Изобретение интегральной схемы
Первая плоская монолитная интегральная схема (ИС) была продемонстрирована в 1960 году. Идея объединения электронных схем в единое устройство родилась, когда немецкий физик и инженер Вернер Якоби разработал и запатентовал первый известный интегральный транзисторный усилитель в 1949 году и британское радио инженер Джеффри Даммер предложил объединить множество стандартных электронных компонентов в монолитный полупроводниковый кристалл в 1952 году. Год спустя Харвик Джонсон подал патент на прототип микросхемы. Между 1953 и 1957 годами Сидни Дарлингтон и Ясуо Таруи ( Электротехническая лаборатория ) предложили аналогичные конструкции микросхем, в которых несколько транзисторов могли иметь общую активную область, но не было никакой электрической изоляции , отделяющей их друг от друга.
Эти идеи не могли быть реализованы в промышленности до тех пор, пока в конце 1958 года не произошел прорыв. Три человека из трех компаний США решили три фундаментальные проблемы, которые препятствовали производству интегральных схем. Джек Килби из Texas Instruments запатентовал принцип интеграции, создал первые прототипы микросхем и коммерциализировал их. Изобретением Килби была гибридная интегральная схема (гибридная ИС), а не монолитная интегральная схема (монолитная ИС). [1] В период с конца 1958 по начало 1959 года Курт Леховец из Sprague Electric Company разработал способ электрической изоляции компонентов полупроводникового кристалла с использованием изоляции p–n-перехода .
Первый монолитный чип был изобретен Робертом Нойсом из Fairchild Semiconductor . [2] [3] Он изобрел способ соединения компонентов ИС (металлизация алюминия) и предложил улучшенный вариант изоляции на основе планарной технологии, разработанной Жаном Эрни . 27 сентября 1960 года, используя идеи Нойса и Эрни, группа Джея Ласта из Fairchild Semiconductor создала первую действующую полупроводниковую ИС. Компания Texas Instruments, владевшая патентом на изобретение Килби, начала патентную войну, которая была урегулирована в 1966 году соглашением о перекрестном лицензировании.
Нет единого мнения о том, кто изобрел ИС. Американская пресса 1960-х годов назвала имена четырех человек: Килби, Леговец, Нойс и Эрни; в 1970-х годах список сократился до Килби и Нойса. Килби был удостоен Нобелевской премии по физике 2000 года «за вклад в изобретение интегральной схемы». [4] В 2000-е годы историки Лесли Берлин , [а] Бо Лойек [б] и Арджун Саксена [с] восстановил идею нескольких изобретателей микросхем и пересмотрел вклад Килби. Современные микросхемы основаны на монолитной микросхеме Нойса. [2] [3] а не гибридная микросхема Килби. [1]
Предварительные условия [ править ]
В ожидании прорыва [ править ]
Во время и сразу после Второй мировой войны было замечено явление, получившее название «тирания чисел», то есть некоторые вычислительные устройства достигли уровня сложности, при котором потери от сбоев и простоев превысили ожидаемую выгоду. [7] Каждый Боинг B-29 (принятый на вооружение в 1944 году) нес 300–1000 электронных ламп и десятки тысяч пассивных компонентов. [д] Число электронных ламп достигло тысяч в современных компьютерах и более 17 000 в ЭНИАКе (1946 г.). [и] Каждый дополнительный компонент снижал надежность устройства и удлинял время устранения неполадок. [7] Традиционная электроника зашла в тупик, и дальнейшее развитие электронных устройств потребовало сокращения количества их компонентов.
Изобретение первого транзистора в 1947 году привело к ожиданию новой технологической революции. Писатели-фантасты и журналисты возвещали скорое появление «разумных машин» и роботизацию всех сторон жизни. [12] Хотя транзисторы действительно уменьшали размеры и энергопотребление, они не могли решить проблему надежности сложных электронных устройств. Напротив, плотная упаковка компонентов в небольших устройствах затрудняла их ремонт. [7] Хотя надежность дискретных компонентов была доведена до теоретического предела в 1950-х годах, улучшений в соединениях между компонентами не произошло. [13]
Идея интеграции [ править ]
Ранние разработки интегральных схем восходят к 1949 году, когда немецкий инженер Вернер Якоби ( Siemens AG ) [14] подала патент на полупроводниковое усилительное устройство, подобное интегральной схеме. [15] показаны пять транзисторов на общей подложке в трехкаскадном усилителе , где два транзистора работают «вверх ногами» в качестве преобразователя импеданса. Якоби описал небольшие и дешевые слуховые аппараты как типичное промышленное применение своего патента. О немедленном коммерческом использовании его патента не сообщалось.
7 мая 1952 года британский радиоинженер Джеффри Даммер в публичном выступлении в Вашингтоне сформулировал идею интеграции:
С появлением транзисторов и вообще с появлением полупроводников стало возможным представлять электронное оборудование в виде цельного блока без соединительных проводов. Блок может состоять из слоев изоляционных, проводящих, выпрямляющих и усиливающих материалов, при этом электрические функции соединяются путем вырезания участков различных слоев. [16] [17]
Позднее Даммер прославился как «пророк интегральных схем», но не как их изобретатель. В 1956 году он изготовил прототип микросхемы методом выращивания из расплава. [16] но его работа была признана Министерством обороны Великобритании непрактичной из-за высокой стоимости и худших параметров ИС по сравнению с дискретными устройствами. [18]
В мае 1952 года Сидни Дарлингтон подал в США заявку на патент на структуру с двумя или тремя транзисторами, интегрированными в один кристалл, в различных конфигурациях; В октябре 1952 года Бернард Оливер подал заявку на патент на способ изготовления трех электрически связанных планарных транзисторов на одном полупроводниковом кристалле. [19] [20]
21 мая 1953 года Харвик Джонсон подал заявку на патент на метод формирования различных электронных компонентов — транзисторов, резисторов, сосредоточенных и распределенных емкостей — на одном кристалле. Джонсон описал три способа создания интегрированного однотранзисторного генератора. Все они использовали узкую полоску полупроводника с биполярным транзистором на одном конце и различались способами изготовления транзистора. Полоса действовала как серия резисторов; конденсаторы с сосредоточенными параметрами были сформированы путем плавления, тогда как pn-переходы с обратным смещением действовали как распределенные конденсаторы. [21] Джонсон не предложил технологического процесса, и неизвестно, создал ли он реальное устройство. В 1959 году вариант его предложения был реализован и запатентован Джеком Килби. [19]
В 1957 году Ясуо Таруи в MITI электротехнической лаборатории недалеко от Токио изготовил « квадрапольный » транзистор — разновидность униполярного ( полевого транзистора ) и биполярного переходного транзистора на одном чипе . Эти ранние устройства имели конструкцию, в которой несколько транзисторов могли иметь общую активную область, но не было электрической изоляции, отделяющей их друг от друга. [22]
Функциональная электроника [ править ]
Ведущие компании электроники США ( Bell Labs , IBM , RCA и General Electric ) искали решение «тирании чисел» в разработке дискретных компонентов, реализующих заданную функцию с минимальным количеством присоединенных пассивных элементов. [23] В эпоху электронных ламп такой подход позволял снизить стоимость схемы за счет ее рабочей частоты. Например, ячейка памяти 1940-х годов состояла из двух триодов и дюжины пассивных компонентов и работала на частотах до 200 кГц. Отклик МГц может быть достигнут с помощью двух пентодов и шести диодов на ячейку. Эту ячейку можно было заменить одним тиратроном с нагрузочным резистором и входным конденсатором, но рабочая частота такой схемы не превышала нескольких кГц. [24]
В 1952 году Джуэлл Джеймс Эберс из Bell Labs разработал прототип твердотельного аналога тиратрона — четырёхслойного транзистора, или тиристора . [25] Уильям Шокли упростил его конструкцию до двухвыводного «четырехслойного диода» ( диод Шокли ) и предпринял попытку его промышленного производства. [26] Шокли надеялся, что новое устройство заменит поляризованное реле на телефонных станциях ; [27] однако надежность диодов Шокли была неприемлемо низкой, и его компания пришла в упадок.
Одновременно работы над тиристорными схемами велись в Bell Labs, IBM и RCA. Ян Манро Росс и Л. Артур Д'Асаро (Bell Labs) экспериментировали с ячейками памяти на основе тиристоров. [28] Джо Лог и Рик Дилл (IBM) создавали счетчики на основе однопереходных транзисторов. [29] Дж. Торкель Уоллмарк и Харвик Джонсон (RCA) использовали как тиристоры, так и полевые транзисторы . Работы 1955–1958 гг. с использованием германиевых тиристоров оказались безрезультатными. [30] Лишь летом 1959 года, после того как изобретения Килби, Леговца и Эрни стали публично известны, Д'Асаро сообщил об оперативном регистре сдвига на основе кремниевых тиристоров. В этом регистре один кристалл, содержащий четыре тиристора, заменил восемь транзисторов, 26 диодов и 27 резисторов. Площадь каждого тиристора составляла от 0,2 до 0,4 мм. 2 , толщиной около 0,1 мм. Элементы схемы изолировались путем травления глубоких канавок. [28] [31]
С точки зрения сторонников функциональной электроники полупроводниковой эры, их подход позволил обойти фундаментальные проблемы полупроводниковой технологии. [28] Неудачи Шокли, Росса и Уоллмарка доказали ошибочность этого подхода: массовому производству функциональных устройств препятствовали технологические барьеры. [29]
Кремниевая технология [ править ]
Ранние транзисторы были сделаны из германия . К середине 1950-х годов его заменил кремний , который мог работать при более высоких температурах. В 1954 году Гордон Кидд Тил из Texas Instruments изготовил первый кремниевый транзистор, который стал коммерческим в 1955 году. [32] Также в 1954 году Фуллер и Дитценбергер опубликовали фундаментальное исследование диффузии в кремнии, а Шокли предложил использовать эту технологию для формирования pn-переходов с заданным профилем концентрации примесей. [33]
В начале 1955 года Карл Фрош из Bell Labs разработал мокрое окисление кремния, а в следующие два года Фрош, Молл, Фуллер и Холоньяк продолжили его исследования. [34] [35] Позже, в 1958 году, Фрош и Линкольн Дерик предположили, что слои оксида кремния могут защищать поверхности кремния во время процессов диффузии и могут использоваться для диффузионной маскировки. [36] [37] Это случайное открытие выявило второе фундаментальное преимущество кремния перед германием: в отличие от оксидов германия «мокрый» кремнезем является физически прочным и химически инертным электроизолятором.
Пассивация поверхности [ править ]
Пассивация поверхности — процесс, при котором поверхность полупроводника становится инертной и не меняет свойства полупроводника в результате взаимодействия с воздухом или другими материалами, контактирующими с поверхностью или краем кристалла, — был впервые разработан Мохамедом Аталлой в Bell Labs. , [38] [39] в 1957 году. [40] [41] [42] Аталла обнаружил, что образование термически выращенного диоксида кремния ( SiO
2 ) слой значительно снизил концентрацию электронных состояний на поверхности кремния , [39] и открыл важное качество SiO
2 и для сохранения электрических характеристик p–n-переходов предотвращения ухудшения этих электрических характеристик под воздействием газовой окружающей среды. [43] Он обнаружил, что слои оксида кремния можно использовать для электрической стабилизации кремниевых поверхностей. [36] Он разработал процесс пассивации поверхности, новый метод изготовления полупроводниковых устройств , который включает покрытие кремниевой пластины изолирующим слоем оксида кремния, чтобы электричество могло надежно проникать в проводящий кремний ниже. Вырастив слой диоксида кремния поверх кремниевой пластины, Аталла смогла преодолеть поверхностные состояния , которые не позволяли электричеству достигать полупроводникового слоя. [38] [44]
На собрании Электрохимического общества в 1958 году Аталла представил доклад о пассивации поверхности pn-переходов термическим окислением , основанный на его записках 1957 года: [40] и продемонстрировали пассивирующее действие диоксида кремния на поверхность кремния. [42] Это была первая демонстрация, показавшая, что высококачественные изолирующие пленки из диоксида кремния можно выращивать термически на поверхности кремния для защиты лежащих в их основе кремниевых диодов и транзисторов с pn-переходом. [45] К середине 1960-х годов технология окисления кремниевых поверхностей, разработанная Аталлой, использовалась для изготовления практически всех интегральных схем и кремниевых устройств. [46]
Планарный процесс [ править ]
Жан Эрни присутствовал на том же собрании Электрохимического общества в 1958 году и был заинтригован презентацией Мохамеда Аталлы о процессе пассивации поверхности. Однажды утром Эрни пришла в голову «планарная идея», размышляя об устройстве Аталлы. [40] Воспользовавшись пассивирующим действием диоксида кремния на поверхность кремния, Эрни предложил создавать транзисторы, защищенные слоем диоксида кремния. [40] Это привело к первой успешной реализации технологии пассивации кремниевых транзисторов Аталлы-Танненбаума-Шейбнера термическим оксидом. [47]
Жан Эрни первым предложил планарную технологию биполярных транзисторов. При этом все pn-переходы были покрыты защитным слоем, что должно значительно повысить надежность. Однако в то время это предложение считалось технически невозможным. Для формирования эмиттера npn-транзистора требовалась диффузия фосфора, и работы Фроша предположили, что SiO 2 не блокирует такую диффузию. [48] В марте 1959 года Чи-Танг Сах , бывший коллега Эрни, указал Эрни и Нойсу на ошибку в выводах Фроша. Фрош использовал тонкий слой оксида, тогда как эксперименты 1957–1958 годов показали, что толстый слой оксида может остановить диффузию фосфора. [49]
Вооружившись вышеуказанными знаниями, к 12 марта 1959 года Эрни изготовил первый прототип планарного транзистора . [50] а 1 мая 1959 г. подал заявку на патент на изобретение плоского процесса. [48] В апреле 1960 года Fairchild выпустила планарный транзистор 2N1613. [51] и к октябрю 1960 года полностью отказались от технологии меза-транзисторов. [52] К середине 1960-х годов планарный процесс стал основной технологией производства транзисторов и монолитных интегральных схем. [53]
Три проблемы микроэлектроники [ править ]
Созданию интегральной схемы препятствовали три фундаментальные проблемы, которые были сформулированы Уоллмарком в 1958 году: [54]
- Интеграция. В 1958 году не было возможности сформировать множество различных электронных компонентов в одном полупроводниковом кристалле. Легирование не подходило для микросхем, а новейшая технология Mesa имела серьезные проблемы с надежностью.
- Изоляция. Технологии электрической изоляции компонентов на одном полупроводниковом кристалле не существовало.
- Связь. Не существовало эффективного способа создания электрических соединений между компонентами ИС, за исключением чрезвычайно дорогого и трудоемкого соединения с использованием золотых проводов.
Так получилось, что три разные компании владели ключевыми патентами на каждую из этих проблем. Компания Sprague Electric решила не заниматься разработкой микросхем, Texas Instruments ограничилась неполным набором технологий, и только Fairchild Semiconductor объединила все технологии, необходимые для коммерческого производства монолитных микросхем.
Интеграция Джека Килби [ править ]
Килби Гибридная микросхема
В мае 1958 года в компании Texas Instruments начал работать Джек Килби, опытный радиоинженер и ветеран Второй мировой войны. [55] [56] [57] Поначалу у него не было конкретных задач, и ему нужно было найти себе подходящую тему в общем направлении «миниатюризации». [56] У него был шанс либо найти радикально новое направление исследований, либо влиться в многомиллионный проект по производству военных схем. [55] Летом 1958 года Килби сформулировал три особенности интеграции:
- Единственное, что может успешно производить полупроводниковая компания, — это полупроводники.
- Все элементы схемы, включая резисторы и конденсаторы, могут быть изготовлены из полупроводника.
- Все компоненты схемы можно сформировать на одном полупроводниковом кристалле, добавив лишь межсоединения.
28 августа 1958 года Килби собрал первый прототип микросхемы с использованием дискретных компонентов и получил одобрение на ее реализацию на одном кристалле. У него был доступ к технологиям, позволяющим формировать меза-транзисторы, меза-диоды и конденсаторы на основе pn-переходов на германиевом (но не кремниевом) чипе, а основной материал чипа можно было использовать для резисторов. [55] Стандартный чип Texas Instruments для производства 25 (5×5) меза-транзисторов имел размеры 10×10 мм. Килби разрезал его на пятитранзисторные полоски размером 10х1,6 мм, но в дальнейшем использовал их не более двух. [58] [59] 12 сентября он представил первый прототип ИС. [55] который представлял собой однотранзисторный генератор с распределенной RC-обратной связью, повторяющий идею и схему патента Джонсона 1953 года. [17] 19 сентября он изготовил второй прототип — двухтранзисторный триггер. [60] Он описал эти микросхемы, ссылаясь на патент Джонсона, в своем патенте США № 3,138,743 .
В период с февраля по май 1959 года Килби подал ряд заявок: патент США 3 072 832 , патент США 3 138 743 , патент США 3 138 744 , патент США 3 115 581 и патент США 3 261 081 . [61] По словам Арджуна Саксены, дата подачи заявки на ключевой патент 3 138 743 неизвестна: хотя в патенте и книге Килби она установлена на 6 февраля 1959 года, [62] это не могло быть подтверждено архивами заявок федерального патентного ведомства. Он предположил, что первоначальная заявка была подана 6 февраля и потеряна, а (сохранившаяся) повторная подача была получена патентным ведомством 6 мая 1959 года - в ту же дату, что и заявки на патенты 3 072 832 и 3 138 744. [63] Компания Texas Instruments представила публике изобретения Килби 6 марта 1959 года. [64]
Ни один из этих патентов не решал проблему изоляции и соединения — компоненты были разделены прорезями на чипе и соединены золотыми проводами. [58] Таким образом, эти микросхемы были гибридного, а не монолитного типа. [65] Однако Килби продемонстрировал, что на одном кристалле можно сформировать различные элементы схемы: активные компоненты, резисторы, конденсаторы и даже небольшие индуктивности. [58]
Попытки коммерциализации
Осенью 1958 года компания Texas Instruments представила военным заказчикам еще не запатентованную идею Kilby. [55] Хотя большинство подразделений отвергли ее как несоответствующую существующим концепциям, ВВС США решили, что эта технология соответствует их программе молекулярной электроники. [55] [67] и заказал производство прототипов микросхем, которые Килби назвал «функциональными электронными блоками». [68] Компания Westinghouse добавила эпитаксию к технологии Texas Instruments и в январе 1960 года получила отдельный заказ от вооруженных сил США. [69]
В апреле 1960 года компания Texas Instruments анонсировала мультивибратор № 502 как первую в мире интегральную схему, доступную на рынке. Компания заверила, что, в отличие от конкурентов, они фактически продают свою продукцию по цене 450 долларов США за единицу или 300 долларов США за партии, превышающие 100 единиц. [68] Однако продажи начались только летом 1961 года, а цена оказалась выше заявленной. [70] Схема №502 содержала два транзистора, четыре диода, шесть резисторов и два конденсатора и повторяла традиционную дискретную схему. [71] Устройство содержало две полоски Si длиной 5 мм внутри металлокерамического корпуса. [71] Одна полоска содержала входные конденсаторы; в другом размещались меза-транзисторы и диоды, а его рифленый корпус использовался в качестве шести резисторов. Золотые провода выполняли роль межсоединений. [72]
В октябре 1961 года компания Texas Instruments построила для ВВС демонстрационный «молекулярный компьютер» с 300-битной памятью. [73] [74] Коллега Килби Харви Крагон упаковал этот компьютер в объём чуть больше 100 см. 3 , используя 587 микросхем для замены около 8500 транзисторов и других компонентов, которые потребуются для выполнения эквивалентной функции. [73] В декабре 1961 года ВВС приняли первое аналоговое устройство, созданное в рамках программы молекулярной электроники, — радиоприемник. [69] Здесь используются дорогостоящие микросхемы, в которых меньше 10–12 компонентов и высокий процент вышедших из строя устройств. Это породило мнение, что ИС могут оправдать себя только для аэрокосмических приложений. [75] Однако аэрокосмическая промышленность отвергла эти микросхемы из-за низкой радиационной стойкости их меза-транзисторов. [68]
Изоляция pn-переходом [ править ]
Решение Курта Леговца [ править ]
В конце 1958 года Курт Леговец, учёный, работавший в Sprague Electric Company, посетил семинар в Принстоне, где Уоллмарк изложил своё видение фундаментальных проблем микроэлектроники. На обратном пути в Массачусетс Леговек нашел простое решение проблемы изоляции с использованием pn-перехода: [76]
Хорошо известно, что pn-переход имеет высокий импеданс по отношению к электрическому току, особенно если он смещен в так называемом направлении блокировки или вообще не приложено смещение. Следовательно, любая желаемая степень электрической изоляции между двумя компонентами, собранными на одном и том же слое, может быть достигнута за счет наличия достаточно большого количества pn-переходов последовательно между двумя полупроводниковыми областями, на которых собраны указанные компоненты. Для большинства схем от одного до трех соединений будет достаточно...
Леговец проверил свою идею, используя технологии изготовления транзисторов, имевшиеся в Спраге. Его устройство представляло собой линейную структуру размером 2,2×0,5×0,1 мм, которая была разделена на изолированные ячейки n-типа (базы будущих транзисторов) pn-переходами. Слои и переходы образовались за счет роста из расплава. Тип проводимости определялся скоростью вытягивания кристалла: слой р-типа, богатый индием, формировался с низкой скоростью, а слой n-типа, богатый мышьяком, - с высокой скоростью. Коллекторы и эмиттеры транзисторов были созданы путем сварки индиевых шариков. Все электрические соединения выполнялись вручную с использованием золотых проводов. [77]
Руководство «Спрага» не проявило интереса к изобретению Леговца. Тем не менее 22 апреля 1959 года он за свой счет подал заявку на патент, а затем на два года покинул США. Из-за этого отстранения Гордон Мур пришел к выводу, что Леговца не следует считать изобретателем интегральной схемы. [78]
Решение Роберта Нойса [ править ]
14 января 1959 года Жан Эрни представил свою последнюю версию плоского процесса Роберту Нойсу и патентному поверенному Джону Раллзе из Fairchild Semiconductor. [79] [80] Памятка Эрни об этом событии легла в основу заявки на патент на изобретение планарного процесса , поданной в мае 1959 года и реализованной в патенте США 3025589 (планарный процесс) и патенте США 3064167 (планарный транзистор). [81] 20 января 1959 года менеджеры Fairchild встретились с Эдвардом Кеонджианом, разработчиком бортового компьютера ракеты «Атлас», чтобы обсудить совместную разработку гибридных цифровых микросхем для его компьютера. [82] Эти события, вероятно, заставили Роберта Нойса вернуться к идее интеграции. [83]
23 января 1959 года Нойс задокументировал свое видение планарной интегральной схемы, по сути заново изобретая идеи Килби и Леговца на основе планарного процесса Эрни. [84] Нойс заявил в 1976 году, что в январе 1959 года он не знал о работе Леговца. [85]
В качестве примера Нойс описал интегратор, который он обсуждал с Кеонджяном. [84] [86] Транзисторы, диоды и резисторы этого гипотетического устройства были изолированы друг от друга pn-переходами, но иначе, чем в решении Леговека. Нойс рассматривал процесс производства микросхем следующим образом. Все должно начинаться с чипа из собственного (нелегированного) кремния с высоким сопротивлением, пассивированного оксидным слоем. Целью первого этапа фотолитографии является открытие окон, соответствующих запланированным устройствам, и диффузия примесей для создания «ям» с низким сопротивлением по всей толщине чипа. Затем внутри этих колодцев формируются традиционные планарные устройства. [87] В отличие от решения Леговца, этот подход создавал двумерные структуры и помещал на кристалл потенциально неограниченное количество устройств.
Сформулировав свою идею, Нойс отложил ее на несколько месяцев из-за неотложных дел компании и вернулся к ней только к марту 1959 года. [88] Ему потребовалось шесть месяцев, чтобы подготовить заявку на патент, которая затем была отклонена Патентным ведомством США, поскольку они уже получили заявку от Леговца. [89] Нойс пересмотрел свою заявку и в 1964 году получил патент США № 3 150 299 и патент США 3 117 260 . [90] [87]
Изобретение металлизации [ править ]
В начале 1959 года Нойс решил еще одну важную проблему — проблему межсоединений, препятствовавшую массовому производству микросхем. [91] По словам коллег из предательской восьмерки, его идея была самоочевидной: естественно, пассивирующий оксидный слой образует естественный барьер между чипом и слоем металлизации. [92] По словам Тернера Хэсти, который работал с Килби и Нойсом, Нойс планировал сделать микроэлектронные патенты Fairchild доступными широкому кругу компаний, подобно Bell Labs, которые в 1951–1952 годах выпустили свои транзисторные технологии. [93]
Нойс подал заявку 30 июля 1959 года и 25 апреля 1961 года получил патент США № 2 981 877 . Согласно патенту, изобретение заключалось в сохранении оксидного слоя, отделяющего слой металлизации от скола (за исключением участков контактного окна), и в нанесении слоя металла так, чтобы он прочно прикреплялся к оксиду. Метод осаждения еще не был известен, и предложения Нойса включали вакуумное осаждение алюминия через маску и нанесение сплошного слоя с последующей фотолитографией и травлением излишков металла. По мнению Саксены, патент Нойса, при всех его недостатках, точно отражает основы современных технологий ИС. [94]
В своем патенте Килби также упоминает использование слоя металлизации. Однако Килби предпочитал толстые слои покрытия из различных металлов (алюминия, меди или золота, легированного сурьмой) и монооксида кремния вместо диоксида. Эти идеи не были приняты при производстве микросхем. [95]
Первые монолитные интегральные схемы [ править ]
В августе 1959 года Нойс сформировал в Fairchild группу по разработке интегральных схем. [96] 26 мая 1960 года эта группа под руководством Джея Ласта создала первую планарную интегральную схему. Этот прототип не был монолитным – две пары его транзисторов были изолированы путем вырезания паза на чипе. [97] по патенту Ласта. [98] Начальные этапы производства повторяли планарный процесс Эрни. Затем кристалл толщиной 80 микрон приклеивался лицевой стороной вниз к стеклянной подложке и на обратной поверхности проводилась дополнительная фотолитография. Глубокое травление создало канавку до передней поверхности. Затем тыльную поверхность покрывали эпоксидной смолой и отделяли чип от стеклянной подложки. [99]
В августе 1960 года Ласт приступил к работе над вторым прототипом, используя изоляцию pn-переходом, предложенную Нойсом. Роберт Норман разработал триггерную схему на четырех транзисторах и пяти резисторах, а Иси Хаас и Лайонел Каттнер разработали процесс диффузии бора для формирования изолирующих областей. Первое работоспособное устройство было испытано 27 сентября 1960 года — это была первая планарная и монолитная интегральная схема. [97]
Fairchild Semiconductor не осознавала важности этой работы. Вице-президент по маркетингу считал, что Ласт растрачивает ресурсы компании и что проект следует закрыть. [100] В январе 1961 года Ласт, Эрни и их коллеги из «предательской восьмерки» Кляйнер и Робертс покинули Fairchild и возглавили Amelco. Дэвид Эллисон, Лайонел Каттнер и некоторые другие технологи покинули Fairchild, чтобы основать прямого конкурента — компанию Signetics . [101]
Первый заказ на закупку интегральных схем включал 64 логических элемента по 1000 долларов каждый, при этом образцы предложенной упаковки были доставлены в Массачусетский технологический институт в 1960 году, а 64 интегральные схемы Texas Instruments - в 1962 году. [102]
Несмотря на уход ведущих ученых и инженеров, в марте 1961 года Fairchild анонсировала свою первую коммерческую серию ИС под названием «Micrologic», а затем потратила год на создание семейства логических ИС. [97] К тому времени микросхемы уже производились их конкурентами. Компания Texas Instruments отказалась от разработок ИС Килби и получила контракт на серию планарных ИС для космических спутников, а затем и на баллистические ракеты LGM-30 Minuteman . [74]
Программа НАСА «Аполлон» была крупнейшим потребителем интегральных схем в период с 1961 по 1965 год. [102]
Если микросхемы бортовых компьютеров космического корабля «Аполлон» были разработаны компанией Fairchild, то большую их часть произвели компании Raytheon и Philco Ford . [103] [74] Каждый из этих компьютеров содержал около 5000 стандартных логических микросхем. [103] а в ходе их производства цена на микросхему упала с 1000 долларов США до 20–30 долларов США. Таким образом, НАСА и Пентагон подготовили почву для рынка невоенных микросхем. [104] Первые монолитные интегральные схемы, включая все логические микросхемы в управляющем компьютере Apollo ИЛИ-НЕ с 3 входами , представляли собой резисторно-транзисторные логические элементы .
Резисторно-транзисторная логика первых микросхем Fairchild и Texas Instruments была уязвима к электромагнитным помехам, поэтому в 1964 году обе компании заменили ее диодно-транзисторной логикой [91]. Signetics выпустила диодно-транзисторное семейство Utilogic еще в 1962 году, но с расширением производства отстала от Fairchild и Texas Instruments. Fairchild была лидером по количеству проданных микросхем в 1961–1965 годах, но по выручке лидировала Texas Instruments: 32% рынка микросхем в 1964 году по сравнению с 18% у Fairchild. [105]
Интегральные схемы ТТЛ [ править ]
Вышеуказанные логические ИС были построены из стандартных компонентов, размеры и конфигурация которых определялись технологическим процессом, а все диоды и транзисторы в одной ИС были однотипными. [106] Использование различных типов транзисторов было впервые предложено Томом Лонгом из Сильвании в 1961–1962 годах.
В 1961 году транзисторно-транзисторную логику изобрел Джеймс Л. Бьюи (ТТЛ) . [107] В конце 1962 года Sylvania выпустила первое семейство микросхем транзисторно-транзисторной логики (TTL), которое имело коммерческий успех. [108] Боб Видлар из Fairchild совершил аналогичный прорыв в 1964–1965 годах в области аналоговых ИС (операционных усилителей). [109] TTL стал доминирующей технологией ИС в период с 1970-х по начало 1980-х годов. [107]
Интегральная схема МОП [ править ]
MOSFET Давоном (металлооксидно-кремниевый полевой транзистор), также известный как МОП-транзистор, был изобретен Мохамедом Аталлой и Кангом в Bell Labs в 1959 году. [110] MOSFET позволил создавать интегральные схемы высокой плотности . [111] Почти все современные ИС представляют собой интегральные схемы металл-оксид-полупроводник (МОП), построенные на основе МОП-транзисторов (полевых транзисторов металл-оксид-кремний). [112] Самой ранней экспериментальной МОП-ИС, которая была изготовлена, была 16-транзисторная микросхема, созданная Фредом Хейманом и Стивеном Хофштейном в RCA в 1962 году. [113]
Позже компания General Microelectronics представила первую коммерческую интегральную схему МОП в 1964 году. [114] на 120 транзисторов, сдвиговый регистр разработанный Робертом Норманом. [113] С тех пор MOSFET стал наиболее важным компонентом устройства в современных микросхемах. [112]
войны 1962–1966 Патентные . гг
В 1959–1961 годах, когда Texas Instruments и Westinghouse параллельно работали над авиационной «молекулярной электроникой», их соревнование носило дружеский характер. Ситуация изменилась в 1962 году, когда компания Texas Instruments начала рьяно преследовать реальных и мнимых нарушителей своих патентов и получила прозвище «Юридическая фирма Далласа». [115] и «полупроводниковые ковбои». [116] Этому примеру последовали и некоторые другие компании. [115] Тем не менее, индустрия ИС продолжала развиваться, несмотря на патентные споры. [117] В начале 1960-х годов Апелляционный суд США постановил, что Нойс был изобретателем монолитной интегральной схемы, основанной на адгезионного оксида и изоляции переходов . технологиях [118]
- Texas Instruments против Westinghouse
- В 1962–1963 годах, когда эти компании перешли на планарный процесс, инженер Westinghouse Хун-Чанг Линь изобрел латеральный транзистор. В обычном планарном процессе все транзисторы имеют один и тот же тип проводимости, обычно npn, тогда как изобретение Линя позволило создать транзисторы npn и pnp на одном кристалле. [119] Военные заказы, которых ожидала Texas Instruments, поступили в Westinghouse. TI возбудила дело, которое было урегулировано во внесудебном порядке. [120]
- Texas Instruments v. Sprague
- 10 апреля 1962 года Леговец получил патент на изоляцию pn-переходом. Компания Texas Instruments немедленно подала иск в суд, утверждая, что проблема изоляции была решена в их предыдущем патенте, поданном Килби. Роберт Спрэг, основатель компании Sprague, считал дело безнадежным и собирался отказаться от патентных прав, в обратном убедился Леговец. Четыре года спустя компания Texas Instruments провела в Далласе арбитражное слушание с демонстрацией изобретений Килби и показаниями экспертов. Однако Леговец убедительно доказал, что Килби не упоминал об изоляции компонентов. Его приоритет в отношении патента на изоляцию был окончательно признан в апреле 1966 года. [121]
- Raytheon против Fairchild
- 20 мая 1962 года Жан Эрни, уже покинувший Fairchild, получил первый патент на планарную технологию. Компания Raytheon посчитала, что Хорни повторил патент, принадлежащий Жюлю Эндрюсу и компании Raytheon, и подала иск в суд. Несмотря на схожесть процессов фотолитографии, диффузии и травления, подход Эндрюса имел фундаментальный недостаток: он включал полное удаление оксидного слоя после каждой диффузии. Напротив, в процессе Эрни «грязный» оксид сохранялся. Raytheon отозвала свой иск и получила лицензию от Fairchild. [81]
- Хьюз против Фэйрчайлда
- Hughes Aircraft подала в суд на Fairchild, утверждая, что их исследователи разработали процесс Хорни раньше. По мнению юристов Fairchild, это дело было безосновательным, но могло занять несколько лет, в течение которых Fairchild не сможет продать лицензию процессу Хорни. Поэтому Fairchild решила урегулировать спор с Хьюзом во внесудебном порядке. Хьюз приобрел права на один из семнадцати пунктов патента Хорни, а затем обменял его на небольшой процент будущих лицензионных доходов Fairchild. [81]
- Texas Instruments против Fairchild
- В своих юридических войнах Texas Instruments сосредоточилась на своем крупнейшем и наиболее технологически продвинутом конкуренте Fairchild Semiconductor. Их дела препятствовали не производству в Fairchild, а продаже лицензий на их технологии. К 1965 году планарная технология Fairchild стала отраслевым стандартом, но лицензии на патенты Хорни и Нойса приобрели менее десяти производителей, а механизмов для продолжения нелицензионного производства не существовало. [117] Точно так же ключевые патенты Килби не приносили дохода Texas Instruments. В 1964 году патентный арбитраж предоставил компании Texas Instruments права на четыре из пяти ключевых положений оспариваемых патентов: [122] но обе компании обжаловали это решение. [123] Судебный процесс мог продолжаться годами, если бы не поражение Texas Instruments в споре со Спрэгом в апреле 1966 года. Texas Instruments осознала, что не может претендовать на приоритет всего набора ключевых патентов на ИС, и потеряла интерес к патентной войне. [124] Летом 1966 года [123] Texas Instruments и Fairchild договорились о взаимном признании патентов и перекрестном лицензировании ключевых патентов; в 1967 году к ним присоединился Спраг. [124]
- Япония против Фэйрчайлда
- В начале 1960-х годов компании Fairchild и Texas Instruments пытались наладить производство микросхем в Японии, но им противостояло Министерство международной торговли и промышленности Японии (MITI). В 1962 году MITI запретило Fairchild дальнейшие инвестиции в фабрику, которую они уже приобрели в Японии, а Нойс попытался выйти на японский рынок через корпорацию NEC. [125] В 1963 году руководство NEC выдвинуло Fairchild на крайне выгодные для Японии условия лицензирования, сильно ограничив продажи Fairchild на японском рынке. [126] Лишь после заключения сделки Нойс узнал, что президент NEC также возглавлял комитет MITI, блокировавший сделки Fairchild. [127]
- Япония против Texas Instruments
- В 1963 году, несмотря на негативный опыт с NEC и Sony, Texas Instruments попыталась наладить свое производство в Японии. [128] В течение двух лет MITI не давало однозначного ответа на запрос, а в 1965 году Texas Instruments в ответ пригрозила эмбарго на импорт электронного оборудования, нарушающего их патенты. Эта акция поразила Sony в 1966 году и Sharp в 1967 году. [129] что побудило MITI тайно искать японского партнера для Texas Instruments. MITI заблокировала переговоры между Texas Instruments и Mitsubishi (владельцем Sharp) и убедила Акио Мориту заключить сделку с Texas Instruments «ради будущего японской промышленности». [130] Несмотря на секретные протоколы, гарантировавшие американцам долю в Sony, соглашение 1967–1968 годов было крайне невыгодно для Texas Instruments. [131] Почти тридцать лет японские компании производили микросхемы, не выплачивая роялти Texas Instruments, и только в 1989 году японский суд признал патентные права на изобретение Килби. [132] В результате в 1990-х годах всем японским производителям микросхем пришлось платить за 30-летний патент или заключать соглашения о перекрестном лицензировании. В 1993 году Texas Instruments заработала 520 миллионов долларов США в виде лицензионных сборов, в основном от японских компаний. [133]
Историография [ править ]
Два изобретателя: Килби и Нойс [ править ]
Во время патентных войн 1960-х годов пресса и профессиональное сообщество США признали, что число изобретателей ИС может быть довольно большим. В книге «Золотой век предпринимательства» названы четыре человека: Килби, Леговец, Нойс и Эрни. [134] Сораб Ганди в «Теории и практике микроэлектроники» (1968) писал, что патенты Леговца и Эрни стали высшим достижением полупроводниковой технологии 1950-х годов и открыли путь к массовому производству интегральных схем. [135]
В октябре 1966 года Килби и Нойс были награждены медалью Баллантайна от Института Франклина «за значительный и существенный вклад в развитие интегральных схем». [123] Это событие положило начало идее двух изобретателей. Выдвижение Килби подверглось критике со стороны современников, не признавших в его прототипах «настоящие» полупроводниковые ИС. Еще более спорным было выдвижение Нойса: инженерное сообщество прекрасно осознавало роль Мура, Эрни и других ключевых изобретателей, тогда как Нойс на момент своего изобретения был генеральным директором Fairchild и не принимал непосредственного участия в создании первый ИК. [123] Сам Нойс признался: «Я пытался решить производственную задачу. Я не пытался создать интегральную схему». [136]
По словам Лесли Берлина, Нойс стал «отцом интегральной схемы» из-за патентных войн. Компания Texas Instruments выбрала его имя, потому что оно стояло на патенте, который они оспорили, и тем самым «назначила» его единственным представителем всех разработок Fairchild. [137] В свою очередь, Fairchild мобилизовала все свои ресурсы для защиты компании и, следовательно, приоритета Нойса. [138] В то время как Килби лично участвовал в кампаниях по связям с общественностью Texas Instruments, Нойс избегал публичности, и его заменил Гордон Мур. [139]
К середине 1970-х годов версия о двух изобретателях получила широкое распространение, и дебаты между Килби и Леговцем в профессиональных журналах в 1976–1978 годах не изменили ситуацию. Эрни, Ласт и Леговец считались второстепенными игроками; они не представляли крупные корпорации и не были заинтересованы в дебатах о приоритетах общества. [140]
В научных статьях 1980-х годов история изобретения ИС часто представлялась следующим образом.
Работая в Fairchild, Нойс разработал интегральную схему. Та же концепция была изобретена Джеком Килби из Texas Instruments в Далласе несколькими месяцами ранее. В июле 1959 года Нойс подал патент на свою концепцию интегральной схемы. Texas Instruments подала иск о вмешательстве в патенты против Нойса и Фэйрчайлда, и дело затянулось на несколько лет. Сегодня Нойса и Килби обычно считают соавторами интегральной схемы, хотя Килби был занесен в Зал славы изобретателей как изобретатель. В любом случае, Нойсу приписывают улучшение интегральных схем для их многочисленных приложений в области микроэлектроники. [141]
В 1984 году версия с двумя изобретателями была дополнительно поддержана Томасом Ридом в книге «Чип: как два американца изобрели микрочип и начали революцию». [142] Роберт Райт из The New York Times раскритиковал Рида за длинное описание второстепенных персонажей, участвовавших в изобретении: [143] однако вклад Леговца и Ласта не упоминался, а Жан Эрни фигурирует в книге только как теоретик, консультировавшийся с Нойсом. [142]
Пол Серуцци в «Истории современных вычислений» (2003) также повторил историю двух изобретателей и оговорил, что «их изобретение, названное сначала Micrologic, а затем интегральной схемой Fairchild, было просто еще одним шагом на этом пути» (миниатюризации). востребованных военными программами 1950-х годов). [144] Ссылаясь на сложившееся в литературе мнение, он выдвинул решение Нойса использовать планарный процесс Эрни, который открыл путь к массовому производству ИС, но не был включен в список изобретателей ИС. [145] Черуцци не рассказал об изобретении изоляции компонентов ИС.
В 2000 году Нобелевский комитет присудил Килби Нобелевскую премию по физике «за вклад в изобретение интегральной схемы». [4] Нойс умер в 1990 году и поэтому не мог быть номинирован; Когда при жизни его спросили о перспективах Нобелевской премии, он ответил: «Нобелевские премии не присуждают за инженерное дело или реальную работу». [146] Из-за конфиденциальности процедуры выдвижения Нобелевской премии неизвестно, рассматривались ли другие изобретатели ИС. Саксена утверждал, что вклад Килби был чистой инженерией, а не фундаментальной наукой, и, таким образом, его назначение нарушило волю Альфреда Нобеля. [147]
Версия с двумя изобретателями сохранялась до 2010-х годов. [148] Его вариант ставит Килби впереди и рассматривает Нойса как инженера, который улучшил изобретение Килби. [149] Фред Каплан в своей популярной книге «1959: Год, когда все изменилось» (2010) посвящает восемь страниц изобретению микросхем и поручает его Килби. [150] упоминание Нойса только в сноске [151] и пренебрегая Эрни и Ластом.
Поздний ревизионизм
В конце 1990-х и 2000-х годах серия книг представила изобретение IC за пределами упрощенной истории двух человек. В 1998 году Майкл Риордан и Лилиан Ходдсон подробно описали события, приведшие к изобретению Килби, в книге «Хрустальный огонь: рождение информационной эпохи». Однако на этом изобретении остановились. [152] В своей биографии Роберта Нойса 2005 года Лесли Берлин включила события, происходящие в Fairchild, и критически оценила вклад Килби. По словам Берлина, соединительные провода «препятствовали производству устройства в любом количестве», о чем «Килби был хорошо осведомлен». [153] [91]
В 2007 году Бо Ложек выступил против версии с двумя изобретателями; [154] он описал вклад Эрни и Ласта и раскритиковал Килби. [155] В 2009 году Саксена описала работу Леговца и Эрни. Он также преуменьшил роль Килби и Нойса. [156]
См. также [ править ]
Примечания [ править ]
- ↑ Лесли Берлин — профессиональный историк, руководитель программы Стэнфордского университета по истории Кремниевой долины, автор биографии Роберта Нойса и советник Смитсоновского института.
- ^ Бо Лойек — физик твердого тела, специализирующийся на диффузии в кремнии; он написал книгу по истории полупроводниковой промышленности. [5]
- ^ Арджун Саксена — индийско-американский физик, изучавший полупроводники с 1960-х годов; он написал книгу по истории изобретения микросхем. [6]
- ↑ В своей лекции, присужденной Нобелевской премии, Килби сказал, что «даже B-29, вероятно, самое сложное оборудование, использовавшееся на войне, имело всего около 300 электронных ламп». [8] но в статье 1976 года он упомянул число почти в тысячу, [9] что согласуется с Берри. [10]
- ^ ENIAC постоянно обслуживали шесть инженеров, однако среднее время его непрерывной работы было ограничено 5,6 часами. [11]
Ссылки [ править ]
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Саксена 2009 , с. 140.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «1959: Запатентована практическая концепция монолитной интегральной схемы» . Музей истории компьютеров . Проверено 13 августа 2019 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «Интегральные схемы» . НАСА . Проверено 13 августа 2019 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «Нобелевская премия по физике 2000 года. Жорес И. Алферов, Герберт Кремер, Джек С. Килби» . Нобель Медиа АБ. 2000 . Проверено 1 мая 2012 г.
- ^ Лойек 2007 .
- ^ Саксена 2009 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Каплан 2010 , с. 78.
- ^ Килби 2000 , с. 474.
- ^ Килби 1976 , с. 648.
- ^ Берри, К. (1993). Изобретая будущее: как наука и технологии меняют наш мир . Брасси. п. 8 . ISBN 978-0-028-81029-4 .
- ^ Вейк, М.Х., изд. (1955). «Компьютеры с именами, начинающимися с E по H» . Обзор отечественных электронных цифровых вычислительных систем . Министерство торговли США. Управление технических служб.
- ^ Каплан 2010 , с. 77.
- ^ Браун, Э.; Макдональд, С. (1982). Революция в миниатюре: история и влияние полупроводниковой электроники (2-е изд.). Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-28903-0 .
- ^ «Интегральные схемы помогают изобретениям» . Integratedcircuithelp.com. Архивировано из оригинала 11 октября 2012 г. Проверено 13 августа 2012 г.
- ^ DE 833366 W. Jacobi/SIEMENS AG: приоритетная заявка «Полупроводниковый усилитель» от 14 апреля 1949 г., опубликована 15 мая 1952 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Килби 1976 , с. 649.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Лойек 2007 , стр. 2–3.
- ^ «Несчастная история Джеффри Даммера» . Новости электронных продуктов. 2005. Архивировано из оригинала 25 октября 2012 г. Проверено 1 мая 2011 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Лойек 2007 , с. 3.
- ^ США 2663830 , Оливер, Бернард М., «Полупроводниковое устройство преобразования сигналов», опубликовано 22 октября 1952 г., выдано 22 декабря 1953 г.
- ^ США 2816228 , Джонсон, Х., «Полупроводниковый генератор фазового сдвига», выпущен в 1957 г.
- ^ «Кто изобрел микросхему?» . Музей истории компьютеров . 20 августа 2014 года . Проверено 20 августа 2019 г.
- ^ Брок 2010 , с. 36.
- ^ Бонч-Бруевич, М. А. (1956). Применение электронных ламп в экспериментальной физике [ Application of electron tubes in experimental physics ] (in Russian) (4th ed.). Moscow: Государственное publisher технико-теоретической литературы. pp. 497–502.
- ^ Хабнер 1998 , с. 100.
- ^ Хабнер 1998 , с. 99–109.
- ^ Хабнер 1998 , с. 107.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Брок 2010 , стр. 36–37.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «1958 – Демонстрация всех полупроводниковых устройств «твердой цепи»» . Музей истории компьютеров. Архивировано из оригинала 20 февраля 2011 года . Проверено 1 мая 2012 г.
- ^ Бассетт, Росс Нокс (2007). «RCA и поиски радикальных технологических изменений». В эпоху цифровых технологий: исследовательские лаборатории, стартапы и развитие MOS-технологий . Издательство Университета Джонса Хопкинса . стр. 37–38. ISBN 978-0-801-88639-3 .
- ^ Д'Асаро, Луизиана (1959). «Шаговый транзисторный элемент» (PDF) .
- ^ Моррис, PR (1990). История мировой полупроводниковой промышленности . Серия "История техники". Том. 12. ИЭПП. стр. 34, 36. ISBN. 978-0-863-41227-1 .
- ^ Лойек 2007 , стр. 52, 54.
- ^ Хафф, Ховард Р. (2003). «От лаборатории к фабрике: от транзисторов к интегральным схемам» . В Клейсе, Кор Л. (ред.). Интеграция процессов ULSI III: материалы международного симпозиума . Труды Электрохимического общества. Электрохимическое общество. стр. 12–67 (перепечатка). ISBN 978-1-566-77376-8 . Перепечатка: Пт. 1 , Пт. 2 , Пт. 3 .
- ^ Лойек 2007 , с. 82.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Лекюйер, Кристоф; Брок, Дэвид К. (2010). Создатели микрочипов: документальная история Fairchild Semiconductor . МТИ Пресс. п. 111. ИСБН 978-0-262-29432-4 .
- ^ Саксена 2009 , с. 97.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «Мартин Аталла в Зале славы изобретателей, 2009» . Проверено 21 июня 2013 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Блэк, Лахлан Э. (2016). Новые перспективы пассивации поверхности: понимание интерфейса Si-Al2O3 . Спрингер . п. 17. ISBN 978-3-319-32521-7 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д Лойек 2007 , с. 120
- ^ Лойек 2007 , стр. 321–323.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Бассетт, Росс Нокс (2007). «Fairchild Semiconductor: планарный процесс, проблема инверсионных слоев и изобретатель». В эпоху цифровых технологий: исследовательские лаборатории, стартапы и развитие MOS-технологий . Издательство Университета Джонса Хопкинса . п. 46. ИСБН 978-0-801-88639-3 .
- ^ Саксена 2009 , с. 96.
- ^ «Давон Кан» . Национальный зал славы изобретателей . Проверено 27 июня 2019 г.
- ^ Саксена 2009 , стр. 96–7.
- ^ Донован, Р.П. (ноябрь 1966 г.). «Интерфейс оксид-кремний». Пятый ежегодный симпозиум по физике отказов в электронике : 199–231. дои : 10.1109/ИРПС.1966.362364 .
- ^ Законный 1988 , с. 1291.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Саксена 2009 , стр. 100–101.
- ^ Саксена 2009 , с. 100; Сах 1988 , с. 1290.
- ^ Брок 2010 , стр. 30–31.
- ^ «1959 – изобретение «планарного» производственного процесса» . Музей истории компьютеров. 2007 . Проверено 29 марта 2012 г.
- ^ Лойек 2007 , с. 126
- ^ «1959 – Запатентована практическая концепция монолитной интегральной схемы» . Музей истории компьютеров. 2007 . Проверено 29 марта 2012 г.
- ^ Лойек 2007 , стр. 200–201.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и ж Килби 1976 , с. 650.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Лойек 2007 , с. 188
- ^ Черуцци 2003 , стр. 182–183.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Лойек 2007 , с. 191
- ^ Черуцци 2003 , с. 183.
- ^ Килби 1976 , стр. 650–651.
- ^ Саксена 2009 , стр. 78–79.
- ^ Килби 1976 , с. 651.
- ^ Саксена 2009 , стр. 82–83.
- ^ Килби 1976 , с. 652.
- ^ Саксена 2009 , стр. 59–67.
- ^ Лойек 2007 , с. 237-238.
- ^ «СТАТЬИ: Молекулярная электроника. Введение» (PDF) . Компьютеры и автоматизация . XI (3): 10–12, 14 марта 1962 г. Проверено 05 сентября 2020 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Лойек 2007 , с. 235
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Лойек 2007 , с. 230
- ^ Лойек 2007 , с. 236
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Лойек 2007 , с. 237
- ^ Лойек 2007 , с. 238
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Лойек 2007 , стр. 192–193.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с «1962 – Аэрокосмические системы — первые приложения для микросхем в компьютерах» . Музей истории компьютеров. Архивировано из оригинала 20 августа 2012 г. Проверено 1 мая 2012 г.
- ^ Лойек 2007 , с. 231
- ^ Лойек 2007 , с. 201
- ^ США 3029366 , Леговец, К., «Множественная полупроводниковая сборка», выдан в 1962 г.
- ^ «Интервью с Гордоном Муром» . IEEE. 04.03.1976. Архивировано из оригинала 21 мая 2012 г. Проверено 22 апреля 2012 г.
Вольф: Является ли Леговец технически изобретателем ИС? Мур: По данным Патентного ведомства. Это одна из важных вещей, которая была необходима. Я думаю, что в техническом сообществе, поскольку он всего лишь подал бумажную заявку на патент, его не признают изобретателем. У успеха много отцов и все такое.
- ^ Берлин, 2005 , стр. 103–104.
- ^ Брок 2010 , стр. 141–147.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Брок 2010 , стр. 144–145.
- ^ Брок 2010 , стр. 157, 166–167.
- ^ Брок 2010 , с. 157.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Брок 2010 , с. 158.
- ^ «Интервью с Робертом Нойсом, 1975–1976» . IEEE. Архивировано из оригинала 26 сентября 2012 г. Проверено 22 апреля 2012 г.
- ^ Берлин 2005 , с. 104.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б США 3150299 , Нойс, Роберт Н. , «Комплекс полупроводниковых схем, имеющих средства изоляции», опубликован 11 сентября 1959 г., выпущен 22 сентября 1964 г.
- ^ Берлин 2005 , с. 104-105.
- ^ Брок 2010 , с. 39, 160–161.
- ^ Брок 2010 , стр. 39, 161.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Саксена 2009 , стр. 135–136.
- ^ Берлин 2005 , с. 105.
- ^ Зейтц, Ф.; Айнспрух, Н. (1998). Электронный джинн: запутанная история кремния . Издательство Университета Иллинойса. п. 214. ИСБН 978-0-252-02383-5 .
- ^ Саксена 2009 , стр. 237.
- ^ Саксена 2009 , стр. 139, 165.
- ^ Берлин 2005 , с. 111.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с «1960 – Изготовлена первая плоская интегральная схема» . Музей истории компьютеров. Архивировано из оригинала 20 июля 2011 года . Проверено 1 мая 2012 г.
- ^ Берлин 2005 , с. 111-112.
- ^ Лоек, Б. (2006). «История полупроводниковой техники (краткое содержание)» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 24 июля 2014 г. Проверено 1 мая 2012 г.
- ^ Лойек 2007 , стр. 133, 138.
- ^ Лойек 2007 , стр. 180–181.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Элдон К. Холл. «Путешествие на Луну: история компьютера управления Аполлоном» .1996.п. 18-19.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Черуцци 2003 , с. 188.
- ^ Черуцци 2003 , с. 189.
- ^ Суэйн, П.; Гилл, Дж. (1993). Корпоративное видение и быстрые технологические изменения: эволюция структуры рынка . Рутледж. стр. 140–143 . ISBN 978-0-415-09135-0 .
- ^ Лойек 2007 , с. 210
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «Пионеры компьютеров — Джеймс Л. Буи» . Компьютерное общество IEEE . Проверено 25 мая 2020 г.
- ^ Лойек 2007 , с. 211
- ^ Лойек 2007 , стр. 260–263.
- ^ «1960: Демонстрация металлооксидно-полупроводникового (МОП) транзистора» . Музей истории компьютеров .
- ^ «Кто изобрел транзистор?» . Музей истории компьютеров . 4 декабря 2013 года . Проверено 20 июля 2019 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Куо, Юэ (1 января 2013 г.). «Технология тонкопленочных транзисторов — прошлое, настоящее и будущее» (PDF) . Интерфейс электрохимического общества . 22 (1): 55–61. Бибкод : 2013ECSIn..22a..55K . дои : 10.1149/2.F06131if . ISSN 1064-8208 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «Черепаха транзисторов побеждает в гонке — революция CHM» . Музей истории компьютеров . Проверено 22 июля 2019 г.
- ^ «1964 – Представлена первая коммерческая МОП-ИС» . Музей истории компьютеров .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Лойек 2007 , с. 195
- ^ Лойек 2007 , с. 239
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Лойек 2007 , с. 176.
- ^ Законный 1988 , с. 1292.
- ^ Лойек 2007 , с. 240
- ^ Лойек 2007 , с. 241
- ^ Лойек 2007 , стр. 202–204.
- ^ Берлин 2005 , с. 139.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д Берлин 2005 , с. 140.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Лойек 2007 , с. 206
- ^ Фламм 1996 , с. 56.
- ^ Фламм 1996 , стр. 56–57.
- ^ Фламм 1996 , с. 57.
- ^ Фламм 1996 , с. 58.
- ^ Фламм 1996 , с. 68
- ^ Фламм 1996 , стр. 69–70.
- ^ Фламм 1996 , с. 70
- ^ Хейерс, Томас (24 ноября 1989 г.). «Японский захват все еще встречается в патентах» . Нью-Йорк Таймс .
- ^ Эндрюс, Эдмунд (1 сентября 1994 г.). «Texas Instruments проигрывает в решении Японии» . Нью-Йорк Таймс .
В прошлом году компания получила 520 миллионов долларов дохода от роялти от патентов по сравнению с менее чем 200 миллионами долларов в год в конце 1980-х годов, и аналитики говорят, что большая часть этих денег поступает от лицензионных сделок с Японией.
- ^ Лойек 2007 , с. 1.
- ^ Ганди, С. (1968). Теория и практика микроэлектроники . Уайли. ISBN 978-0-471-29718-5 .
- ^ Берлин 2005 , с. 109.
- ^ Берлин, 2005 , стр. 140–141.
- ^ Берлин 2005 , с. 141.
- ^ Лойек 2007 , с. 194
- ^ Лойек 2007 , с. 2.
- ^ Роджерс, Эверетт М.; Рафаэли, Шейзаф (1985). «Компьютеры и связь» . Рубен, Брент Д. (ред.). Информация и поведение . Нью-Брансуик, Нью-Джерси: Издатели транзакций. стр. 95–112. ISBN 978-0-887-38007-5 . ISSN 0740-5502 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Рид, TR (1984). Чип: как два американца изобрели микрочип и совершили революцию . Саймон и Шустер. п. 76 . ISBN 978-0-671-45393-0 .
Однажды в 1958 году Жан Эрни пришел к Нойсу с теоретическим решением…
- ^ Райт, Р. (3 марта 1985 г.). «Микромонолит и как он вырос» . Нью-Йорк Таймс .
Мистер Рид слишком склонен находить всех людей, с которыми он столкнулся в ходе своего исследования, увлекательными… Отбросив несколько второстепенных миниатюр, г-н Рид мог бы придать больший импульс своей истории, особенно если бы он исследовал личностей. его центральных персонажей более глубоко.
- ^ Черуцци 2003 , с. 179.
- ^ Черуцци 2003 , с. 186.
- ^ Берлин 2005 , с. 110.
- ^ Саксена 2009 , стр. 335–340, 488.
- ^ Например:
• Маркофф, Дж. (4 мая 2011 г.). «Intel увеличивает скорость транзисторов, увеличивая их скорость» . Нью-Йорк Таймс .1959 год, когда Роберт Нойс, соучредитель Intel, и Джек Килби из Texas Instruments независимо друг от друга изобрели первые интегральные схемы…
• Хейерс, Томас (24 ноября 1989 г.). «Японский захват все еще встречается в патентах» . Нью-Йорк Таймс .Базовый полупроводник был изобретен в 1958 году инженером Texas Instruments Джеком Килби и доктором Робертом Н. Нойсом, соучредителем Intel...
- ^ Дас, С. (19 сентября 2008 г.). «Чип, который изменил мир» . Нью-Йорк Таймс .
Революционная идея Килби... Шесть месяцев спустя в Калифорнии другой инженер, Роберт Нойс...
- ^ Каплан 2010 , с. 76: «Он был изобретен не огромной командой физиков, а одним человеком, работавшим в одиночку, самопровозглашенным мастером - даже не физиком, а инженером, Джоном Сент-Клером Килби».
- ^ Каплан 2010 , с. 266: «У микрочипа был случайный изобретатель, Роберт Нойс... который предложил свою собственную версию идеи в январе 1959 года, но отложил ее в сторону. Только когда он узнал о презентации TI на торговой выставке в марте 1959 года, он взглянул еще раз. ...".
- ^ Саксена 2009 , с. 59.
- ^ Берлин 2005 , с. 109: «Провода не позволяли производить устройство в любом количестве, о чем Килби был хорошо осведомлен, но это, несомненно, была интегральная схема… своего рода».
- ^ Лойек 2007 , с. 15: «Историки приписывают изобретение интегральной схемы Джеку Килби и Роберту Н. Нойсу. В этой книге я утверждаю, что группа изобретателей была намного больше».
- ^ Лойек 2007 , с. 194: «Идея Килби об интегральной схеме была настолько непрактичной, что от нее отказались даже Texas Instruments. Патент Килби использовался только как очень удобный и прибыльный торговый материал. Скорее всего, если бы Джек Килби работал в какой-либо компании, кроме Texas Instruments, его идея никогда бы не была запатентована».
- ^ Саксена 2009 , с. ix: «...преобладающая точка зрения вводила в заблуждение и сохранялась в течение длительного времени, например, более четырех десятилетий в случае изобретения интегральных схем... Почти все в области микроэлектроники, включая физику, химию, инженерию и т. д. во всем мире, похоже, приняли ошибочную информацию об изобретении ИС на протяжении более четырех десятилетий, поскольку до сих пор не сделали ничего, чтобы ее исправить».
Библиография [ править ]
- Берлин, Л. (2005). Человек за микрочипом: Роберт Нойс и изобретение Кремниевой долины . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-199-83977-3 .
- Брок, Д. (2010). Лекюйер, К.; и др. (ред.). Создатели микрочипов: документальная история Fairchild Semiconductor . МТИ Пресс. ISBN 978-0-262-01424-3 .
- Черуцци, ЧП (2003). История современных вычислений . МТИ Пресс. ISBN 978-0-262-53203-7 .
- Фламм, К. (1996). Неправильное управление торговлей: стратегическая политика и полупроводниковая промышленность . Издательство Брукингского института. ISBN 978-0-815-72846-7 .
- Хюбнер, Курт (1998). «Четырехслойный диод в колыбели Кремниевой долины» . Ин Цуя, Х.; Хафф, Ховард Р.; ГёСеле, У. (ред.). Кремниевое материаловедение и технология: материалы восьмого международного симпозиума по кремниевому материаловедению и технологии . Электрохимическое общество. стр. 99–115. ISBN 978-1-566-77193-1 .
- Каплан, Ф. (2010). 1959: Год, когда все изменилось . Уайли. ISBN 978-0-470-60203-4 .
- Килби, Дж. (1976). «Изобретение интегральной схемы» (PDF) . Транзакции IEEE на электронных устройствах . 23 (7): 648–654. Бибкод : 1976ITED...23..648K . doi : 10.1109/t-ed.1976.18467 . S2CID 19598101 . Архивировано из оригинала (PDF) 4 марта 2016 г.
- Килби, Джек С. (8 декабря 2000 г.). «Превращение потенциала в реальность: изобретение интегральной схемы» (PDF) . В Гёста Экспонг (ред.). Нобелевские лекции по физике 1996-2000 гг . Сингапур: World Scientific Publishing Co. (опубликовано в 2002 г.). стр. 474–485.
- Лоек, Бо (2007). История полупроводниковой техники . Спрингер. ISBN 978-3-540-34257-1 . Электронная книга Интернет-архива ISBN 978-3-540-34258-8 .
- Сах, Чи-Тан (октябрь 1988 г.). «Эволюция МОП-транзистора - от концепции до СБИС» (PDF) . Труды IEEE . 76 (10): 1280–1326. Бибкод : 1988IEEP..76.1280S . дои : 10.1109/5.16328 . ISSN 0018-9219 .
- Саксена, А. (2009). Изобретение интегральных схем: неописуемые важные факты . Международная серия о достижениях в области твердотельной электроники и технологий. Всемирная научная. ISBN 978-9-812-81445-6 .