什么是集成电路？

制造半导体集成电路的想法最早是由从事雷达研究的英国科学家达默提出的。他在1952年5月发表的一篇论文中提出:“由于晶体管的出现和在半导体方面的研究成果，使得制造没有连接线的单一形状的电子器件成为可能。该器件由多层绝缘材料、导电材料、整流材料和放大材料组成。去除每一层中的某一部分，可以使器件具有一定的电学功能。”

达默的上述想法很有意义，可惜他本人未能付诸实践。50年代以后，随着军事工业和航空航天工业的快速发展，迫切需要各种功能更强、功能更复杂的半导体器件，也希望器件越小越好。

在社会需求的刺激下，一群早期来到硅谷开创电子行业的年轻微电子工程师，自然将研究目标瞄准了上述目标。他们设想以一种新的形式将一些晶体管和一些元件组合成一个更复杂的电路，而不是简单地将它们拼凑在一起。这个电路叫做集成电路。从外观上看，它们是小硅片，所以人们也称之为芯片。至今，这种芯片在各种电脑、计算器、各种电器设备中随处可见。早在第二次世界大战时，就有人尝试在陶瓷基板上印刷墨水状的电阻材料和镀银金属片，制成电阻器和连接线的组合体。印刷电路技术的发展和晶体管的发明为集成电路的发明做了必要的技术准备。

现在人们认为世界上最早的集成电路是美国物理学家基尔比和诺伊斯在1958年独立研究发明的。为了确定这项发明的专利权，他们公司之间有一场长期的争论。因此，回顾他们各自的发明过程是非常有趣的。

基尔比1923出生于美国密苏里州杰斐逊，1947毕业于伊利诺伊大学，1950获得威斯康星大学硕士学位。

1958年5月，基尔比进入德州仪器公司仅三个月，他被安排研究电子设备的小型化。当时的电子设备用的是电子管，后来逐渐用了晶体管，但是体积庞大。

根据国防部的要求，基尔比的任务是研究如何通过使用更小的元件和更精细的布线，使电子设备变得更小、更紧凑、更灵巧。

今年夏天，当kilby的所有同事都去度假的时候，他坐在安静的环境中的办公桌前，苦苦思索小型化问题的解决方案。在他想出新方法之前，他屡次碰壁。后来，他意识到所有需要的电路元件，包括晶体管、电阻和电容，都可以用同样的半导体材料制成。这些电路元件必须绝缘，才能独立工作，互不干扰；所有的电路元件都焊接在半导体晶片的衬底上或其附近，从而可以利用先进的半导体技术将电路相互连接，而无需担心元件连接处的短路。当时基尔比称这种电路为固体电路(现在也有人称之为微电路)。1958年9月，基尔比的第一个电路“相移振荡器”成功。

诺伊斯1927出生于美国爱荷华州的一个小镇。他对现实世界充满了好奇。十二三岁的时候，他和二哥先后造了一架巨大的滑翔机，组装了一辆汽车。他在大学里同时学习物理和数学，对晶体管及其应用也很感兴趣，在晶体管方面打下了扎实的理论基础。1949考上博士后，我仍然选修了一些对晶体管基础研究有帮助的课程，并且在学术活动中，有机会结识了晶体管领域的著名专家，如肖克利等人。

诺伊斯在1953拿到博士学位后，更喜欢去小公司工作，工资很低。他认为:“越小的地方，越能得到多方面的锻炼，有利于发挥作用。这样既方便选择合适的课题进行研究，又能成为企业家。”

肖克利1955在硅谷创立肖克利半导体公司时，诺伊斯是聘请的优秀科技人才之一。在肖克利半导体实验室成立的第一年，诺伊斯和他的同事尽力鼓励肖克利将研究重点转移到硅晶体管上，但肖克利坚持四层二极管的研究。由于认识上的分歧，诺伊斯在1957年和其他7个年轻人一起离开了肖克利公司，成立了飞兆半导体公司，成为硅谷第一家研发硅晶体管的公司。从这个意义上说，诺伊斯早年想当企业家的愿望真的实现了。

当时，飞兆半导体首次在晶体管生产中使用“平面工艺”。技术工作由Henny主持，他是当时硅谷最有才华的科学家之一。他提出的平面工艺方法是通过各种措施尽可能多地挤压硅表面的氧化层，直至压成平板状，使器件的电极在同一平面上。所以只要事先设计好晶体管的电极结构图，用照相制版的方法浓缩成掩模板，就可以把三维晶体管做成平面晶体管。所以无论结构多么复杂精密，晶体管都可以通过这种平面工艺压缩在一个小小的半导体硅片上。

平面工艺方法的引入让飞兆科学家的思路豁然开朗，他们顿时看到了令人振奋的应用前景。他们意识到，不仅可以在一个硅片上放置几个晶体管，而且可以在一个硅片上放置几十个、几百个甚至几百万个晶体管。

平面技术很快被应用于集成电路的制造。飞兆公司的科学家发现，通过使用光刻技术，可以在硅表面按照一定的规则重复排列相同的晶体管，同时，这些晶体管可以相互连接。仙童公司副经理诺伊斯等人提出了制造集成电路的平面技术方法，并主持制造了世界上第一个用半导体硅制成的集成电路。

德州仪器的Kilby当然也意识到了飞机技术的巨大价值。在诺伊斯之前6个月，他成功实现了在制造“相移振荡器”时将电子电路放置在锗芯片上的想法。但是诺伊斯制造的硅集成电路比基尔比制造的锗集成电路更实用，更容易生产。

当他后来回忆起自己32岁时发明集成电路时，诺伊斯幽默地说:“我发明集成电路是因为我是个懒人。”当时认为用电线连接电子元件太麻烦。我希望越简单越好。"

基尔比在德州仪器公司发明了后来称为集成电路的“固态电路”后，立即得到了公司负责人的关注。他们意识到了这种新的电子设备的重要性，并预言它将被广泛应用，因此必须大力推广。

1959年2月，基尔比为自己的“固态电路”申请了专利。不久之后，德州仪器宣布他们已经制造出比火柴头还小的半导体固体电路。而飞兆公司的诺伊斯，虽然之前也用平面技术制造过半导体硅集成电路，但是没有及时申请专利。直到7月1959，诺伊斯才想到走专利申请程序，但时间比基尔比晚了半年。

此后，两家公司就集成电路的发明权争论了很久，因为Kirby Noyce更早申请了专利。基尔比先获得了专利，但他的设计想法未能实现。诺伊斯的平面技术后来成为微电子革命的基础，但他直到基尔比之后才申请专利，更何况这项技术并不是他在飞兆公司一个人发现和完善的。

最后法院判决集成电路发明专利归基尔比，集成电路互连技术关键专利归诺伊斯。从1961开始，他们的专利为各自的公司带来了巨大的经济效益，两人都成为了国内外知名的微电子学发明家和奠基人，还获得了美国科学家和技术人员最渴望聚在一起的“巴伦廷勋章”。