Jack Kilby werkte nog maar enkele maanden als ingenieur bij Texas Instruments of hij zette er een van de belangrijkste technologische stappen van deze eeuw. Het was tijdens de zomervakantie, hij was toen 34 jaar. De jonge man moest doorwerken, want omdat hij nog maar net in dienst was, had hij nog geen recht op vrije dagen.
In het uitgestorven nieuwe ‘Semiconductor Building’ zette Kilby enkele ideeën op papier om elektronische onderdelen op een chip met elkaar te verbinden. Enige tijd later zette hij die gedachtespinsels om in een geïntegreerd oscillator-circuit. Daarvoor legde hij met goud contacten tussen een transistor, weerstanden en condensatoren die alle waren gemaakt op één enkel plaatje germanium. Op 12 september 1958 zette Kilby zijn vinding in aanwezigheid van TI’s bestuursvoorzitter Mark Shepherd in werking. Op de oscilloscoop verscheen een mooie stabiele sinus. De eerste werkende chip was een feit.
Hall of Fame
Voor deze uitvinding werd Kilby in 1982 opgenomen in de National Inventors Hall of Fame, waar hij plaats nam tussen grootheden als Henry Ford, Thomas Edison en De Wright Brothers. Texas Instruments eerde zijn oud-werknemer 9 september jongstleden met de opening van het Kilby Center, een researchlaboratorium van 150 miljoen dollar in Dallas, dat zich richt op het ontwikkelen van procestechnologie voor chips.
Jack St. Clair Kilby groeide op in Grand Bend, Kansas. Hij haalde de titels ‘bachelor’ en ‘master of science’ aan de universiteiten van Illinois en Wisconsin. De jonge ingenieur startte zijn carrière bij de Centralab divisie van Globe Union. Daar maakte hij met zeefdruktechnieken elektronische printplaten. Bij Texas Instruments mocht Kilby voortborduren op die weg. Hij werd er aangesteld als project-ingenieur op het gebied van ‘microminiaturisatie’. Bij TI werkte hij tot 1970. Daarna ging hij voor zichzelf aan de slag als onafhankelijk uitvinder.
Rekenmachine
De fabricage van de eerste chip is niet Kilby’s enige verdienste. Hij stond als leider van het project Cal-Tech aan de wieg van de elektronische rekenmachine. Cal-Tech werd in 1965 gestart. Net zoals de radio tien jaar eerder de transistor moest promoten, zo moest de calculator vaart geven aan het geïntegreerde circuit. In die tijd vertoonde de halfgeleiderindustrie al een grote groei. "De markt voor chips was midden jaren zestig 300 miljoen dollar groot, ongeveer even groot als de markt voor hondenvoer. Ik vond dat indrukwekkend", zou Kilby later zeggen.
Kilby en zijn medewerkers Jerry Merryman en James Van Tassel hadden het ontwerp voor de eerste calculator op één chip in maart 1967 voor elkaar. Het was een rekenmachine op batterijen met slechts vier functies. Het machientje had geen display, maar zette met een thermische printer uitkomsten van maximaal twaalf cijfers op een papieren lint. Texas Instruments liet zijn Cal-Tech in Japan produceren. Het apparaat kwam najaar 1970 op de markt als de Canon Pocketronic. Deze ‘zakrekenmachine’ woog bijna een kilo en kostte rond de 400 dollar.
Fujitsu
Ook nu zoemt de naam Kilby nog door de computerindustrie. In de VS kreeg Texas Instruments al in 1959 een patent op het IC. In Japan deed TI in 1960 een aanvraag voor een octrooi op Kilby’s vinding, maar het patent werd pas 29 jaar later, in 1989, toegewezen. Terwijl andere Japanse chipbedrijven besloten te betalen weigert Fujitsu hardnekkig om het ‘Kilby patent’ te erkennen. Het Japanse bedrijf vindt dat het om archaïsche technologie gaat die al lang niet meer in de huidige chipproductie wordt gebruikt.
Daar heeft Fujitsu wel een beetje gelijk in. Kilby prutste de elektronische onderdeeltjes op het oscillator-circuit aan elkaar met behulp van gouddraadjes. Die manier van circuits integreren heeft maar zeer kort bestaan. Onafhankelijk van Kilby kwam ook Robert Noyce bij Fairchild Semiconductor op het idee om elektronische componenten op één stukje halfgeleider te integreren. Noyce deed dat op silicium. Bovendien slaagde Noyce erin om de contacten al tijdens het productieproces aan te brengen, met een technologie die tot op de dag van vandaag toepassing vindt. Ook Texas Instruments ging de chips al vrij snel op deze manier fabriceren.
Robert Noyce
Texas Instruments en Fairchild hebben jarenlang een verbitterde patentstrijd gevoerd. Noyce diende zijn patent op 30 juli 1959 in, enkele maanden na Kilby. Beiden kregen erkenning en de twee staan nu als gezamenlijke uitvinders van het IC bekend. Eind jaren vijftig kenden Kilby en Noyce elkaar niet, maar later raakten ze bevriend. Noyce, die later met Gordon Moore Intel oprichtte, verwierf door zijn avontuurlijke uitspattingen echter wat meer bekendheid dan Kilby.
Kilby’s uitvinding bestond uit een plaatje germanium van 2 bij 10 millimeter. Nu overstijgt het aantal transistoren op microprocessoren de tien miljoen. TI kondigde onlangs een productieproces aan waarmee 150 miljoen transistoren op een plaatje silicium van 19 bij 19 cm passen.
Het is nauwelijks meer voor te stellen dat Kilby en zijn werkgever Texas Instruments zo’n vijf jaar moesten knokken voor ze de industrie ervan hadden overtuigd dat het wel degelijk zin had om onderdelen op een enkel plaatje silicium te integreren. Niemand kon in die tijd bevroeden dat de IC-industrie zich op den duur zou kunnen meten met industrieën als de chemie en de staalindustrie.
Scepsis
Sceptici droegen allerlei redenen tegen integratie aan. Eind jaren vijftig was de opbrengst van transistoren zo’n 90 procent. Iedereen kon uitrekenen dat een chip met een circuit van tien transistoren slechts in 18 procent van de gevallen volledig werkte. Anderen dachten dat je ruimte kon besparen door afzonderlijke transistoren te gebruiken. Ook waren er betere elektronica-circuits te maken door alle componenten – transistoren, weerstanden, condensatoren, bedrading – uit te voeren met de materialen en technieken waarin ze het best voldeden. Een weerstandje van tantaliumnitride was nu eenmaal beter dan eentje op een siliciumchip.
"Die discussie is nooit beslist", zei Jack Kilby vorig jaar in een interview met een Amerikaans vakblad. "Echter, bij Texas Instruments gingen we gewoon geïntegreerde circuits produceren, en dat met een steeds betere opbrengst. De critici verdwenen op een gegeven moment vanzelf."
IC van $450
Texas Instruments had begin jaren zestig de wind mee. Het was ’s werelds grootste halfgeleiderproducent. Voor de eerste IC vroeg het grif 450 dollar aan zijn militaire klanten. Want het waren vooral de ruimtevaart en de defensie-industrie die de broodnodige orders verschaften aan de jonge chipindustrie. Kilby’s eerste geïntegreerde circuits waren bestemd voor de US Air Force. Die koos de chip in 1961 als basis voor een programma om de eerste computer te bouwen die geheel in silicium was uitgevoerd. De eerste grote partij chips produceerde Texas Instruments ook in opdracht van de Amerikaanse luchtmacht. Die had 22 verschillende geïntegreerde circuits nodig voor de Minuteman-raket in 1962. Zonder invloedrijke contacten bij defensie zou Intel het aanzienlijk moeilijker hebben gehad om zijn ontwikkelingsprogramma’s te financieren. De eerste commerciële IC’s vervaardigde TI voor digitale computers.
