ジャック・キルビーはテキサス・インスツルメンツで単一材料から最初の集積回路を製作した

1947年末に発明されたトランジスタは真空管に取って代わり、電子機器をより小型ではるかに信頼性の高いものにした。しかし複雑さは壁に突き当たった。プリント基板上で半田付けされた部品はおよそ1万個のトランジスタで頭打ちとなり、一方で台頭しつつあったコンピュータ産業ははるかに多くのものを必要としていた。キルビーに2000年のノーベル賞を授与したスウェーデン王立科学アカデミーは、半田付けされたトランジスタの数が制限要因になっていたと指摘した。

ジャック・キルビーは1958年にテキサス・インスツルメンツに入社した。ノーベル財団による彼の講演の要約が記録しているように、1958年の夏の彼のノートには、すべての部品が同じ材料から作られた集積回路の最初の図が含まれている。トランジスタ、抵抗、コンデンサは、配線で接続されるのではなく、一つの半導体本体から直接形成された。彼は1959年2月6日に特許「Miniaturized electronic circuits」を出願し、米国特許庁は1964年6月23日にこれを第3,138,743号として付与した。

フェアチャイルドで独立に研究していたロバート・ノイスは、製造に移された版を開発した。半導体としてシリコン、絶縁体として二酸化シリコン、導体としてアルミニウムを用いるものである。ノーベル財団は、キルビーが先に出願し、ノイスは出願時にその仕事を知っていたと指摘しており、両者ともチップの発明者と見なされている。

この概念は1960年頃に業界に受け入れられ、応用はすぐに続いた。キルビー自身がポケット電卓の共同発明者であり、これは最初の用途の一つで、1964年に市場に登場した。その後、部品数はムーアの法則として知られるようになるスケジュールで増加し、価格はほぼ変わらないまま数百万個の部品を搭載するチップへと至った。

すべての部品を一つの半導体から、一体として作る

ボトルネックはトランジスタではなく、その接続にあった。個別部品間の半田付けされた接合部はそれぞれがコストであり故障点であったため、システムは半田付けが止まる所で成長を止めた。

抵抗とコンデンサをトランジスタと同じ半導体から形成することは、回路を別々の部品から組み立てるのではなく、一つのプロセスで一体として製作できることを意味した。

一体型の回路はバッチ処理に適合する。より多く作ることは、ますます多くの接合部を手作業で組み立てるのではなく、一つの製造サイクルを繰り返すことを意味する。

この考えはキルビーの研究室を超えて一般化した。ノイスのシリコン、酸化物、アルミニウムによる版が実用的な製造経路となり、それが両者が功績を認められている理由である。

すべての接合部が故障点であるとき、解決策はより良い配線ではなく、配線すべき部品を減らすことである。キルビーは回路を一つの材料から作られた一つの物体として再定義し、天井は消え去った。

業界は1960年頃に集積回路を受け入れ、ポケット電卓はその最初の製品の一つとして1964年に登場した。部品数はムーアの法則と呼ばれるようになるものの下で着実に増加し、価格はほぼ変わらないまま数百万個の個別部品を搭載するチップへと至った。ノイスのシリコンと酸化物による形態が製造標準となり、2000年にスウェーデン王立科学アカデミーは「集積回路の発明への貢献」に対してキルビーにノーベル物理学賞の半分を授与した。キルビーはその経歴の中で約60件の特許を蓄積した。