テキサス・インスツルメンツのエンジニアが集積回路をどのように作成したか

Aug 12, 2023

ジャック キルビーが 1958 年にダラスに本拠を置くテキサス インスツルメンツ (TI) でエンジニアとして働き始めたとき、テキサス州は史上最悪の干ばつに苦しんでいた。 キルビーは 7 月に休暇を取るほどの個人的な時間を確保できなかったため、時間を持て余しオフィスで立ち往生していることに気づきました。

『The Engines of Texanity』のエピソード 9 では、キルビーが現代のコンピューティングに革命を起こすエンジニアリング上の問題を解決するためにその時間をどのように使ったかについて話します。

石油探査のための地震データを収集および処理するために設立された TI は、1954 年にその技術を応用してポケットサイズのトランジスタ ラジオである Regency TR-1 を製造することにより、主流に参入しました。 主要な技術は、かさばって高価な真空管を置き換えるために 1947 年にベル研究所によって発明されたトランジスタでした。 トランジスタは、電子回路内の信号を調整または増幅する半導体です。

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しかし、トランジスタの取り付けは簡​​単ではなく、配線して所定の位置に手ではんだ付けする必要がありました。 1,000 個のトランジスタを備えたデバイスには、10,000 個のはんだ付け接続が必要になる場合があります。 1 つの接続不良が発生すると、デバイス全体が動作不能になります。

以前のエンジニアは、各コンポーネントを小さくすることに重点を置いていました。 キルビーは回路全体の小型化を目指し、すべての回路要素を半導体材料の単一スライス上に作成できることを実現しました。 キルビーはコンポーネントの性能に決心することで、機械によって大規模かつ安価に製造できる真の集積回路をどのように設計するかという本当の問題を解決しました。

1958 年 9 月 12 日、キルビーは、トランジスタ、コンデンサ、および 3 つの抵抗器がすべて 1 つのチップ上に含まれている、ゲルマニウム、アルミニウム、および金の配線の大雑把なパッチワークであるプロトタイプをデモンストレーションしました。 キルビーは外観よりもパフォーマンスに重点を置いていました。プロトタイプは子供の失敗したアートプロジェクトのように見えました。 しかし、うまくいきました。

キルビーのプロトタイプを改良した後、TI は 1959 年 2 月に特許を申請し、同年 3 月の無線技術者協会の年次大会でその特許を発表しました。そこでその潜在的な影響を評価したのはフェアチャイルド セミコンダクタ 1 社だけでした。 フェアチャイルド社の共同創設者であるロバート・ノイス氏も、集積回路の概念を実験していました。

Noyce は露出した金配線を排除したシリコンベースのチップを作成することで Kilby の設計を修正しました。 1959 年 7 月、ノイスは自身の集積回路の特許を申請しました。

1961 年、ノイスは、TI の特許出願中の図面が実際の設計と正確に一致しなかったため、集積回路に関する最初の米国特許を取得しました。 これにより、TI とフェアチャイルドの間で 10 年に及ぶ訴訟が始まり、最終的には両当事者が集積回路の使用と製造に関して無制限の相互ライセンスを相互に付与することに合意して終結しました。

1962 年にライス大学で行われたジョン F. ケネディ大統領の「我々は月へ行くことを選択する」という演説により、NASA は多額の支出を引き起こしました。集積回路は宇宙飛行に特に適しており、必要でした。 1964 年までは米国政府が集積回路市場の全権を握っていました。アポロ計画では、1969 年の月面着陸までに 100 万個以上の集積回路を購入しました。

サンアントニオに本拠を置くデータポイントは、NASA の元請負業者ガス・ロッシュとフィル・レイによって 1968 年に設立され、この集積回路をテレタイプ マシン (企業のオフィスで入力されたメッセージを送受信するために一般的に使用されるデバイス) に適用しました。 アルファベットのキーボード、メッセージを確認するための画面、メッセージを即座に静かに受信する受信機を設置することにより、Datapoint 3300 端末と、アップグレードされたユーザープログラム可能な Datapoint 2200 は、パーソナル コンピューターの前身となりました。

米国科学アカデミーは、キルビーによる集積回路の発明が「第二次産業革命」の触媒となったと述べた。 それはコンピューター時代を開始し、都市部への人口集中を加速し、地球上のほぼ全員の生活水準の比較向上に貢献してきました。