Kieszonkowy kalkulator, przenośne kasy i terminale, a przede wszystkim komputery oparte na układach scalonych – istnienie każdej z tych rzeczy wydaje się nam tak oczywiste, że mało kto wie, iż zawdzięczamy je jednemu człowiekowi. Jest nim Amerykanin Jack St. Clair Kilby.
Źródło: Wikipedia
Jack Kilby: od przypadku do nagrody Nobla
Jack St. Clair Kilby urodził się 8 listopada 1923 roku w Jefferson City, w stanie Missouri. Jego rodzice (Hubert S. i Vina Kilby) przeprowadzili się do Great Bend w Kansas, gdzie Hubert Kilby prowadził małą firmę. O tym, jak potoczyło się życie Jacka zadecydował przypadek. W 1938 roku po burzy śnieżnej nastąpiła awaria zasilania. Na skutek zerwania linii telefonicznych i energetycznych ojciec przyszłego wynalazcy był zmuszony kontaktować się z klientami korzystając z pomocy radiooperatorów amatorów. Nastoletni Jack towarzyszył ojcu w pracy i był tak zafascynowany działaniem radia, że wkrótce zbudował swój własny nadajnik oraz otrzymał licencję radiową. Czerpiąc wiedzę od starszych kolegów zaczął obsługiwać radiostację. To przesądziło o tym, że jego życie na zawsze związało się z elektroniką. Jak powiedział:
„Starsze odbiorniki były bardzo pomocne i tolerancyjne w stosunku do młodego licealisty. Przekonało mnie to, że chcę studiować elektronikę.”
I o ile przypadki zdarzają się w życiu każdego z nas, o tyle nie dla każdego są początkiem drogi po nagrodę Nobla, jak to było w przypadku Jacka Kilbiego. Ale po kolei! Uzyskawszy tytuł licencjata na Uniwersytecie Illinois oraz tytuł magistra na Uniwersytecie Wisconsin, w 1947 roku Jack Kilby rozpoczął pracę w firmie Globe Union Inc. w Milwaukee w stanie Wisconsin. W tym samym roku, 27 czerwca, ożenił się z Barbarą Annegers.
Budowa pierwszego układu scalonego
W 1952 roku, po seminarium w Bell Telephone Laboratories, Jack Kilby skupił się na opracowywaniu technologii tranzystorów germanowych. Odkrył, że do budowy tranzystorów zdecydowanie lepszy będzie krzem, jednak jego pracodawca, Globe-Union Inc., nie zamierzał wprowadzić tej innowacji. To skłoniło Kilbiego do zmiany pracy.
W maju 1958 r. Jack został zatrudniony przez Willisa Adcocka w Texas Instruments, gdzie rozpoczął pracę w dziale mikrominiaturyzacji. Podczas gdy w lipcu fabryka została zamknięta z powodu urlopów, on jako nowy pracownik pracował sam w laboratorium. To właśnie w tym czasie zbudował swój pierwszy obwód scalony. Zamiast tworzyć poszczególne komponenty obwodu z różnych materiałów, a następnie łączyć je razem na nieprzewodzącej podstawie, komponenty i podstawa zostały wykonane z jednego kawałka materiału półprzewodnikowego, układu scalonego. Kilby pokazał swoje notatki Adcockowi, gdy ten wrócił z wakacji. Chociaż Adcock był początkowo sceptyczny, pozwolił Kilbiemu na zbudowanie prototypu, który został zademonstrowany 12 września 1958 roku. Układ scalony czy też microchip został zgłoszony do opatentowania przez Texas Instruments 6 lutego 1959 roku, zaś w zgłoszeniu patentowym opisano go jako „korpus z materiału półprzewodnikowego, w którym wszystkie elementy układu elektronicznego są całkowicie zintegrowane.”
Wymyślony przez Kilbiego microchip zmienił świat. I to dosłownie! Dzięki niemu rozpoczął się proces miniaturyzacji, który trwa po dziś dzień. Duże komputery zmieniły się w małe urządzenia osobiste, które znalazły szerokie zastosowanie nie tylko w biznesie, ale również w systemie opieki zdrowotnej, edukacji, czy wreszcie w rozrywce. Dzięki niemu komputery mogły trafić też do naszych domów. Najtrafniej ujął to prezes i dyrektor generalny Texas Instruments, który powiedział:
„Jack zrobił coś więcej niż tylko wymyślił układ scalony. On wynalazł przyszłość”.
W tym miejscu należy jednak wspomnieć, że Texas Instruments nie zaangażowała się zbytnio w rozwój nowatorskiego rozwiązania. Do czasu! Przełomem była pogłoska, iż w kilka miesięcy później podobny model opracował Robert Noyce. Złożony przez Texas Instruments wniosek patentowy pisany był naprędce, by zdążyć przed Noycem. 26 kwietnia 1961 roku patent na układ scalony został przyznany firmie Noyce’a. Decyzja została zakwestionowana. Texas Instruments złożyła pozew o naruszenie praw przeciwko Robertowi Noyce’owi i Fairchild Industries, jednak w 1969 r. sąd orzekł na korzyść Noyce’a. Obecnie uważa się, że choć to Jack Kilby zbudował pierwszy układ scalony, to Noyce dostarczył implementację, która pozwalała na skomercjalizowanie rozwiązania.
Praktycznie wykorzystanie układów scalonych Kilbiego
To nie był koniec drogi Jacka Kilbiego, a dopiero jej początek. Idąc za ciosem w 1959 roku Jack zaprojektował sekwencyjny układ scalony (ang. flip-flop), a następnie wyprodukował i przetestował prototyp. Ambicją Kilbiego stało się znalezienie praktycznych zastosowań swoich wynalazków. Jednym z nich był układ scalony zastosowany w kompaktowym kalkulatorze, który był pilotażowym modelem współczesnych kalkulatorów. To m.in. dzięki niemu Kilby zademonstrował na licznych praktycznych przykładach, że półprzewodnikowy układ scalony ma szeroki zakres zastosowań.
Niezadowolony z ograniczeń, jakie nakładała na niego pełnoetatowa praca dla dużej korporacji, w listopadzie 1970 roku Jack opuścił Texas Instruments, choć nadal pracował tam jako konsultant w niepełnym wymiarze godzin. W latach 1978-1984 był wybitnym profesorem inżynierii elektrycznej w Instytucie Elektroniki Półprzewodnikowej A&M w Teksasie. Prowadził badania oraz pracował ze studentami i wykładowcami nad różnymi projektami.
Nagroda Nobla
Jack Kilby był pionierem szukającym zastosowań dla technologii mikroprocesorowej w instytucjach wojskowych, przemysłowych i komercyjnych. Kierował zespołami, które zbudowały pierwszy komputer zawierający układy scalone. Był współtwórcą zarówno kalkulatora ręcznego, jak i drukarki termicznej, bez której nie byłoby dzisiejszych przenośnych kas i terminali płatniczych. W sumie Kilby posiadał ponad 60 amerykańskich patentów. Otrzymał liczne nagrody, a jego imieniem nazwano ośrodek badawczo-rozwojowy. Zwieńczeniem jego kariery było otrzymanie w 2000 roku Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki za udział w wynalezieniu układu scalonego i bycie współtwórcą kalkulatora kieszonkowego.
Jack był wyjątkową osobowością. Cichy i zamyślony. Był człowiekiem małomównym, ale jego przemyślane komentarze często były podszyte humorem. Znany był przede wszystkim ze swojej skromności i umniejszania swojego wkładu w rozwój branży półprzewodników, który najchętniej przypisałby tysiącom inżynierów, którzy za nim podążali. Chętnie poświęcał też swój czas młodym inżynierom i często pozwalał uczniom szkoły podstawowej na przeprowadzanie z nim wywiadów.
Żona Kilby’ego zmarła w listopadzie 1981 roku. Para wychowała dwie córki: Ann i Janet. Jack zmarł na raka w swoim domu w Dallas 20 czerwca 2005 r. Miał osiemdziesiąt jeden lat. Został pochowany w Sparkman Hillcrest Memorial Park w Dallas.
Bibliografia:
Edwin Graham Milllis, Jack St. Clair Kilby, A Man of Few Words: A Brief Biography (Dallas: Ed Millis Books, 2008)
Reid, T.R., The Chip: How Two Americans Invented the Microchip and Launched a Revolution, Simon and Schuster, New York, 1984.
Slater, Robert, Portraits in Silicon, MIT Press, Cambridge, Mass., 1987, Chapter 15.
Kilby, J. St. C., and R.R. Roup, „Transistor Amplifier Packaged in Steatite,” Electronics, 1956.
Kilby, J. St. C., „Invention of the Integrated Circuit,” IEEE Trans. Electronic Devices, ED-23, 1976
Zdjęcie główne: Wikipedia