响意义深远。没有它,今天的许多电子产品就无法开发出来。现代计算机产业基本上是由集成电路创造的,是集成电路创造了微型芯片,而正是芯片将过去的房间般大小的机器变成了今日的大批主机、微型计算机和个人电脑。为了纪念基尔比的发明,德州仪器公司将位于达拉斯的新研发中心以基尔比命名。

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