Изобретение интегральной схемы - Википедия - Invention of the integrated circuit

В Интегральная схема (IC) чип был изобретен в 1958–1959 гг. Идея интеграции электронные схемы в единое устройство родился, когда немецкий физик и инженер Вернер Якоби [де ] разработал и запатентовал первый известный интегрированный транзистор усилитель 1949 года и британский радиоинженер Джеффри Даммер В 1952 году предложил объединить множество стандартных электронных компонентов в монолитный полупроводниковый кристалл. Годом позже Харвик Джонсон подал патент на прототип ИС. Между 1953 и 1957 годами Сидни Дарлингтон и Ясуо Таруи (Электротехническая лаборатория ) предложили аналогичные конструкции микросхем, в которых несколько транзисторов могли совместно использовать общую активную область, но не было электрическая изоляция чтобы отделить их друг от друга.

Эти идеи не могли быть реализованы в отрасли до тех пор, пока в конце 1958 года не произошел прорыв. Три человека из трех американских компаний решили три фундаментальные проблемы, препятствовавшие производству интегральных схем. Джек Килби из Инструменты Техаса запатентовал принцип интеграции, создал первые прототипы ИС и ввел их в производство. Изобретение Килби было гибридная интегральная схема (гибридная ИС), а не монолитная интегральная схема (монолитная ИС) микросхема.[1] В период с конца 1958 г. по начало 1959 г. Курт Леховец из Sprague Electric Company разработал способ электрической изоляции компонентов на кристалле полупроводника, используя изоляция p – n перехода.

Первый монолитный чип IC был изобретен Роберт Нойс из Fairchild Semiconductor.[2][3] Он изобрел способ соединения компонентов ИМС (алюминиевая металлизация) и предложил улучшенный вариант изоляции на основе планарный процесс технология, разработанная Жан Хорни. В свою очередь, основой для планарного процесса Хорни послужили пассивация поверхности и термическое окисление методы, разработанные Мохамед Аталла в Bell Labs в конце 1950-х гг. 27 сентября 1960 г., используя идеи Нойса и Хорни, группа Джей Ласт Компания Fairchild Semiconductor создала первую рабочую полупроводниковую ИС. Texas Instruments, владеющая патентом на изобретение Килби, начала патентную войну, которая была урегулирована в 1966 году соглашением о перекрестном лицензировании.

Нет единого мнения о том, кто изобрел IC. Американская пресса 1960-х годов называла четырех человек: Килби, Леховец, Нойс и Хорни; в 1970-х список был сокращен до Килби и Нойса. Килби был награжден премией 2000 года. Нобелевская премия по физике «за его участие в изобретении интегральной схемы».[4] В 2000-х историки Лесли Берлин,[примечания 1] Бо Лойек[примечания 2] и Арджун Саксена[примечания 3] восстановил идею нескольких изобретателей ИС и пересмотрел вклад Килби. Современные микросхемы IC основаны на монолитной ИС Нойса,[2][3] а не гибридная ИС Килби.[1]

Наиболее широко используемым типом микросхем является MOS интегральная схема (МОП ИС), в основе которой МОП-транзистор (МОП-транзистор) технология, изобретенная Мохамедом Аталлой и Давон Канг в Bell Labs в 1959 году. Концепция MOS IC была впервые предложена Аталлой в 1960 году, а затем была создана первая экспериментальная MOS IC. сфабрикованный Фред Хейман и Стивен Хофштейн в RCA в 1962 г.

Предпосылки

В ожидании прорыва

Изменение вакуумные трубки в компьютере ENIAC. К 1940-м годам некоторые вычислительные устройства достигли уровня, на котором потери от отказов и простоев перевешивали экономические выгоды.

Во время и сразу после Второй мировой войны было замечено явление, названное «тирания чисел», то есть некоторые вычислительные устройства достигли уровня сложности, при котором потери от сбоев и простоев превышали ожидаемые выгоды.[5] Каждый Боинг Б-29 (принят на вооружение в 1944 г.) - 300–1000 вакуумные трубки и десятки тысяч пассивных компонентов.[примечания 4] Количество электронных ламп достигло тысяч в современных компьютерах и более 17000 в ENIAC (1946).[примечания 5] Каждый дополнительный компонент снижал надежность устройства и увеличивал время поиска и устранения неисправностей.[5] Традиционная электроника зашла в тупик, и дальнейшее развитие электронных устройств потребовало сокращения количества их компонентов.

Изобретение первого транзистор в 1947 г. привел к ожиданию новой технологической революции. Писатели-беллетристы и журналисты провозгласили неизбежное появление «умных машин» и роботизацию всех сторон жизни.[6] Хотя транзисторы действительно уменьшили размер и потребляемую мощность, они не могли решить проблему надежности сложных электронных устройств. Напротив, в небольших устройствах плотная упаковка компонентов затрудняла их ремонт.[5] Хотя надежность дискретных компонентов была доведена до теоретического предела в 1950-х годах, улучшений в связи между компонентами не произошло.[7]

Идея интеграции

Первые разработки интегральной схемы восходят к 1949 году, когда немецкий инженер Вернер Якоби [де ] (Siemens AG )[8] подала патент на полупроводниковое усилительное устройство, подобное интегральной схеме[9] показаны пять транзисторы на общей подложке в 3-х ступенчатом усилитель мощности схема с двумя транзисторами, работающими «в обратном порядке» как преобразователь импеданса. Якоби раскрыл маленький и дешевый слуховые аппараты как типичные промышленные применения его патента. О немедленном коммерческом использовании его патента не сообщается.

7 мая 1952 года британский радиоинженер Джеффри Даммер сформулировал идею интеграции в публичном выступлении в Вашингтоне:

С появлением транзисторов и работой с полупроводниками в целом, теперь кажется возможным представить электронное оборудование в виде сплошного блока без соединительных проводов. Блок может состоять из слоев изолирующих, проводящих, выпрямляющих и усиливающих материалов, при этом электрические функции соединяются путем вырезания участков из различных слоев.[10][11]

Интегрированный генератор Джонсона (1953; варианты с сосредоточенными и распределенными емкостями). Индуктивности L, нагрузочный резистор Rk и источники Бк и Бб внешние. Uвых - U выход.

Позже Даммер прославился как «пророк интегральных схем», но не как их изобретатель. В 1956 году он произвел прототип ИС путем выращивания из расплава, но министерство обороны Великобритании сочло его работу непрактичной.[11] из-за дороговизны и худших параметров ИМС по сравнению с дискретными устройствами.[12]

В мае 1952 г. Сидни Дарлингтон подала заявку на патент в США на структуру с двумя или тремя транзисторами, интегрированными в один кристалл, в различных конфигурациях; в октябре 1952 г., Бернард Оливер подала заявку на патент на способ изготовления трех электрически соединенных планарных транзисторов на одном полупроводниковом кристалле.[13][14]

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 биполярный транзистор с одной стороны и различались способами изготовления транзистора. Полоска действовала как серия резисторов; сосредоточенные конденсаторы были сформированы плавлением, тогда как р-n-переходы с обратным смещением действовали как распределенные конденсаторы.[15] Джонсон не предложил технологической процедуры, и неизвестно, произвел ли он настоящее устройство. В 1959 году вариант его предложения был реализован и запатентован Джеком Килби.[13]

В 1957 году Ясуо Таруи, в MITI с Электротехническая лаборатория возле Токио, сфабриковал "четырехполюсник «транзистор, форма униполярного (полевой транзистор ) и биполярный переходной транзистор на том же чипе. Эти ранние устройства имели конструкции, в которых несколько транзисторов могли совместно использовать общую активную область, но не было электрическая изоляция чтобы отделить их друг от друга.[16]

Функциональная электроника

Ведущие производители электроники США (Bell Labs, IBM, RCA и General Electric ) искал решение «тирании чисел» в разработке дискретных компонентов, реализующих заданную функцию с минимальным количеством присоединенных пассивных элементов.[17] В эпоху электронных ламп такой подход позволял снизить стоимость схемы за счет ее рабочей частоты. Например, ячейка памяти 1940-х годов состояла из двух триоды и десяток пассивных компонентов и работал на частотах до 200 кГц. Частота МГц может быть достигнута с помощью двух пентодов и шести диодов на ячейку. Эту ячейку можно заменить одной тиратрон с нагрузочным резистором и входным конденсатором, но рабочая частота такой схемы не превышала нескольких кГц.[18]

В 1952 г. Джуэлл Джеймс Эберс от Bell Labs разработан прототип твердотельного аналога тиратрона - четырехслойный транзистор, или тиристор.[19] Уильям Шокли упростил конструкцию до двухполюсного «четырехслойного диода» (Диод Шокли ) и попытался его промышленное производство.[20] Шокли надеялся, что новое устройство заменит поляризованные реле в телефонные станции;[21] однако надежность диодов Шокли была неприемлемо низкой, и его компания пришла в упадок.

В то же время работы над тиристорными схемами велись в Bell Labs, IBM и RCA. Ян Манро Росс и Дэвид Д'Азаро (Bell Labs) экспериментировали с ячейками памяти на основе тиристоров.[22] Джо Лог и Рик Дилл (IBM) строили счетчики на однопереходных транзисторах.[23] Дж. Торкель Валлмарк и Харвик Джонсон (RCA) использовали как тиристоры, так и полевые транзисторы. Работы 1955–1958 годов с использованием германиевых тиристоров оказались безрезультатными.[24] Только летом 1959 года, после того как изобретения Килби, Леховека и Хорни стали известны широкой публике, Д'Азаро сообщил об операционном регистре сдвига на кремниевых тиристорах. 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.2толщиной около 0,1 мм. Элементы схемы были изолированы травлением глубоких бороздок.[22][25]

С точки зрения сторонников функциональной электроники эпохи полупроводников, их подход позволял обойти фундаментальные проблемы полупроводниковой техники.[22] Неудачи Шокли, Росс и Уоллмарк доказали ошибочность этого подхода: массовому производству функциональных устройств препятствовали технологические барьеры.[23]

Кремниевая технология

Дальнейшая информация: Кремниевые полупроводники

Рано транзисторы были сделаны из германий. К середине 1950-х его заменили на кремний которые могут работать при более высоких температурах. В 1954 году Гордон Кидд Тил из Texas Instruments выпустил первый кремниевый транзистор, который стал коммерческим в 1955 году.[26] Также в 1954 году Фуллер и Дитценбергер опубликовали фундаментальное исследование диффузии в кремнии, и Шокли предложил использовать эту технологию для формирования p-n-переходов с заданным профилем концентрации примесей.[27]

В начале 1955 г. Карл Фрош из Bell Labs разработала метод мокрого окисления кремния, и в следующие два года Фрош, Молл, Фуллер и Холоньяк провели дальнейшие исследования в этой области.[28][29] Позже в 1958 году Фрош и Линкольн Дерик предложили оксид кремния слои могут защитить силиконовые поверхности во время диффузионные процессы, и может использоваться для маскировки диффузии.[30][31] Это случайное открытие выявило второе фундаментальное преимущество кремния перед германием: в отличие от оксидов германия «влажный» кремнезем представляет собой физически прочный и химически инертный электроизолятор.

Пассивирование поверхности

Основная статья: Пассивирование поверхности
Смотрите также: Термическое окисление
Мохамед Аталла с кремний пассивация поверхности процесс (1957 г.) послужил основой для Жан Хорни с планарный процесс (1958) и Роберт Нойс с монолитная интегральная схема чип (1959). Позже он предложил MOS интегральная схема (1960).

Пассивирование поверхности, процесс, с помощью которого полупроводник поверхность становится инертной и не меняет свойств полупроводника в результате взаимодействия с воздухом или другими материалами, контактирующими с поверхностью или краем кристалла, был впервые разработан Мохамед Аталла в Bell Labs,[32][33] в 1957 г.[34][35] Аталла обнаружил, что формирование термически вырос диоксид кремния (SiO2) слой значительно снизил концентрацию электронные состояния на поверхности кремния,[33] и обнаружил важное качество SiO2 фильмы для сохранения электрических характеристик p – n переходы и предотвращают ухудшение этих электрических характеристик из-за газовой окружающей среды.[36] Он обнаружил, что оксид кремния слои могут использоваться для электрической стабилизации кремний поверхности.[30] Он разработал процесс пассивации поверхности, новый метод изготовление полупроводниковых приборов это включает покрытие кремниевая пластина с изолирующим слоем из оксида кремния, чтобы электричество могло надежно проникать в проводящий кремний внизу. Путем выращивания слоя диоксид кремния поверх кремниевой пластины Аталла смогла преодолеть поверхностные состояния это предотвращало попадание электричества в полупроводниковый слой.[32][37]

В 1958 году Электрохимическое общество На встрече Аталла представил доклад о пассивации поверхности p-n-переходов с помощью термическое окисление на основе его меморандумов 1957 г.,[38] и продемонстрировал пассивирующее действие диоксида кремния на поверхность кремния.[35] Это была первая демонстрация, показывающая, что высококачественные диэлектрические пленки из диоксида кремния можно выращивать термически на поверхности кремния для защиты нижележащего кремниевого p-n-перехода. диоды и транзисторы.[39] К середине 1960-х процесс Аталлы для окисленных кремниевых поверхностей использовался для изготовления практически всех интегральных схем и кремниевых устройств.[40]

Планарный процесс

Основная статья: Планарный процесс
Смотрите также: Планарный транзистор
Сравнение мезы (слева) и планарной (Хёрни, справа) технологий. Размеры показаны схематично.

Жан Хорни присутствовал на том же собрании Электрохимического общества в 1958 году и был заинтригован презентацией Мохамеда Аталлы о процессе пассивации поверхности. Однажды утром Хорни придумал «планарную идею», размышляя об устройстве Аталлы.[38] Воспользовавшись пассивирующим действием диоксида кремния на поверхность кремния, Хорни предложил изготавливать транзисторы, защищенные слоем диоксида кремния.[38] Это привело к первой успешной реализации технологии пассивации кремниевых транзисторов Atalla термическим оксидом.[41]

Жан Орни первым предложил планарную технологию биполярных транзисторов. При этом все p-n-переходы были покрыты защитным слоем, что должно значительно повысить надежность. Однако в то время это предложение считалось технически невозможным. Формирование эмиттера транзистора n-p-n требовало диффузии фосфора, и работа Фроша показала, что SiO2 не блокирует такое распространение.[42] В марте 1959 г. Чи-Тан Сах, бывший коллега Хёрни, указал Хёрни и Нойс 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.[43]

Вооружившись вышеуказанными знаниями, к 12 марта 1959 года Хёрни сделал первый прототип планарный транзистор,[44] и 1 мая 1959 г. подала заявку на патент на изобретение планарного процесса.[42] В апреле 1960 г. компания Fairchild выпустила планарный транзистор 2N1613,[45] и к октябрю 1960 года полностью отказались от технологии меза-транзисторов.[46] К середине 1960-х годов планарный процесс стал основной технологией производства транзисторов и монолитных интегральных схем.[47]

Три проблемы микроэлектроники

Созданию интегральной схемы препятствовали три фундаментальные проблемы, которые были сформулированы Уоллмарком в 1958 году:[48]

  1. Интеграция. В 1958 году не было возможности сформировать множество различных электронных компонентов в одном полупроводниковом кристалле. Легирование не подходило для ИС, и новейшие технологии mesa имели серьезные проблемы с надежностью.
  2. Изоляция. Не существовало технологии для электрической изоляции компонентов на одном кристалле полупроводника.
  3. Связь. Не существовало эффективного способа создания электрических соединений между компонентами ИС, за исключением чрезвычайно дорогостоящего и трудоемкого соединения с использованием золотых проводов.

Так получилось, что ключевые патенты на каждую из этих проблем принадлежали трем различным компаниям. Компания Sprague Electric решила не разрабатывать ИС, Texas Instruments ограничилась неполным набором технологий, и только Fairchild Semiconductor объединила все методы, необходимые для коммерческого производства монолитных ИС.

Интеграция Джека Килби

Гибридная ИС Килби

Джек Килби оригинальный гибридная интегральная схема с 1958. Это была первая интегральная схема, сделанная из германий.

В мае 1958 года Джек Килби, опытный радиоинженер, ветеран Великой Отечественной войны, начал работать в Texas Instruments.[49][50][51] Сначала у него не было конкретных задач и нужно было подбирать себе подходящую тему в общем направлении «миниатюризация».[50] У него был шанс либо найти радикально новое направление исследований, либо включиться в многомиллионный проект по производству военных схем.[49] Летом 1958 года Килби сформулировал три особенности интеграции:

  1. Единственное, что может успешно производить полупроводниковая компания, - это полупроводники.
  2. Все элементы схемы, включая резисторы и конденсаторы, могут быть выполнены из полупроводника.
  3. Все компоненты схемы могут быть сформированы на одном кристалле полупроводника, добавив только межсоединения.
Сравнение генераторов Джонсона (слева, с легированным транзистором, длина: 10 мм, ширина: 1,6 мм) и Килби (справа, с меза-транзистором).

28 августа 1958 года Килби собрал первый прототип ИС с использованием дискретных компонентов и получил разрешение на реализацию его на одном кристалле. У него был доступ к технологиям, которые могли формировать меза-транзисторы, меза-диоды и конденсаторы на основе p-n-переходов на германиевом (но не кремниевом) кристалле, а основной материал кристалла можно было использовать для резисторов.[49] Стандартная микросхема Texas Instruments для производства 25 меза-транзисторов (5 × 5) имела размер 10 × 10 мм. Килби разрезал его на пятитранзисторные полоски 10 × 1,6 мм, но позже использовал не более двух из них.[52][53] 12 сентября он представил первый прототип микросхемы,[49] который представлял собой однотранзисторный генератор с распределенной RC-цепочкой, повторяющий идею и схему из патента 1953 года Джонсона.[10] 19 сентября он изготовил второй прототип - двухтранзисторный триггер.[54] Он описал эти ИС, ссылаясь на патент Джонсона, в своем Патент США 3138743.

С февраля по май 1959 года Килби подал серию заявлений: Патент США 3072832, Патент США 3138743, Патент США 3138744, Патент США 3,115,581 и Патент США 3,261,081.[55] По словам Арджуна Саксены, дата подачи заявки на ключевой патент 3 138 743 не определена: в то время как патент и книга Килби установили ее на 6 февраля 1959 г.[56] это не может быть подтверждено архивами заявок федерального патентного ведомства. Он предположил, что первоначальная заявка была подана 6 февраля и утеряна, а (сохраненная) повторная подача была получена патентным ведомством 6 мая 1959 г. - в тот же день, что и заявки на патенты 3 072 832 и 3 138 744.[57] Компания Texas Instruments представила публике изобретения Килби 6 марта 1959 года.[58]

Ни один из этих патентов не решал проблему изоляции и соединения - компоненты были разделены канавками на микросхеме и соединены золотой проволокой.[52] Таким образом, эти ИС были скорее гибридными, чем монолитными.[59] Однако Килби продемонстрировал, что различные элементы схемы: активные компоненты, резисторы, конденсаторы и даже небольшие индуктивности могут быть сформированы на одной микросхеме.[52]

Попытки коммерциализации

Топология двухкристального мультивибратора IC TI 502. Нумерация соответствует Файл: TI 502 schematic.png. Каждый кристалл имеет длину 5 мм.[60] Пропорции немного изменены для презентационных целей.

Осенью 1958 года компания Texas Instruments представила военным заказчикам еще не запатентованную идею Килби.[49] Хотя большинство подразделений отвергли ее как непригодную для существующих концепций, ВВС США решили, что эта технология соответствует их программе молекулярной электроники.[49][61] и заказал производство прототипов ИС, которые Килби назвал «функциональными электронными блоками».[62] Вестингауз добавлен эпитаксия на технологию Texas Instruments и получил отдельный заказ от американских военных в январе 1960 года.[63]

В октябре 1961 года компания Texas Instruments построила для ВВС демонстрационный «молекулярный компьютер» с 300-битной памятью на базе микросхем № 587 Килби.[64][65] Харви Крейгон упаковал этот компьютер в объем чуть более 100 см.3.[64] В декабре 1961 года в ВВС было принято первое аналоговое устройство, созданное в рамках программы молекулярной электроники - радиоприемник.[63] В нем используются дорогостоящие ИС, в которых менее 10–12 компонентов и высокий процент отказавших устройств. Это породило мнение, что ИС могут оправдать себя только для аэрокосмических приложений.[66] Однако аэрокосмическая промышленность отклонила эти ИС из-за низкой радиационная стойкость их меза-транзисторов.[62]

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 свой продукт по цене 450 долларов США за единицу или 300 долларов США за количество более 100 единиц.[62] Однако продажи начались только летом 1961 года, и цена оказалась выше заявленной.[67] Схема # 502 содержал два транзистора, четыре диода, шесть резисторов и два конденсатора и повторял традиционную дискретную схему.[68] Устройство содержало две полоски Si длиной 5 мм внутри металлокерамического корпуса.[68] Одна полоска содержала входные конденсаторы; другой вмещал меза-транзисторы и диоды, а его рифленый корпус использовался в качестве шести резисторов. Золотые провода служили межсоединениями.[69]

Изоляция p-n переходом

Дальнейшая информация: Изоляция P – n перехода

До разработки интегральных схем дискретные диоды и транзисторы выставлен относительно высоко обратное смещение соединение утечки и низкий напряжение пробоя, вызванное большой плотностью ловушек на поверхности одиночных кристалл кремний. Решением этой проблемы стал пассивация поверхности процесс, разработанный Мохамед Аталла в Bell Telephone Laboratories (BTL). Он обнаружил, что когда тонкий слой диоксид кремния был выращен на поверхности кремния, где p – n переход перехватывает поверхность, ток утечки перехода было уменьшено с 10 до 100 раз. Это показало, что оксид уменьшает и стабилизирует многие границы раздела и ловушки оксида. Оксидная пассивация кремниевых поверхностей позволила сделать диоды и транзисторы сфабрикованный со значительно улучшенными характеристиками устройства, при этом путь утечки по поверхности кремния также был эффективно перекрыт. Это стало одной из фундаментальных возможностей изоляции, необходимых для планарная технология и интегральные схемы. В соответствии с Fairchild Semiconductor инженер Чи-Тан Сах Метод пассивации поверхности Аталлы сыграл решающую роль в разработке кремниевых интегральных схем.[70][71]

Аталла впервые опубликовал свой метод пассивации поверхности в памятках BTL в 1957 году, прежде чем представить свою работу на выставке 1958 года. Электрохимическое общество встреча. Это стало основой для Жан Хорни с планарный процесс, что, в свою очередь, послужило основой для Роберт Нойс с монолитная интегральная схема.[34][35]

Решение Курта Леховца

В конце 1958 года Курт Леговец, ученый, работающий в Sprague Electric Company, посетил семинар в Принстоне, на котором Уоллмарк изложил свое видение фундаментальных проблем микроэлектроники. На обратном пути в Массачусетс Леховек нашел простое решение проблемы изоляции, которое использовало p-n-переход:[72]

Хорошо известно, что p-n-переход имеет высокий импеданс по отношению к электрическому току, особенно если он смещен в так называемом направлении блокировки или без приложения смещения. Следовательно, любая желаемая степень электрической изоляции между двумя компонентами, собранными на одном срезе, может быть достигнута за счет наличия достаточно большого количества последовательно соединенных p-n-переходов между двумя полупроводниковыми областями, на которых собраны упомянутые компоненты. Для большинства схем будет достаточно одного-трех переходов ...

Сечение трехкаскадного усилителя (три транзистора, четыре резистора) от Патент США 3029366. Синие области: проводимость n-типа, красные: p-тип, длина: 2,2 мм, толщина: 0,1 мм.

Lehovec проверил свою идею, используя технологии изготовления транзисторов, которые были доступны в Sprague. 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) p-n переходами. Слои и переходы образовывались ростом из расплава. Тип проводимости определялся скоростью вытягивания кристалла: богатый индием слой p-типа формировался с медленной скоростью, тогда как богатый мышьяком слой n-типа формировался с высокой скоростью. Коллекторы и эмиттеры транзисторов были созданы сваркой индиевых шариков. Все электрические соединения были выполнены вручную с использованием золотых проводов.[73]

Руководство Sprague не проявило интереса к изобретению Lehovec. 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 разъединения, Гордон Мур пришел к выводу, что Lehovec не следует рассматривать как изобретателя интегральной схемы.[74]

Решение Роберта Нойса

Дальнейшая информация: Планарный процесс
Смотрите также: Пассивирование поверхности
Роберт Нойс изобрел первый монолитная интегральная схема чип в Fairchild Semiconductor в 1959 г. кремний, и был сфабрикованный с помощью Жан Хорни с планарный процесс и Мохамед Аталла с пассивация поверхности процесс.

14 января 1959 года Жан Орни представил свою последнюю версию планарного процесса Роберту Нойсу и патентному поверенному Джону Раллза из Fairchild Semiconductor.[75][76] Памятка об этом событии Хёрни послужила основанием для подачи заявки на патент на изобретение планарный процесс, подана в мае 1959 г. и реализована в Патент США 3025589 (планарный процесс) и Патент США 3064167 (планарный транзистор).[77] 20 января 1959 года менеджеры Fairchild встретились с Эдвардом Кеонджианом, разработчиком бортового компьютера для ракеты «Атлас», чтобы обсудить совместную разработку гибридных цифровых ИС для его компьютера.[78] Эти события, вероятно, заставили Роберта Нойса вернуться к идее интеграции.[79]

23 января 1959 года Нойс задокументировал свое видение планарной интегральной схемы, по сути заново изобретая идеи Килби и Леховца на основе плоского процесса Хорни.[80] В 1976 году Нойс утверждал, что в январе 1959 года он не знал о работах Леговца.[81]

В качестве примера Нойс описал интегратор, который он обсуждал с Кеонджианом.[80][82] Транзисторы, диоды и резисторы этого гипотетического устройства были изолированы друг от друга p-n переходами, но иначе, чем в решении Lehovec. Нойс рассматривал процесс производства ИС следующим образом. Он должен начинаться с кристалла из собственного (нелегированного) кремния с высоким сопротивлением, пассивированного оксидным слоем. Первый этап фотолитографии направлен на открытие окон, соответствующих планируемым устройствам, и рассеивание примесей для создания низкоомных «ям» по всей толщине чипа. Затем внутри этих колодцев формируются традиционные планарные устройства.[83] В отличие от решения Lehovec, этот подход создает двумерные структуры и позволяет разместить на кристалле потенциально неограниченное количество устройств.

Сформулировав свою идею, Нойс отложил ее на несколько месяцев из-за неотложных вопросов компании и вернулся к ней только к марту 1959 года.[84] Ему потребовалось шесть месяцев, чтобы подготовить патентную заявку, которая затем была отклонена Патентным ведомством США, поскольку оно уже получило заявку от Lehovec.[85] Нойс пересмотрел свое заявление и в 1964 году получил Патент США 3150299 и Патент США 3117260.[86][83]

Изобретение металлизации

В начале 1959 года Нойс решил еще одну важную проблему - проблему межсоединений, которые препятствовали массовому производству ИС.[87] По словам коллег из предательская восьмерка его идея была самоочевидной: конечно, пассивирующий оксидный слой образует естественный барьер между чипом и слоем металлизации.[88] По словам Тернера Хэсти, который работал с Килби и Нойсом, Нойс планировал сделать микроэлектронные патенты Fairchild доступными для широкого круга компаний, подобно Bell Labs, которая в 1951–1952 годах выпустила свои транзисторные технологии.[89]

Нойс подал заявление 30 июля 1959 г., а 25 апреля 1961 г. Патент США 2,981,877. Согласно патенту, изобретение заключалось в сохранении оксидного слоя, который отделял слой металлизации от чипа (за исключением областей контактных окон), и в нанесении металлического слоя так, чтобы он прочно прикрепился 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 стравливанием лишнего металла. По словам Саксены, патент Нойса со всеми его недостатками точно отражает основы современных технологий ИС.[90]

В своем патенте Килби также упоминает об использовании слоя металлизации. Однако Килби предпочитал толстые слои покрытия из разных металлов (алюминия, меди или золота, легированного сурьмой) и монооксида кремния вместо диоксида. Эти идеи не были приняты при производстве ИС.[91]

Первые монолитные интегральные схемы

Логическое ИЛИ IC от компьютер, который управлял то Космический корабль Аполлон.

В августе 1959 года Нойс сформировал в Fairchild группу по разработке интегральных схем.[92] 26 мая 1960 года эта группа, возглавляемая Джеем Ластом, выпустила первую планарную интегральную схему. Этот прототип не был монолитным - две пары его транзисторов были изолированы путем вырезания канавки на микросхеме,[93] согласно патенту Last.[94] Начальные этапы производства повторяли планарный процесс Hoerni. Затем кристалл толщиной 80 микрон приклеивался лицевой стороной вниз к стеклянной подложке, а на задней поверхности производилась дополнительная фотолитография. Глубокое травление создавало бороздку до лицевой поверхности. Затем заднюю поверхность покрыли эпоксидная смола смолы, и чип был отделен от стеклянной подложки.[95]

В августе 1960 года Ласт начал работу над вторым прототипом, используя изоляцию p-n переходом, предложенную Нойсом. Роберт Норман разработал схему запуска на четырех транзисторах и пяти резисторах, а Иси Хаас и Лайонел Каттнер разработали процесс диффузии бора для образования изолирующих областей. Первое работоспособное устройство было испытано 27 сентября 1960 года - это была первая планарно-монолитная интегральная схема.[93]

Fairchild Semiconductor не осознавала важность этой работы. Вице-президент по маркетингу считал, что Ласт растрачивает ресурсы компании и проект следует прекратить.[96] В январе 1961 года Ласт, Хорни 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 создать прямого конкурента - компанию. Печатки.[97]

Первый заказ на поставку интегральных схем был на 64 логических элемента по 1000 долларов каждый, образцы предлагаемой упаковки были доставлены в Массачусетский технологический институт в 1960 году, а 64 интегральных схемы Texas Instruments - в 1962 году.[98]

Несмотря на уход своих ведущих ученых и инженеров, в марте 1961 года Fairchild анонсировала первую коммерческую серию ИС, названную «Micrologic», а затем потратила год на создание семейства логических ИС.[93] К тому времени ИС уже выпускали их конкуренты. Компания Texas Instruments отказалась от разработки Килби ИС и получила контракт на серию планарных ИС для космических спутников, а затем и на поставку ИС. LGM-30 Minuteman баллистические ракеты.[65]

Программа NASA Apollo была крупнейшим потребителем интегральных схем в период с 1961 по 1965 год.[98]

В то время как ИС для бортовых компьютеров космического корабля Apollo были разработаны Fairchild, большинство из них были произведены Raytheon и Филко Форд.[99][65] Каждый из этих компьютеров содержал около 5000 стандартных логических ИС,[99] а в процессе их изготовления цена на ИС упала с 1000 долларов США до 20–30 долларов США. Таким образом, НАСА и Пентагон подготовили почву для рынка невоенных ИС.[100]

Первые монолитные интегральные схемы, включая все микросхемы в Компьютер наведения Apollo, были 3 входа резисторно-транзисторная логика NOR ворота.

Резисторно-транзисторная логика первых микросхем Fairchild и Texas Instruments была уязвима для электромагнитных помех, и поэтому в 1964 году обе компании заменили ее диодно-транзисторной логикой [91]. Signetics выпустила семейство диод-транзисторов Utilogic еще в 1962 году, но отстала от Fairchild и Texas Instruments с расширением производства. Fairchild была лидером по количеству проданных микросхем в 1961–1965 годах, но Texas Instruments была впереди по выручке: 32% рынка микросхем в 1964 году по сравнению с 18% Fairchild.[101]

Интегральные схемы TTL

Основная статья: Транзисторно-транзисторная логика

Вышеупомянутые логические ИС были построены из стандартных компонентов, размеры и конфигурации которых определялись технологическим процессом, и все диоды и транзисторы на одной ИС были одного типа.[102] Использование различных типов транзисторов было впервые предложено Томом Лонгом в Сильвании в 1961–1962 годах.

В 1961 г. транзисторно-транзисторная логика (TTL) был изобретен Джеймс Л. Буйе.[103] В конце 1962 года компания Sylvania выпустила первое семейство ИС с транзисторно-транзисторной логикой (TTL), имевшее коммерческий успех.[104] Боб Видлар от Fairchild сделала аналогичный прорыв в 1964–1965 годах в аналоговых ИС (операционных усилителях).[105] TTL стал доминирующей технологией IC в период с 1970-х до начала 1980-х годов.[103]

MOS интегральная схема

Основная статья: MOS интегральная схема

В МОП-транзистор (полевой транзистор металл-оксид-кремний), также известный как МОП-транзистор, был изобретен Мохамед Аталла и Давон Канг в Bell Labs в 1959 г.[106] MOSFET позволил построить интегральные схемы высокой плотности.[107] Практически все современные ИС металл – оксид – полупроводник (MOS) интегральные схемы, построенные из МОП-транзисторы (полевые транзисторы металл – оксид – кремний).[108]

Аталла впервые предложил концепцию МОП-интегральной схемы в 1960 году, а затем Канг в 1961 году, отметив, что простота использования МОП-транзистора изготовление сделал его полезным для интегральных схем.[109][110] Самой ранней экспериментальной МОП-микросхемой, которая была изготовлена, была микросхема с 16 транзисторами, созданная Фредом Хейманом и Стивеном Хофштейном в RCA в 1962 г.[111]

General Microelectronics позже представил первую коммерческую интегральную схему MOS в 1964 году,[112] 120-транзистор регистр сдвига разработан Робертом Норманом.[111] С тех пор MOSFET стал наиболее важным компонентом современных ИС.[108]

Патентные войны 1962–1966 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 ревностно преследовать реальных и мнимых нарушителей своих патентов и получила прозвище «Далласская юридическая фирма».[113] и «полупроводниковые ковбои».[114] Этому примеру последовали и некоторые другие компании.[113] Тем не менее, несмотря на патентные споры, индустрия интегральных схем продолжала развиваться.[115] В начале 1960-х гг. Апелляционный суд США постановил, что Нойс был изобретателем монолитной интегральной микросхемы на основе прилипший оксид и изоляция соединения технологии.[116]

Texas Instruments против Westinghouse
В 1962–1963 годах, когда эти компании внедрили планарный процесс, инженер Westinghouse Хун-Чан Линь изобрел боковой транзистор. В обычном планарном процессе все транзисторы имеют один и тот же тип проводимости, обычно n-p-n, тогда как изобретение Лина позволило создать транзисторы n-p-n и p-n-p на одном кристалле.[117] Военные заказы, которые ожидала компания Texas Instruments, поступили в Westinghouse. TI подала иск, который был урегулирован во внесудебном порядке.[118]
Texas Instruments против Sprague
10 апреля 1962 г. Lehovec получил патент на изоляцию с помощью p-n-перехода. Texas Instruments немедленно подала в суд, утверждая, что проблема изоляции была решена в их более раннем патенте, поданном Килби. Роберт Спрэг, основатель Sprague, считал этот случай безнадежным и собирался отказаться от патентных прав, в противном случае Lehovec был убежден в обратном. Четыре года спустя компания Texas Instruments провела в Далласе арбитражное слушание с демонстрацией изобретений Килби и показаниями экспертов. Однако Леховец убедительно доказал, что Килби не упоминал изоляцию компонентов. Его приоритет в отношении патента на изоляцию был окончательно признан в апреле 1966 года.[119]
Raytheon v. Fairchild
20 мая 1962 года Жан Орни, который уже покинул Fairchild, получил первый патент на планарную технологию. Raytheon полагал, что Hoerni повторяет патент, принадлежащий Жюлю Эндрюсу и Raytheon, и подал в суд. Хотя подход Эндрюса выглядел схожим в процессах фотолитографии, диффузии и травления, он имел фундаментальный недостаток: он предполагал полное удаление оксидного слоя после каждой диффузии. Напротив, в процессе Hoerni «грязный» оксид сохранился. Raytheon отозвала свои претензии и получила лицензию от Fairchild.[77]
Хьюз против Фэйрчайлда
Hughes Aircraft подали в суд на Fairchild, утверждая, что их исследователи разработали процесс Хорни раньше. По словам юристов Fairchild, это дело было необоснованным, но могло занять несколько лет, в течение которых Fairchild не могла продать лицензию процессу Hoerni. Поэтому Фэирчайлд 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.[77]
Texas Instruments против Fairchild
В своих юридических войнах компания Texas Instruments сосредоточилась на своем крупнейшем и наиболее технологически продвинутом конкуренте, Fairchild Semiconductor. Их дела мешали не производству в Fairchild, а продаже лицензий на их технологии. К 1965 году планарная технология Fairchild стала отраслевым стандартом, но лицензии на патенты Hoerni и Noyce были куплены менее чем десятью производителями, и не было никаких механизмов для продолжения нелицензионного производства.[115] 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:[120] но обе компании обжаловали это решение.[121] Судебный процесс мог бы продолжаться годами, если бы не поражение Texas Instruments в споре со Спрагом в апреле 1966 года. Texas Instruments поняла, что они не могут претендовать на приоритет в отношении всего набора ключевых патентов IC, и потеряла интерес к патентной войне.[122] Летом 1966 г.[121] Texas Instruments и Fairchild договорились о взаимном признании патентов и перекрестном лицензировании ключевых патентов; в 1967 году к ним присоединился Спраг.[122]
Япония против Fairchild
В начале 1960-х Fairchild и Texas Instruments пытались наладить производство микросхем в Японии, но против них выступило Министерство международной торговли и промышленности Японии (MITI). В 1962 году MITI запретил Fairchild дальнейшие инвестиции в фабрику, которую они уже купили в Японии, и Нойс попытался выйти на японский рынок через корпорацию NEC.[123] В 1963 году руководство NEC подтолкнуло Fairchild к чрезвычайно выгодным для Японии условиям лицензирования, сильно ограничив продажи Fairchild на японском рынке.[124] Только после заключения сделки Нойс узнал, что президент NEC также возглавлял комитет MITI, заблокировавший сделки Fairchild.[125]
Япония против Texas Instruments
В 1963 году, несмотря на негативный опыт сотрудничества с NEC и Sony, Texas Instruments попыталась наладить свое производство в Японии.[126] В течение двух лет MITI не давало однозначного ответа на запрос, а в 1965 году компания Texas Instruments приняла ответные меры, пригрозив эмбарго на импорт электронного оборудования, нарушающего их патенты. Эта акция поразила Sony в 1966 году и Sharp в 1967 году.[127] побуждая MITI тайно искать японского партнера для Texas Instruments. MITI заблокировала переговоры между Texas Instruments и Mitsubishi (владельцем Sharp) и убедила Акио Морита заключить сделку с Texas Instruments «ради будущего японской промышленности».[128] Несмотря на секретные протоколы, гарантирующие американцам долю в Sony, соглашение 1967–1968 гг. Было крайне невыгодным для Texas Instruments.[129] В течение почти тридцати лет японские компании производили микросхемы без выплаты лицензионных отчислений Texas Instruments, и только в 1989 году японский суд признал патентные права на изобретение Килби.[130] В результате в 1990-х всем японским производителям ИС пришлось заплатить за 30-летний патент или заключить соглашения о перекрестном лицензировании. В 1993 году Texas Instruments заработала 520 миллионов долларов США в виде лицензионных сборов, в основном от японских компаний.[131]

Историография изобретения

Два изобретателя: Килби и Нойс

Во время патентных войн 1960-х годов пресса и профессиональное сообщество в Соединенных Штатах признали, что число изобретателей ИС может быть довольно большим. В книге «Золотой век предпринимательства» названы имена четырех человек: Килби, Леговец, Нойс и Хёрни.[132] Сораб Ганди в «Теории и практике микроэлектроники» (1968) писал, что патенты Леховца и Хорни явились вершиной полупроводниковой технологии 1950-х годов и открыли путь для массового производства ИС.[133]

В октябре 1966 года Килби и Нойс были награждены Баллантайнской медалью Института Франклина «за их значительный и существенный вклад в развитие интегральных схем».[121] Это событие инициировало идею двух изобретателей. Номинация Килби подверглась критике со стороны современников, которые не признавали его прототипы «настоящими» полупроводниковыми ИС. Еще более спорным было назначение Нойса: инженерное сообщество было хорошо осведомлено о роли Мура, Хорни и других ключевых изобретателей, тогда как Нойс во время своего изобретения был генеральным директором Fairchild и не принимал непосредственного участия в создании первый IC.[121] Сам Нойс признался: «Я пытался решить производственную проблему. Я не пытался сделать интегральную схему».[134]

По словам Лесли Берлина, Нойс стал «отцом интегральной схемы» из-за патентных войн. Компания Texas Instruments выбрала его имя из-за того, что она стояла на оспариваемом патенте, и тем самым «назначила» его единственным представителем всех разработок в Fairchild.[135] В свою очередь Fairchild мобилизовал все свои ресурсы для защиты компании, а значит, и приоритета Нойса.[136] В то время как Килби лично участвовал в кампаниях по связям с общественностью Texas Instruments, Нойс избегал публичности и был заменен Гордоном Муром.[137]

К середине 1970-х годов версия с двумя изобретателями получила широкое распространение, и дискуссии между Килби и Леховеком в профессиональных журналах в 1976–1978 годах не изменили ситуацию. Хорни, Ласт и Леговец считались второстепенными игроками; они не представляли крупные корпорации и не были заинтересованы в обсуждении приоритетов общества.[138]

В научных статьях 80-х годов прошлого века история изобретения ИС часто представлялась следующим образом.

В Fairchild Нойс разработал интегральную схему. Та же самая 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 патентном вмешательстве против Нойса и Фэйрчайлда, и дело тянулось несколько лет. Сегодня Нойс и Килби обычно считаются соавторами интегральной схемы, хотя Килби был внесен в Зал славы изобретателей как изобретатель. В любом случае, Нойсу приписывают улучшение интегральной схемы для ее многочисленных приложений в области микроэлектроники.[139]

В 1984 году версия с двумя изобретателями была дополнительно поддержана Томасом Ридом в книге «Чип: как два американца изобрели микрочип и совершили революцию».[140] Книга переиздавалась до 2008 года.[141] Роберт Райт из New York Times раскритиковал Рейда за подробное описание персонажей второго плана, задействованных в изобретении.[142] однако вклад Леховца и Ласта не упоминался, а Жан Орни появляется в книге только как теоретик, консультировавший Нойса.[140]:76

Пол Серуцци в «Истории современных вычислений» (2003) также повторяется история двух изобретателей и оговаривается, что «Их изобретение, сначала получившее название Micrologic, затем Интегральная схема by Fairchild, был просто еще одним шагом на этом пути »(миниатюризации, которой требовали военные программы 1950-х годов).[143] Ссылаясь на преобладающее в литературе мнение, он выдвинул решение Нойса использовать планарный процесс Хорни, который проложил путь для массового производства ИС, но не был включен в список изобретателей ИС.[144] Ceruzzi не касался изобретения изоляции компонентов ИС.

В 2000 году Нобелевский комитет присудил Килби Нобелевскую премию по физике «за его участие в изобретении интегральной схемы».[4] Нойс умер в 1990 году и поэтому не мог быть номинирован; когда его еще при жизни спросили о перспективах получения Нобелевской премии, он ответил: «Нобелевские премии не присуждают ни за разработку, ни за реальную работу».[145] Из-за конфиденциальности процедуры номинации на Нобелевскую премию неизвестно, рассматривались ли другие изобретатели НК. Саксена утверждал, что вклад Килби был чистой инженерией, а не фундаментальной наукой, и, таким образом, его назначение нарушило волю Альфреда Нобеля.[146]

Версия с двумя изобретателями сохранялась на протяжении 2010-х годов.[147] Его вариант ставит Килби впереди и рассматривает Нойса как инженера, улучшившего изобретение Килби.[148] Фред Каплан в своей популярной книге «1959: Год, когда все изменилось» (2010) посвящает восемь страниц изобретения IC и приписывает его Килби,[149] упоминание Нойса только в сноске[150] и пренебрегая Хорни и Ластом.

Редакция канонической версии

С конца 1980-х годов ряд ученых подчеркивали вклад других пионеров полупроводников, которые привели к изобретению интегральной схемы. В 1988 г. Fairchild Semiconductor инженер Чи-Тан Сах описанный Мохамед Аталла процесс пассивация поверхности к термическое окисление в конце 1950-х как «самый важный и значительный технологический прогресс, проложивший путь», который привел к кремниевой интегральной схеме;[71][70][28] Процесс окисления поверхности Аталлы был основой для планарный процесс[28] и изоляция p – n перехода.[70]

В конце 1990-х и 2000-х годах серия книг представила изобретение IC, выходящее за рамки упрощенной истории двух лиц:

В 1998 году Майкл Риордан и Лилиан Ходдсон подробно описали события, приведшие к изобретению Килби, в своей книге «Хрустальный огонь: рождение информационного века». Однако остановились на этом изобретении.[151]

Лесли Берлин в своей биографии Роберта Нойса (2005) включила события, разворачивающиеся в Fairchild, и критически оценила вклад Килби. По словам Берлина, соединительные провода «не позволяли производить устройство в любых количествах», о чем «Килби был хорошо осведомлен».[152][87]

В 2007 году Бо Лоджек выступил против версии с двумя изобретателями;[153] он описал вклад Хорни, Аталлы и Ласта и подверг критике Килби.[154]

В 2009 году Саксена описала работы Даммера, Джонсона, Стюарта, Килби, Нойса, Аталлы, Леховца и Хорни. Он также преуменьшил роль Килби и Нойса.[155]

Примечания

  1. ^ Лесли Берлин - профессиональный историк, руководитель программы Стэнфордского университета по истории Кремниевой долины, автор биографии Роберта Нойса и советник Смитсоновского института.
  2. ^ Бо Лойек - физик твердого тела, специализирующийся на диффузии в кремнии; он написал книгу по истории полупроводниковой промышленности.
  3. ^ Арджун Саксена - индо-американский физик, изучавший полупроводники с 1960-х годов; он написал книгу по истории изобретения IC.
  4. ^ В своей лекции о присуждении Нобелевской премии Килби (Kilby, 2000, p. 474) сказал, что «даже B-29, вероятно, самое сложное оборудование, использованное на войне, имел всего около 300 электронных ламп», но в статье 1976 года (Kilby 1976, с. 648) он упомянул число почти тысячу, что согласуется с Берри, К. (1993). Изобретая будущее: как наука и технологии меняют наш мир. Брасси. п.8. ISBN  9780028810294.
  5. ^ ENIAC обслуживали шесть инженеров в любое время, но его среднее время безостановочной работы было ограничено 5,6 часами. Вейк, М. Х., изд. (1955). «Компьютеры с названиями, начинающимися с E по H». Обзор отечественных электронных цифровых вычислительных систем. Министерство торговли США. Управление технических служб.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Саксена 2009, п. 140.
  2. ^ а б «1959: запатентована практическая концепция монолитной интегральной схемы». Музей истории компьютеров. Получено 13 августа 2019.
  3. ^ а б "Интегральные схемы". НАСА. Получено 13 августа 2019.
  4. ^ а б "Нобелевская премия по физике 2000 года. Жорес И. Алферов, Герберт Кремер, Джек С. Килби". Nobel Media AB. 2000 г.. Получено 2012-05-01.
  5. ^ а б c Каплан 2010, п. 78.
  6. ^ Каплан 2010, п. 77.
  7. ^ Braun, E .; Макдональд, С. (1982). Революция в миниатюре: история и влияние полупроводниковой электроники (2-е изд.). Издательство Кембриджского университета. ISBN  9780521289030.
  8. ^ «Интегральные схемы помогают изобретению». Integratedcircuithelp.com. Архивировано из оригинал на 2012-10-11. Получено 2012-08-13.
  9. ^ DE 833366  W. Jacobi / SIEMENS AG: приоритетная подача «Halbleiterverstärker» 14 апреля 1949 г., опубликована 15 мая 1952 г.
  10. ^ а б Лойек 2007, стр. 2–3.
  11. ^ а б Килби, Дж. (1976). «Изобретение интегральной схемы» (PDF). Транзакции IEEE на электронных устройствах. ED23 (7): 648–654 (особенно 648–60). Дои:10.1109 / т-ред.1976.18467. S2CID  19598101.
  12. ^ "Несчастный рассказ Джеффри Даммера". Новости электронных продуктов. 2005. Архивировано с оригинал на 2012-08-18. Получено 2011-05-01.
  13. ^ а б Лойек 2007, п. 3.
  14. ^ США 2663830, Оливер, Бернард М., "Semiconductor Signal Translating Device", опубликовано 22 октября 1952 г., выпущено 22 декабря 1953 г. 
  15. ^ США 2816228, Джонсон, Х., "Полупроводниковый осциллятор фазового сдвига", выпущенный в 1957 г. 
  16. ^ "Кто изобрел ИС?". Музей истории компьютеров. 20 августа 2014 г.. Получено 20 августа 2019.
  17. ^ Брок 2010, п. 36.
  18. ^ Бонч-Бруевич, М. А. (1956). Применение электронных ламп в экспериментальной физике [Применение электронных ламп в экспериментальной физике] (4-е изд.). Москва: Государственное издательство технико-теоретической литературы. С. 497–502.
  19. ^ Hubner 1998, п. 100.
  20. ^ Hubner 1998 С. 99–109.
  21. ^ Hubner 1998, п. 107.
  22. ^ а б c Брок 2010 С. 36–37.
  23. ^ а б «1958 - Демонстрация всех полупроводниковых« твердотельных цепей »». Музей истории компьютеров. Архивировано 20 февраля 2011 года.. Получено 2012-05-01.CS1 maint: неподходящий URL (связь)
  24. ^ Бассет, Р. К. (2007). «RCA и поиски радикальных технологических изменений». К веку цифровых технологий: исследовательские лаборатории, стартапы и развитие MOS-технологий. JHU Press. ISBN  9780801886393.
  25. ^ Д'Азаро, Л. А. (1959). «Шаговый транзисторный элемент» (PDF).
  26. ^ Моррис, П. Р. (1990). История мировой полупроводниковой промышленности. История технологии серии. 12. ИЭПП. С. 34, 36. ISBN  9780863412271.
  27. ^ Лойек 2007, стр. 52,54.
  28. ^ а б c Хафф, Ховард Р. (2003). «От лаборатории к фабрике: транзисторы в интегральные схемы». В Claeys, Cor L. (ред.). Интеграция процессов ULSI III: материалы международного симпозиума. Труды Электрохимического общества. Электрохимическое общество. С. 12–67 (перепечатка). ISBN  978-1-56677-376-8. Перепечатка: Pt. 1, Pt. 2, Pt. 3.
  29. ^ Лойек 2007, п. 82.
  30. ^ а б Лекюер, Кристоф; Брок, Дэвид С. (2010). Создатели микрочипов: документальная история Fairchild Semiconductor. MIT Press. п. 111. ISBN  9780262294324.
  31. ^ Саксена 2009, п. 97.
  32. ^ а б «Мартин Аталла в Зале славы изобретателей, 2009». Получено 21 июн 2013.
  33. ^ а б Черный, Лахлан Э. (2016). Новые взгляды на пассивацию поверхности: понимание границы раздела Si-Al2O3. Springer. п. 17. ISBN  9783319325217.
  34. ^ а б Лойек, Бо (2007). История полупроводниковой техники. Springer Science & Business Media. стр.120 & 321–323. ISBN  9783540342588.
  35. ^ а б c Бассетт, Росс Нокс (2007). К веку цифровых технологий: исследовательские лаборатории, начинающие компании и развитие MOS-технологий. Издательство Университета Джона Хопкинса. п. 46. ISBN  9780801886393.
  36. ^ Саксена 2009, п. 96.
  37. ^ "Давон Канг". Национальный зал славы изобретателей. Получено 27 июн 2019.
  38. ^ а б c Лойек, Бо (2007). История полупроводниковой техники. Springer Science & Business Media. п.120. ISBN  9783540342588.
  39. ^ Саксена 2009, стр. 96-7.
  40. ^ Донован, Р. П. (ноябрь 1966 г.). «Интерфейс оксид-кремний». Пятый ежегодный симпозиум по физике отказов в электронике: 199–231. Дои:10.1109 / IRPS.1966.362364.
  41. ^ Сах, Чжи-Тан (Октябрь 1988 г.). «Эволюция МОП-транзистора - от концепции до СБИС» (PDF). Труды IEEE. 76 (10): 1280–1326 (1291). Дои:10.1109/5.16328. ISSN  0018-9219.
  42. ^ а б Саксена 2009 С. 100–101.
  43. ^ Саксена 2009, п. 100.
  44. ^ Брок 2010 С. 30–31.
  45. ^ «1959 - Изобретение« планарного »производственного процесса».. Музей истории компьютеров. 2007 г.. Получено 2012-03-29.
  46. ^ Лойек 2007, п. 126.
  47. ^ «1959 - запатентована концепция практической монолитной интегральной схемы». Музей истории компьютеров. 2007 г.. Получено 2012-03-29.
  48. ^ Лойек 2007 С. 200–201.
  49. ^ а б c d е ж Килби 1976, п. 650.
  50. ^ а б Лойек 2007, п. 188.
  51. ^ Ceruzzi 2003 С. 182–183.
  52. ^ а б c Лойек 2007, п. 191.
  53. ^ Ceruzzi 2003, п. 183.
  54. ^ Килби 1976 С. 650–651.
  55. ^ Саксена 2009 С. 78–79.
  56. ^ Килби 1976, п. 651.
  57. ^ Саксена 2009 С. 82–83.
  58. ^ Килби 1976, п. 652.
  59. ^ Саксена 2009 С. 59–67.
  60. ^ Лойек 2007, п. 237-238.
  61. ^ «СТАТЬИ: Молекулярная электроника - Введение» (PDF). Компьютеры и автоматика. XI (3): 10–12, 14 марта 1962 г.. Получено 2020-09-05.
  62. ^ а б c Лойек 2007, п. 235.
  63. ^ а б Лойек 2007, п. 230.
  64. ^ а б Лойек 2007 С. 192–193.
  65. ^ а б c «1962 - Аэрокосмические системы - первые приложения для ИС в компьютерах». Музей истории компьютеров. Архивировано из оригинал на 2012-08-18. Получено 2012-05-01.
  66. ^ Лойек 2007, п. 231.
  67. ^ Лойек 2007, п. 236.
  68. ^ а б Лойек 2007, п. 237.
  69. ^ Лойек 2007, п. 238.
  70. ^ а б c Вольф, Стэнли (март 1992 г.). «Обзор технологий изоляции ИС». Твердотельная технология: 63.
  71. ^ а б Сах, Чжи-Тан (Октябрь 1988 г.). «Эволюция МОП-транзистора - от концепции до СБИС» (PDF). Труды IEEE. 76 (10): 1280–1326 (1290). Bibcode:1988IEEEP..76.1280S. Дои:10.1109/5.16328. ISSN  0018-9219. Те из нас, кто занимался исследованиями кремниевых материалов и устройств в течение 1956–1960 годов, считали эту успешную попытку группы Bell Labs во главе с Аталлой по стабилизации поверхности кремния самым важным и значительным технологическим достижением, проложившим путь, который привел к технологии кремниевых интегральных схем. разработки на втором этапе и объемы производства на третьем этапе.
  72. ^ Лойек 2007, п. 201.
  73. ^ США 3029366, Lehovec, K., "Multiple Semiconductor Assembly", выпущенный в 1962 г. 
  74. ^ "Интервью с Гордоном Муром". IEEE. 1976-03-04. Архивировано из оригинал в 2012-09-19. Получено 2012-04-22. Вольф: Леховец технически изобретатель IC? Мур: Согласно Патентному ведомству. Это одна из важных вещей, которые были необходимы. Я думаю, что в техническом сообществе, поскольку все, что он сделал, это подал бумажную заявку на патент, его не признают изобретателем. У успеха много отцов и тому подобное.
  75. ^ Берлин 2005 С. 103–104.
  76. ^ Брок 2010 С. 141–147.
  77. ^ а б c Брок 2010 С. 144–145.
  78. ^ Брок 2010 С. 157, 166–167.
  79. ^ Брок 2010, п. 157.
  80. ^ а б Брок 2010, п. 158.
  81. ^ «Интервью с Робертом Нойсом, 1975–1976». IEEE. Архивировано из оригинал в 2012-09-19. Получено 2012-04-22.
  82. ^ Берлин 2005, п. 104.
  83. ^ а б США 3150299, Нойс, Роберт Н., "Комплекс полупроводниковых схем, имеющий средства изоляции", опубликовано 11 сентября 1959 г., выпущено 22 сентября 1964 г. 
  84. ^ Берлин 2005, п. 104-105.
  85. ^ Брок 2010, п. 39, 160–161.
  86. ^ Брок 2010 С. 39, 161.
  87. ^ а б Саксена 2009 С. 135–136.
  88. ^ Берлин 2005, п. 105.
  89. ^ Зейтц, Ф .; Эйнспрух, Н. (1998). Электронный джин: запутанная история кремния. Университет Иллинойса Press. п. 214. ISBN  9780252023835.
  90. ^ Саксена 2009, с. 237.
  91. ^ Саксена 2009, стр.139, 165.
  92. ^ Берлин 2005, п. 111.
  93. ^ а б c «1960 - Изготовлена ​​первая планарная интегральная схема». Музей истории компьютеров. Архивировано из оригинал 20 июля 2011 г.. Получено 2012-05-01.
  94. ^ Берлин 2005, п. 111-112.
  95. ^ Лойек, Б. (2006). «История полупроводниковой техники (синопсис)» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2012-08-18. Получено 2012-05-01.
  96. ^ Лойек 2007, стр. 133,138.
  97. ^ Лойек 2007 С. 180–181.
  98. ^ а б Элдон С. Холл.«Путешествие на Луну: история навигационного компьютера Apollo».1996.p. 18-19.
  99. ^ а б Ceruzzi 2003, п. 188.
  100. ^ Ceruzzi 2003, п. 189.
  101. ^ Swain, P .; Гилл, Дж. (1993). Корпоративное видение и быстрые технологические изменения: эволюция структуры рынка. Рутледж. стр.140 –143. ISBN  9780415091350.
  102. ^ Лойек 2011, п. 210.
  103. ^ а б «Пионеры компьютеров - Джеймс Л. Буйе». IEEE Computer Society. Получено 25 мая 2020.
  104. ^ Лойек 2007, п. 211.
  105. ^ Лойек 2007 С. 260–263.
  106. ^ «1960: Показан металлооксидный полупроводниковый (МОП) транзистор». Музей истории компьютеров.
  107. ^ "Кто изобрел транзистор?". Музей истории компьютеров. 4 декабря 2013 г.. Получено 20 июля 2019.
  108. ^ а б Куо, Юэ (1 января 2013 г.). «Технология тонкопленочных транзисторов - прошлое, настоящее и будущее» (PDF). Интерфейс электрохимического общества. 22 (1): 55–61. Дои:10.1149 / 2.F06131if. ISSN  1064-8208.
  109. ^ Московиц, Сэнфорд Л. (2016). Передовые инновации в материалах: управление глобальными технологиями в 21 веке. Джон Уайли и сыновья. С. 165–167. ISBN  9780470508923.
  110. ^ Бассетт, Росс Нокс (2007). К веку цифровых технологий: исследовательские лаборатории, начинающие компании и развитие MOS-технологий. Издательство Университета Джона Хопкинса. С. 22–25. ISBN  9780801886393.
  111. ^ а б «Черепаха транзисторов побеждает в гонке - революция CHM». Музей истории компьютеров. Получено 22 июля 2019.
  112. ^ «1964 - выпущена первая коммерческая микросхема MOS». Музей истории компьютеров.
  113. ^ а б Лойек 2007, п. 195.
  114. ^ Лойек 2007, п. 239.
  115. ^ а б Лойек 2007, п. 176.
  116. ^ Сах, Чжи-Тан (Октябрь 1988 г.). «Эволюция МОП-транзистора - от концепции до СБИС» (PDF). Труды IEEE. 76 (10): 1280–1326 (1292). Дои:10.1109/5.16328. ISSN  0018-9219.
  117. ^ Лойек 2007, п. 240.
  118. ^ Лойек 2007, п. 241.
  119. ^ Лойек 2007 С. 202–204.
  120. ^ Берлин 2005, п. 139.
  121. ^ а б c d Берлин 2005, п. 140.
  122. ^ а б Лойек 2008, п. 206.
  123. ^ Flamm 1996, п. 56.
  124. ^ Flamm 1996 С. 56–57.
  125. ^ Flamm 1996, п. 57.
  126. ^ Flamm 1996, п. 58.
  127. ^ Flamm 1996, п. 68.
  128. ^ Flamm 1996 С. 69–70.
  129. ^ Flamm 1996, п. 70.
  130. ^ Хейерс, Томас (1989-11-24). «Японская хватка по-прежнему замечена в патентах». Нью-Йорк Таймс.
  131. ^ Эндрюс, Эдмунд (1994-09-01). "Texas Instruments проигрывает в правлении Японии". Нью-Йорк Таймс. В прошлом году компания получила 520 миллионов долларов дохода от лицензионных отчислений 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 японских лицензионных сделок.
  132. ^ Лойек 2007, п. 1.
  133. ^ Ганди, С. (1968). Теория и практика микроэлектроники. Вайли.
  134. ^ Берлин 2005, п. 109.
  135. ^ Берлин 2005 С. 140–141.
  136. ^ Берлин 2005, п. 141.
  137. ^ Лойек 2007, п. 194.
  138. ^ Лойек 2007, п. 2.
  139. ^ Роджерс, Эверетт М .; Рафаэли, Шейзаф (1985). «Компьютеры и связь». В Рубене, Брент Д. (ред.). Информация и поведение. Нью-Брансуик, Нью-Джерси: Издатели транзакций. С. 95–112. ISBN  9780887380075. ISSN  0740-5502.
  140. ^ а б Рид, Т. Р. (1984). Чип: как два американца изобрели микрочип и совершили революцию. Саймон и Шустер. п.76. ISBN  9780671453930. Однажды в 1958 году Жан Орни пришел к Нойсу с теоретическим решением ...
  141. ^ Рид, Т. Р. (2008). Чип: как два американца изобрели микрочип и совершили революцию. Саймон и Шустер / Отпечатки лап. ISBN  9781439548882.
  142. ^ Райт, Р. (1985-03-03). "Микромонолит и как он рос". Нью-Йорк Таймс. Г-н Рид слишком склонен находить увлекательными всех людей, с которыми он столкнулся в ходе своего исследования ... Отбросив несколько косвенных профилей миниатюр, г-н Рид мог бы придать больший импульс своей истории, особенно если бы он исследовал личности его центральных персонажей более глубоко.
  143. ^ Ceruzzi 2003, п. 179.
  144. ^ Ceruzzi 2003, п. 186.
  145. ^ Берлин 2005, п. 110.
  146. ^ Саксена 2009 С. 335–340, 488.
  147. ^ Например, Марков, Дж. (2011-05-04). «Intel увеличивает скорость транзисторов, наращивая их вверх». 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 (1989-11-24). «Японская хватка по-прежнему замечена в патентах». Нью-Йорк Таймс. Базовый полупроводник был изобретен в 1958 году инженером Texas Instruments Джеком Килби и доктором Робертом Н. Нойсом, соучредителем Intel…
  148. ^ Дас, С. (19 сентября 2008 г.). «Чип, изменивший мир». Нью-Йорк Таймс. Революционная идея Килби ... Шесть месяцев спустя, в Калифорнии, другой инженер, Роберт Нойс ...
  149. ^ Каплан 2010, п. 76: «Это было изобретено не огромной командой физиков, а одним человеком, работающим в одиночку, самозванцем, даже не физиком, а инженером, Джоном Сент-Клером Килби».
  150. ^ Каплан 2010, п. 266: «у микрочипа был случайный соавтор, Роберт Нойс ... который придумал свою 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. ... ".
  151. ^ Саксена 2009, п. 59.
  152. ^ Берлин 2005, п. 109: «Провода не позволяли производить устройство в любых количествах, о чем Килби был хорошо осведомлен, но это, несомненно, была интегральная схема… своего рода».
  153. ^ Лойек 2007, п. 15: «Историки приписали изобретение интегральной схемы Джеку Килби и Роберту Н. Нойсу. В этой книге я утверждаю, что группа изобретателей была намного больше».
  154. ^ Лойек 2007, п. 194: «Идея Килби об интегральной схеме была настолько непрактичной, что от нее отказалась даже Texas Instruments. Патент Килби использовался только как очень удобный и прибыльный торговый материал. Скорее всего, если бы Джек Килби работал на любую компанию, кроме Texas Instruments, его идея никогда не была бы запатентована. ".
  155. ^ Саксена 2009, п. ix: «... преобладающая точка зрения вводила в заблуждение и сохранялась в течение долгого времени, например, более четырех десятилетий в этом случае изобретения ИС ... Почти все в области микроэлектроники, включая физику, химию, инженерию и т.д. Весь мир, похоже, принимал ошибочную информацию об изобретении ИС на протяжении более четырех десятилетий, потому что до сих пор они ничего не сделали, чтобы исправить это ».

Библиография