Jack Kilby construyó el primer circuito integrado a partir de un solo material en Texas Instruments

El transistor, inventado a finales de 1947, sustituyó al tubo de vacío e hizo la electrónica más pequeña y mucho más fiable. Pero la complejidad chocó con un muro: los componentes soldados entre sí en placas de circuito impreso llegaban como máximo a unos diez mil transistores, mientras que la incipiente industria informática necesitaba muchos más. La Real Academia Sueca de las Ciencias, al conceder a Kilby el Premio Nobel de 2000, señaló que el número de transistores soldados entre sí se había convertido en el factor limitante.

Jack Kilby se incorporó a Texas Instruments en 1958. Según recoge el resumen de su conferencia de la Fundación Nobel, su cuaderno del verano de 1958 contiene el primer diagrama de un circuito integrado en el que todos los componentes estaban hechos del mismo material: el transistor, las resistencias y los condensadores se formaban directamente a partir de un único cuerpo semiconductor en lugar de cablearse entre sí. Presentó su patente, «Miniaturized electronic circuits», el 6 de febrero de 1959; la Oficina de Patentes de EE. UU. la concedió con el número 3.138.743 el 23 de junio de 1964.

Robert Noyce, trabajando de forma independiente en Fairchild, desarrolló la versión que pasó a la fabricación: silicio como semiconductor, dióxido de silicio como aislante y aluminio como conductor. La Fundación Nobel señala que Kilby presentó primero la solicitud, que Noyce conocía ese trabajo cuando presentó la suya, y que ambos son considerados inventores del chip.

El concepto fue aceptado por la industria hacia 1960, y las aplicaciones llegaron rápidamente: el propio Kilby co-inventó la calculadora de bolsillo, uno de sus primeros usos, que llegó al mercado en 1964. Después, el número de componentes fue aumentando según el ritmo que se conoció como ley de Moore, hasta llegar a chips con millones de componentes a precios en gran medida sin cambios.

Hacer todos los componentes de un solo semiconductor, en una sola pieza

El cuello de botella no eran los transistores sino sus conexiones: cada unión soldada entre piezas discretas era un coste y un punto de fallo, de modo que los sistemas dejaron de crecer donde dejó de llegar la soldadura.

Formar resistencias y condensadores a partir del mismo semiconductor que el transistor significaba que el circuito podía fabricarse como un solo cuerpo en un solo proceso, no ensamblarse a partir de piezas separadas.

Un circuito de una sola pieza es compatible con la producción por lotes: fabricar más significa repetir un ciclo de fabricación, no ensamblar a mano cada vez más uniones.

La idea se generalizó más allá del laboratorio de Kilby: la versión de Noyce con silicio, óxido y aluminio se convirtió en la vía práctica de fabricación, y por eso se atribuye el mérito a ambos.

Cuando cada unión es un punto de fallo, la solución no es un mejor cableado sino menos piezas que cablear. Kilby reformuló el circuito como un solo objeto hecho de un solo material, y el techo desapareció.

La industria aceptó el circuito integrado hacia 1960, y la calculadora de bolsillo llegó en 1964 como uno de sus primeros productos. El número de componentes aumentó de forma constante bajo lo que se conoció como ley de Moore, hasta llegar a chips con millones de componentes separados a precios en gran medida sin cambios. La forma de silicio y óxido de Noyce se convirtió en el estándar de fabricación, y en 2000 la Real Academia Sueca de las Ciencias concedió a Kilby la mitad del Premio Nobel de Física «por su parte en la invención del circuito integrado». Kilby acumuló unos 60 patentes a lo largo de su carrera.