Начало эры полупроводников

К середине ХХ века многие инженеры заговорили о том, что развитие электроники зашло в тупик. Даже самые блестящие проекты натыкались на фактическую невозможность реализации, так называемую проблему больших чисел. Чтобы построить сложную вычислительную машину, нужно было соединить вместе огромное количество достаточно крупных деталей из разных материалов. При этом каждая новая деталь понижала надежность и повышала стоимость производства системы в целом. Для реального прогресса требовалось упростить структуру и уменьшить размеры машин.

Первый шаг на этом пути был сделан в 1947 году с изобретением транзистора, позволившего избавиться от громоздких вакуумных ламп, без которых ранее не обходился ни один компьютер. Но как наиболее эффективно соединить компоненты электросхемы, все еще оставалось открытым вопросом. Самый неожиданный ответ предложил молодой инженер фирмы Texas Instruments Джек Килби. Только поступив в мае 1958 года на работу, он, в отличие от других сотрудников, еще не имел права на летний отпуск, а потому в его распоряжении оказалось много времени для размышлений в почти пустом офисе. Именно тогда ему пригодились университетские знания в области физики полупроводников, знания, применять которые у Килби раньше не было никакой необходимости.

Полупроводник — класс веществ, способных проводить ток лучше, чем, например, стекло, но хуже, чем медь. Обработав полупроводник (кремний или германий) специальным образом, можно усилить или ослабить его сопротивление и таким образом контролировать напряжение в цепи. На практике это значит, что из полупроводника можно выполнить всю схему целиком. А раз так, то почему бы, подумал Килби, не сделать ее из одного куска материала, просто вырезав на нем отдельные детали? Идея поначалу вызвала недоверие у начальства, но уже первые испытания убедили даже самых строгих скептиков.

Несколько месяцев спустя схожую схему предложил еще один техасец, Роберт Нойс, работавший на Fairchild Semiconductor. Нойс и Килби пришли к одному и тому же решению независимо друг от друга, но у Нойса было важное преимущество: в его схеме элементы соединялись не запутанной сетью проводов, а через тончайшее металлическое покрытие на поверхности чипа. Между компаниями развернулась настоящая патентная война, которая закончилась мировым соглашением только в 1966 году.

Объединение в интегральной схеме всех деталей на крошечном пространстве сделало возможным появление тысяч совершенно непохожих друг на друга устройств. Лучше всего значимость этого открытия видна на примере того, чем занимались его авторы впоследствии. Килби поучаствовал в разработке карманного калькулятора и принтера. Нойс стал одним из основателей Intel, для которой создал первый микропроцессор. Все это — как и смартфоны, новейшие истребители, стиральные машины и Большой адронный коллайдер — работает благодаря интегральным схемам.

В 2000 году Килби (вместе с россиянином Жоресом Алфёровым и немцем Гербертом Крёмером) получил Нобелевскую премию по физике за вклад в развитие электроники. В автобиографии, составленной по просьбе Нобелевского комитета, он упомянул и умершего за десять лет до этого Нойса, сказав: «Если бы он был жив, я уверен, мы разделили бы честь этой награды».

Юрий Куликов