▲ 最早期的集成電路
Andrw Burton/Staff/Getty Images
也許上天有意要人類發明出集成電路（IC：Integrated Circuit），幾乎在同時，兩組人在個不知曉對方發明工作的情況下，獨立設計出幾乎相同的集成電路。
Jack Kilby，有着豐富的陶瓷基地絲網印製電路板設計經驗，從1958年開始在TI公司工作，設計晶體管助聽器電路。比他早一年，Robert Noyce參與創辦了仙童半導體公司。這兩個人，從1958年到1959年期間都在琢磨一件事情：如何用最少的器件設計更多功能的電路？
“What we didn't realize then was that the integrated circuit would reduce the cost of electronic function by a factor of a million to one, nothing had ever done that for anything before" - Jack Kilby
那時對於集成電路可以將實現相同功能的電子線路的價格可以減少到百萬分之一的概念我們一無所知，之前還從未有人做過 - Jack Kilby
▲ Robert Noyce，在41歲創建了Intel公司
▌爲什麼需要集成電路？
在設計類似於計算機這樣的電子設備，我們總是需要在電路中增加更多的元器件來推動技術的進步。單晶體集成電路（從單個晶圓形成的集成電路）可以將原來屬於分離器件的晶體管、電阻、電容以及引線都集成在單一半導體晶圓（芯片）上。
最初Kilby 使用半導體鍺材料， Noyce使用了硅半導體材料製作集成芯片。
▲ 全球第一款基於鍺半導體集成芯片
▌集成芯片專利
在1959年，兩組研究人員都申請了集成電路專利。Jack Kilby 連同TI公司以 微型電子線路申請到美國專利（專利號#3,138,743）。Robert Noyce 和仙童半導體公司以基於硅材料的集成芯片獲得美國專利（專利號#2,981,877）。這兩家公司在經過幾年關於專利所有權的法律爭鬥之後，握手言和，決定將他們的專利合併成交叉許可，最終形成了當今每年萬億美元的全球集成芯片市場。
▌商業發佈
在1961年仙童半導體公司發佈了第一款商用集成電路。此後，所有計算機都使用集成芯片來替代分離晶體管電路。TI公司則在1962年將芯片應用於美國空軍機載計算機中，以及民兵導彈中。
後來他們使用芯片製作了第一臺便攜式計算器。最初的集成芯片只包含一個晶體管、三個電阻以及一個電阻。大小相當於人的小手指。現在一個硬幣大小的集成電路就會集成有1.25億個晶體管。
下圖是TI第一款開發的商用芯片TI 502。芯片的內部構造如下圖所示：
▲ 第一款商用芯片Ti 502，連線爲金屬線
下圖爲它的原理圖，可以看出，這個芯片的構造非常簡單，包含兩個晶體管、四個二極管、六個電阻和兩個電容。
▲ 第一款集成芯片對應的原理圖
不要看這個Ti 502的電路如此簡單，它當時的售價比現在主流旗艦處理器的售價都要高。
在剛發佈的時候售價高達450美元，但是在一年之後真正交付的時候價格卻還遠高於這個價格。
這是因爲當時集成電路是給軍方、航天領域用的，一般小公司都買不起，如果能讓電路板上少一個電子元器件，那麼將會有一定機率降低事故的發生，還有就是在那個年代很少有競爭的對手，因爲這個東西太先進（仙童算一個競爭對手）。
▲ Jack Kilby 以及他的集成芯片
Jack Kilby總共申請超過六十個發明專利，並被公認爲便攜式計算器的發明者（1967年發明計算器）。1970年被授予美國科學獎章。Robert Noyce，擁有超過16項發明專利，創建了Intel半導體公司，後來製造了第一個微處理器。他們所發明的集成芯片是人類歷史上最爲重要的發明。現在產品中幾乎無不包含着集成芯片。
看完這些，你能體會到半導體與電路集成的偉大了嗎？
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