История в именах: На пути к современному радио

    Главная -> История радио -> История в именах -> История в именах: На пути к современному радио

---

Мне отдать деньги вам или вашей вдове?..

Эдвин Говард Армстронг (Edwin Howard Armstrong), 1890–1954

Эдвин Говард Армстронг, американский изобретатель и инженер-электрик, внес фундаментальный вклад в развитие радио. Изобрел регенеративную схему (обратную связь), супергетеродинный приемник, частотную модуляцию (ЧМ). Армстронг был отцом ЧМ радио, дедушкой радара и прадедушкой космической связи, но никогда не пожинал плодов своего гения.

В юные годы Армстронг был заряжен энергией и полностью погружен в радио. Он любил девушек, но всегда был слишком занят для свиданий. Он забивал голову знаниями в Колумбийском Университете. Он управлял красным мотоциклом. Он любил взбираться на столбы и зависать там на ступнях. Он всегда был готов подвергнуть сомнению (и часто неправильно) высказывания преподавателей.

Армстронг не изобрел радио. Это заслуга принадлежит Попову и Маркони. Но в 1912, в возрасте 22 лет, Армстронг выяснил, как работает электронная лампа де Фореста и использовал ее в необычном виде. Он взял электрический сигнал, полученный с выхода усилительной лампы, и подал его обратно на вход. И так снова и снова, каждый раз увеличивая мощность.

Он назвал это явление «регенерацией». Это был очень важный вклад в развитие радио, потому что, когда обратная связь была увеличена выше критического уровня, то электронная лампа продолжала колебания, которые создавали собственные радиоволны. Это было не только усиление радиосигналов, но и их генерация. Армстронг установил аудион Фореста и в приемник, и в передатчик. Это небольшое с виду новшество позволило избавиться от 20-тонных генераторов.

Армстронг запатентовал свое открытие в 1913 и лицензировал его компании Маркони в 1914.

Затем он направился во Францию, чтобы сражаться на полях Первой Мировой войны. На фронте в Западной Европе капитан Армстронг с удивлением обнаружил, что Американский Экспедиционный корпус очень слабо оснащен радиосредствами. Практически в одиночку он постарался исправить ситуацию. Он лично снабжал радиооборудованием союзнические воздушные силы, зачастую самостоятельно усовершенствуя и испытывая аппаратуру непосредственно перед использованием.

«Эдвин Г. Армстронг объясняет принципы своего последнего изобретения – ‘суперрегенерации’, на встрече в Радио Клубе Америки, проведенной в Колумбийском Университете, Нью-Йорк».

Находясь в Париже, Армстронг изобрел устройство, названное странным словом «супергетеродинный приемник». Сложный продукт электронного колдовства, которое и сейчас является основным принципом практически всех радиоприемников, телевизоров и радаров.

Он продал права на изобретения главным корпорациям США, включая «RCA». Внезапно на радио буме 20-х он стал миллионером.

В 1920 компания «Westinghouse», благодаря купленному у Армстронга патенту супергетеродинного приемника, запустила первую вещательную радиостанцию «KDKA» в Питсбурге. Другой пионер радио – Ли де Форест – возразил. Он сообщил, что регенерация была его идеей, и подал иск о нарушении патентных прав. Он проиграл дело, но все равно продолжал преследовать Армстронга в судах 14 лет. Форест все время проигрывал, но затем, по недоразумению, выиграл заключительное дело в Верховном суде. К великому сожалению сторонников Армстронга, ученых и инженеров, судья Верховного суда неправильно истолковал обращение и закончил разбирательство в пользу де Фореста.

Компания «RCA» не поддержала Армстронга и это притом, что он помог ей создать радиопромышленность, которая в 1934, год Великой депрессии, стоила почти $2 млрд. Каждый член «RCA»: «Zenith», «Philco», «Magnavox», «Motorola» и «Crosley» получали фантастические прибыли, используя изобретения Армстронга.

Армстронг продолжал изобретать. Он начал работы над уменьшением статических помех, экспериментируя с тем, что позже станет известным как частотная модуляция. Эксперт из «Bell Laboratories» Джон Карсон (John Carson) безапелляционно заявил:

Я математически доказал, что этот тип модуляции дает неприемлемые искажения без каких-либо преимуществ. Статические помехи, как и бедность, будут всегда с нами.

Армстронг парировал:

Я никогда не мог принять результаты, основанные почти исключительно на математике. Это невежество, которое вызывает все неприятности в этом мире.

Но Карсон оказал Армстронгу неожиданную услугу – он убедил других исследователей отказаться от работ над частотной модуляцией, оставив Армстронгу чистое поле. 

Армстронг работал. Он развивал новые теории и опровергал существующие. В своей лаборатории в Колумбии он строил принципиально новые передатчики и радикально новые приемники.

Первые испытания были завершены 9 июня 1934 года. В Нью-Йорке с мачты «RCA» на крыше «Empire State Building» до дома своего надежного старого друга в Лонг-Айленде передавалась органная музыка методом АМ и ЧМ. Звучание частотно-модулированного органа было громким и чистым. АМ версия была в «сотни тысяч раз более зашумленной». В течение сезона «летней статики» (летние атмосферные помехи, связанные с солнечной активностью) он провел другие испытания, на более дальних расстояниях. Эксперименты показали великолепные результаты. Армстронг доказал что сигнал не пропадал во всей зоне охвата, как это было с AM.

Частотная модуляция не только устраняла статический шум, но и обеспечивала лучший звук – в три раза лучше, чем АМ. Слушатели могли различать даже интонации диктора. Кроме того, ЧМ обеспечивала передачу полного диапазона слышимости человеческого уха, от глубокого рокота барабана до тонких трелей флейты, охватывая диапазон от 50 Гц до 15 000 кГц. Амплитудная модуляция обеспечивала в лучшем случае 5 000 Гц. Армстронг обнаружил высококачественное воспроизведение. Он также определил, что на одной несущей ЧМ можно передавать сразу две радиопрограммы: телеграфное сообщение и факсимиле титульного листа «Нью-Йорк Таймс» – он обнаружил мультиплексирование.

Для доказательства преимущества ЧМ в 1939 Армстронг был вынужден построить действующую радиостанцию ценой более $300 000.

В течение Второй Мировой войны, Армстронг вел важные исследования радара для военного ведомства и бесплатно передал военным свои патенты на частотную модуляцию. Важный подарок американским вооруженным силам, особенно после того как командование поняло, что переговоры германской армии, работающей на АМ, они могли легко глушить, а ЧМ в то время была неподавляема.

Предающее ЧМ оборудование Армстронга, «Empire State Building», 1934.

К концу войны Армстронг разработал ЧМ радар на незатухающих колебаниях, который позволил послать и принять сигнал на расстояние 238 000 миль – до Луны и обратно. Он доказал, что волны, модулированные частотно, в отличие от волн, модулированных амплитудно, могли проникать через ионосферу. Это проложило путь к радиосвязи в космосе и дало астрономам новый измерительный инструмент.

К концу Второй Мировой войны частотная модуляция полностью доказала свои преимущества. С нескрываемым презрением Дэвид Сарнов, директор «RCA», сказал:

Я считал, что Армстронг изобретет некий фильтр, чтобы удалить статический шум из нашего АМ радио. Я не думал, что он произведет революцию и создаст новое направление, конкурирующее с «RCA»… Новый вид радио – подобно новому виду ловушки для мышей. Мир не нуждается в другой мышеловке…

Сарнов тормозил работы Армстронга, поручая инженерам «RCA» дополнительные испытания и лоббируя Федеральную комиссию по связи в выдаче экспериментальной лицензии Армстронгу для проверки частотной модуляции. Он даже осуществил неудавшуюся попытку захватить ЧМ патенты Армстронга. Армстронг достойно отражал атаки по всем фронтам. Он полностью окунулся в свои планы относительно ЧМ, продав часть разработок «RCA» и сооружая собственную ЧМ радиостанцию в «New Jersey Palisades» вблизи Нью-Йорка.

Армстронг начал работу с «Дженерал Электрик». «GE» сделала его открытия своей собственностью.

Сигналы ЧМ не смешивались друг с другом, ЧМ радио просто принимало более сильный сигнал. Это подразумевало, что множество маломощных станций могло работать вблизи друг друга и использовать малую часть электромагнитного спектра.

ЧМ станции начали свое распространение. В 1939 их насчитывалось уже 40. В мае 1940 FCC выделила диапазон 42–50 МГц для ЧМ радио. Через два месяца можно было принимать более 500 ЧМ радиостанций, и они продолжали строиться. Национальный комитет телевизионных стандартов (National Television Standards Committee) решил, что ЧМ должна стать стандартом для звуковой части телевизионного радиовещательного сигнала. Армстронг был счастлив. Он предсказывал: «Через 3–4 года количество слушателей ЧМ будет превышать число слушателей АМ в настоящее время». Он оказался прав. Но Армстронг не получил никакой личной выгоды за свои работы и свою гениальность. Он понял, что «RCA» и другие гиганты связи были одной командой. Они душили развитие частотной модуляции. Армстронг ждал. Он ждал авторских отчислений на изготовление приемников с ЧМ. Он ждал заключения контрактов с журналистами ЧМ. Он ждал авторских отчислений за каждый проданный телевизор.

Но ничего этого не случилось. «RCA» попыталась обойти патенты Армстронга и начала производить телевидение со своей собственной звуковой системой и не платить Армстронгу, а затем наконец-то предложила ему $1 млн. за неэксклюзивную лицензию. Это было подобно сцене из вестерна, когда богатый владелец ранчо, заявляет своему соседу конкуренту-выскочке: «Я плачу $1 млн. за вашу землю. Вы хотите, чтобы я отдал деньги вам или вашей вдове?»

Сенатор Чарльз Тоби направил в Конгресс запрос:

«RCA» сделала все, чтобы убрать Армстронга с дороги. Они применяли самые изощренные меры, чтобы задавить частотную модуляцию… В то же время они бесплатно снабжали телевизорами уполномоченных FCC…

Запрос не прошел. В 1948 Армстронг подал судебный иск об открытом воровстве и нарушении пяти из его основных патентов ЧМ. «RCA» ответила армией адвокатов. Армстронг увяз в судебных разбирательствах на шесть лет. У «RCA» было время, у Армстронга оно кончалось. «RCA» могла позволить себе юридические затраты. Армстронг был вынужден продать многое из своего имущества, включая свои разработки в «Zenith», «RCA» и «Standard Oil» за $200 000. Со всеми другими расходами, вместе с содержанием экспериментальной установки в Колумбийском университете, Армстронг мог позволить себе платить адвокатам только $22 000.

К 1954 он был готов уладить дело. Он просил у «RCA» $2.4 млн. «RCA» предлагало $200 000 – меньше, чем его юридические затраты. Армстронг обратился к своей жене Мэрион, чтобы она авансировала часть денег из тех, что он давал ей в прежние годы. Она возразила, что это деньги на старость.

Истощенный надеждами, разбитый судебной тяжбой Армстронг пребывал в гневе. Играя в покер с Мэрион, он ударил ее по руке. Мэрион уехала к сестре в Коннектикут. Армстронг разрушил счастливое единение, продлившееся почти 30 лет. Он провел Рождество и Новый год один в своей нью-йоркской квартире. 31 января 1954 он написал последнее письмо Мэрион:

Я убитый горем, потому что я не могу увидеть тебя еще раз.
Я глубоко сожалею том, что случилось между нами.
Я не могу понять, как мог сделать больно самому дорогому мне человеку в мире.
Я отдал бы жизнь, чтобы повернуть время вспять, в то время когда мы были так счастливы и беззаботны.
Да хранит тебя Бог и может Бог пощадит мою душу.

На следующее утро Эдвин Говард Армстронг надел шляпу и пальто, обернул вокруг шеи шарф… и выбросился из окна своей квартиры на 13-ом этаже.

Мистер Сарнов заявил журналистам: «Я не убивал Армстронга».

Месяцем позже Сарнов объявил на ежегодном отчетном собрании «RCA», что компания достигла непревзойденно высоких доходов – более $850 млн. В конце этой встречи один человек выкрикнул из зала: «Верьте и доверяйте Дядюшке Сэму и Папе Дэвиду!».

Адвокаты Армстронга вместе с его вдовой продолжили борьбу с «RCA» пока не выиграли дело. Мэрион получила немногим более миллиона долларов – ту самую сумму, что Сарнов предложил Армстронгу в 1940. Наконец-то Сарнов получил ответ на вопрос: «Вы хотите, чтобы я заплатил вам или вашей вдове?»

С годами человечество оценило заслуги Армстронга в науке и изобретениях. Частотная модуляция теперь основная система в радиовещании, в канале звукового сопровождения телевидения, в подвижной и спутниковой радиосвязи, в радиорелейных станциях. 98% всех радиоприемных устройств работают на принципах изобретенных Армстронгом.

При жизни за открытие цепи обратной связи Армстронг был награжден Золотой медалью Института Радиоинженеров и Медалью Франклина (самая высокая из научных наград США). Посмертно был избран в пантеон Международного Телекоммуникационного союза (ITU) наряду с такими учеными как Ампер, Белл, Фарадей и Маркони.

 

Транзистор, «дрессированные» муравьи и показатель интеллекта

Вильям Брэдфорд Шокли (William Bradford Shockley), 1910–1989

Джон Бадин (John Bardeen), 1908–1991

Уолтер Хаузер Брэттен (Walter Houser Brattain), 1902–1987

В 1956 американские физики Вильям Брэдфорд Шокли, Джон Бадин и Уолтер Брэттен были совместно удостоены Нобелевской премии в области физики за изобретение транзистора.

Слово «транзистор» возникло из сокращения двух английских слов: «transfer» – перемещать, переносить и «resistor» – резистор, сопротивление.

Транзистор произвел революцию в технологии радио. Он дал начало новому направлению – микроэлектронике и, в конечном итоге, привел к созданию микросхем, микропроцессоров, компьютеров и многих других устройств без которых мы в настоящее время не мыслим свою жизнь. Это был выход из «первобытного» века в век электронный, космический и компьютерный.

«Пластмассовая пластинка треугольной формы, обернутая золотой фольгой и охватывающая небольшой кусочек германия, который имеет электрический контакт в основании».

Это было примитивное устройство, но оно оказалось намного более эффективным по сравнению с электронной лампой. Оно позволяло пропускать и не пропускать ток и, кроме того, усиливать его.

Еще в 1939 Шокли предложил прообраз полевого транзистора, в котором использовались проводники, вставленные в оксид меди. Его устройство не было практически реализовано (изобретено в начале 60-х другими учеными), но полевой эффект стал основой будущих интегральных схем. Тогда же Шокли высказал предположение, что приборы, работающие на «полевом» принципе, смогут заменить механические и ламповые коммутаторы в телефонных станциях.

После окончания войны (1945) в «Bell Labs» была сформирована исследовательская группа по изучению физических свойств полупроводниковых материалов. Группу возглавили Шокли и химик Стэнли Морган (Stanley Morgan). Шокли занялся подбором кадров. Своим энтузиазмом ему удалось собрать весьма компетентных исследователей: Джона Бадина, Уолтера Брэттена, Джеральда Пирсона (Gerald Pearson), Моргана Спаркса (Morgan Sparks) и других специалистов.

Казалось, что где-то очень близко скрыта реальная возможность использования полупроводников в электронике. Теоретические открытия в области квантовой физики в 1930-х годах позволили существенно расширить понимание полупроводниковых свойств веществ. Опыт успешного использования германиевых и кремниевых точечных диодов в радиолокационных системах, приостановка экспериментов в военное время, щедрое финансирование – все было готово для решения задачи.

Хотя некоторые члены группы были приглашены только на исследовательские работы, целью Шокли с самого начала было создание усилителя на полупроводниковых приборах как замену электронной лампы. 

Это произошло в канун Рождества 1947 года. Уолтер Брэттен и Джон Бадин продемонстрировали руководству «Bell Labs» точечный транзистор. Изобретение стало только началом. Исследования полупроводников продолжались.

Открытие Брэттена и Бадина без участия Шокли подстегнуло его к лихорадочной деятельности. Результаты не замедлили сказаться. Через несколько месяцев упорных экспериментов Шокли изобрел плоскостной транзистор, устройство, которое положило начало транзисторной электронике. 30 июня в нью-йоркском офисе «Bell Labs» изобретение было впервые продемонстрировано руководству компании.

Шокли провел всесторонний анализ поведения полупроводников и изложил это в своей книге, опубликованной в 1950. Монография «Электроны и дырки в полупроводниках» («Electrons and Holes in Semiconductors») стала настольной книгой для поколений исследователей и ученых.

Но оказалось, что создать практически пригодный плоскостной транзистор гораздо труднее, чем точечный. Впервые это удалось только в 1951.

Работы по изучению проводимости и выпрямительных свойств полупроводников велись в Англии, Германии и СССР, но в этих странах оставался ряд нерешенных проблем на пути к созданию действующих экземпляров транзисторов.

Решения Шокли физических и математических проблем были одновременно нетрадиционны, быстры и, как правило, корректны. Он легко воплощал идеи, которые занимали других исследователей многие годы. Он организовывал еженедельные собрания для подведения итогов, которых всегда было так много, что не хватало времени. Это был период волнений и достижений и Шокли был центром процесса. Он вдохновлял своим примером. Он был дерзок и как специалист, и как личность. Он сообщал об успехах без ожидания результатов экспериментального подтверждения – и обычно оказывался прав.

Он увлекался альпинизмом. Кафетерий возле лаборатории имел каменный фасад. В обеденный перерыв он демонстрировал способности к скалолазанию, покоряя стену на кончиках пальцев. Его любовь к быстрой езде приводила в трепет пассажиров.

Шокли играл. Он играл в игру, выигрышем в которой было понимание фундаментальных основ полупроводников. Его главным козырем в этой игре было умение разбивать сложную проблему на составляющие и находить изящное решение для каждой.

Однажды он бросил вызов протоколу собрания Американского Физического Общества. В щегольском образе фокусника-любителя он закончил речь «магическим» появлением букета роз.

К сожалению, его достоинства как ученого были уравновешены его недостатками в понимании человеческих отношений. Это вело к разладу в группе. И, в конечном итоге, Шокли выбрал тот путь, которого должен был избежать. Он перестал принимать тех, чей интеллект, по его мнению, был ниже.

Шокли покинул «Bell Labs» и в 1955 организовал компанию «Shockley Semiconductor Laboratories» в Стэнфордской промышленной зоне. Это была первая «полупроводниковая» компания в том месте, что теперь зовется «Кремниевой Долиной» («Silicon Valley»). Он намеревался вести исследования, разработку и производство полупроводниковых кремниевых коммутаторов. Шокли был хорошим ученым, но никудышным бизнесменом и менеджером. Шокли не хватило деловой хватки и рыночной смекалки, которыми обладали некоторые из его служащих. Боб Нойс (Bob Noyce), Гордон Мур (Gordon Moore) и группа из шести других служащих покинули Шокли, чтобы основать компанию «Fairchild Semiconductor» в 1957. Компания «Clevite Transistor» скупила бизнес Шокли в 1960. Он стал консультантом в новой фирме. В конечном итоге компания закрылась в 1969.

Интересные штрихи к портрету ученого приведены в биографии Шокли, составленной Джоном Молом (John L. Moll):

…Он (Шокли) имел довольно странное хобби… Он любил помещать колонии муравьев в большие стеклянные контейнеры. Частью опытов, которые он проводил, было «обучение» муравьев выбирать пути поиска провизии и их возвращение в домик.

Для реализации «муравьиных» задач Шокли сооружал изящные конструкции в виде соломенных качелей, которые наклонялись под весом муравья. Для выхода из домика, муравей должен был подняться по опущенному концу соломинки. При пересечении точки равновесия соломинка под тяжестью муравья наклонялась в другую сторону так, чтобы муравей мог попасть к пище. Как только муравей сползал с соломинки «перекидной мостик» возвращался в первоначальное положение. Для того чтобы попасть обратно муравей должен был искать обходной путь. При возвращении ему предлагалось еще несколько таких препятствий. Шокли мог часами наблюдать поведение муравьев.

В 1973 с Шокли произошли разительные перемены. Он занялся евгеникой в части выявления зависимости между расой и уровнем интеллекта. Он заявлял, что люди с черной кожей проигрывают белым не менее 10–20 пунктов при тестах на показатель интеллекта (IQ). Критики начали яростную атаку на Шокли. Вначале они высказали мнение, что IQ тесты «интеллектуально перегружены». Затем, что даже в «неинтеллектуальных» тестах более низкие результаты чернокожих объясняются средой их проживания. И, наконец, что распространение подобных выводов дает повод фанатикам.

Шокли пошел дальше научных результатов. Он предложил практические шаги. В частности он высказал мнение, что необходимо стерилизовать категорию людей с низким интеллектом.

Его подход к этой теме был более серьезным, чем предыдущие исследования, но при детальном изучении в них также был заметен недостаток научного подхода. Его методы и выводы были очень спорны. Тема имела политическую и расовую подоплеку. Часть данных была подтасована или получена субъективным путем, чтобы подтвердить предвзятое мнение.

В Стэнфорде портреты Шокли были сожжены, его «Линкольн» вымазан краской, его классы разгромлены демонстрантами, укутанными в простыни. В течение семи лет Национальная Академия наук отказывалась представить на рассмотрение его заявления о слушаниях, оказывая тем самым медвежью услугу – они «поощряли» его издавать результаты исследований в научных журналах. Никто не смог опровергнуть его «науку».

В конце 1980-х декан инженерного факультета одного из Южноафриканских университетов пригласил Шокли посетить ЮАР, чтобы сделать доклад в честь юбилея изобретения транзистора. Памятуя о довольно спорном увлечении Шокли евгеникой, декан подчеркнул, что любые обсуждения таких вопросов будут не уместными, потому что правительство ЮАР пытается найти выход из «болота апартеида». Увы, когда Шокли прибыл на лекцию, он сосредоточился не столько на транзисторе, сколько на своих личных взглядах относительно достоинств и недостатков различных этнических групп, поставив в неловкую ситуацию декана и аудиторию. Большую часть времени, проведенную в ЮАР, Шокли потратил на изучение повадок тамошних муравьев и их «обучению»…

Шокли умер в 1989 в возрасте семидесяти девяти лет. Он разделил жизнь между наукой и расовым «крестовым походом». Он посвятил последние пятнадцать лет жизни почти исключительно евгенике. Этот этап жизни ученого только усилил окружающие его противоречия. Тема этнической сортировки осталась спорной. Шокли не приложил никаких усилий, чтобы «успокоить воду».

Развитие человеческой цивилизации уже давно сделало свои выводы – показатель интеллекта далеко не полная характеристика индивидуума. Есть и другие мерки: культура, творческий потенциал, мастерство, гуманизм. У всех людей кровь красная. А электроны бесцветны…

Пройдет десяток лет. Ученые научатся размещать на одном кристалле как транзисторы, так и другие элементы. Они назовут это микросхемой.

А еще через 40 лет на пластинке, размером с первый транзистор, будут помещаться миллионы элементов и, что удивительно, изготавливаться они будут из кремния – обычного материала в избытке встречающегося в земной коре.

Июльская жара, «тирания соединений» и интегральная схема

Джэк Ст.Клэир Килби (Jack St.Clair Kilby), род. 1923

Даллас, штат Техас, 10 октября 2000.

Компания «Texas Instruments» комментирует награждение Нобелевской премией в области физики Джека Килби, бывшего директора отдела технологических разработок «TI». Так отмечен его «вклад в изобретение интегральной схемы» (микросхемы), устройства, обычно называемого «чипом»…

Премия была разделена между Килби (1/2), российским физиком Жоресом Алферовым (1/4) и немецким ученым Гербертом Кроемом (Herbert Kroeme) (1/4). К сожалению, в российской периодике, не упоминалось имени человека, положившего начало современной микроэлектроники.

Это примитивное устройство – один транзистор и несколько пассивных компонентов на кусочке германия – Килби продемонстрировал горстке сотрудников, собравшихся в лаборатории полупроводниковой техники компании «Texas Instruments» почти пол века назад. Никто из присутствующих не предполагал, что «гадкий утенок» размером 11.1х1.6 мм, названный интегральной схемой (ИС) полностью преобразует электронную промышленность.

Жарким летом 1958, в пустующей лаборатории полупроводников компании «TI» Джек Килби пребывал в размышлениях над давней и навязчивой идеей. Стоял июль. Все разъехались на традиционные двухнедельные каникулы. Килби был один. 

Что же натолкнуло ученого на решение, которое в конечном итоге привела к созданию микросхемы? Подобно множеству изобретателей, он хотел решить Проблему. Проблему, которую окрестили «тиранией соединений».

Половину века в электронной промышленности безраздельно господствовали лампы. Они были хрупкими, большими, ненадежными, потребляли много энергии и выделяли массу тепла. Но они были, а ничего другого не было.

В 1947 в «Bell Labs» родился транзистор. Проблема была частично решена. Транзисторы выглядели лилипутами по сравнению с ламповыми монстрами. Транзисторы были надежны, долговечны, выделяли меньше тепла, потребляли меньше энергии.

Транзисторы создали предпосылки к разработке сложных электронных схем, содержащих сотни и тысячи дискретных компонентов: транзисторов, диодов, резисторов и конденсаторов. Но усложнение схемотехники породило Проблему.

Для создания законченных изделий электронные компоненты должны соединятся между собой. Ручная пайка тысяч компонентов и отрезков провода обходилась чрезвычайно дорого и отнимало массу времени. Кроме того, повышение количества соединений снижало надежность устройства. Каждое паяное соединение таило в себе повод для дальнейших неприятностей. Был необходим другой, более рентабельный и надежный путь создания электронных компонентов и их соединения.

Одним из решений стало создание микромодульной технологии поддерживаемой военным ведомством США. Идея состояла в том, что все компоненты должны иметь одинаковые размеры и форму и содержать выводные контакты для межэлементных соединений. При создании схем модули объединялись в сложные объемные структуры с меньшим количеством проводных соединений.

«Texas Instruments» активно разрабатывала микромодульную программу до прихода Килби в 1958. Килби был знаком с проблемой «тирании соединений». Он считал, что микромодуль не сможет решить проблему в сложных схемах. Он стал искать альтернативу и пришел к выводу, что основу должен составлять полупроводниковый материал. В 1976 в статье «Изобретение ИС» Килби писал:

Дальнейшие размышления привели меня к заключению, что полупроводники могли быть тем, что требовалось. Резисторы и конденсаторы (пассивные элементы) могли быть сделаны из того же материала, что и активные (транзисторы).

Я понял, что если все компоненты сделаны из одного материала, то они могут сразу же и соединяться между собой, чтобы формировать законченную схему.

Он начал записывать и зарисовывать свои идеи в июле 1958. В сентябре он продемонстрировал рабочую интегральную схему, сформированную в кусочке полупроводникового материала.

12 сентября 1958 представители руководства компании, включая тогдашнего директора «Texas Instruments» Марка Шеферда (Mark Shepherd) увидели наклеенный на стеклянную пластинку кусочек германия с торчащими проводками. Это было грубое изделие. Килби нажал выключатель…

Бесконечная синусоида начала свой волнообразный бег по экрану осциллографа. ОНО работало! Килби решил проблему.

Только военное ведомство США, в частности воздушные силы, проявили определенный интерес к интегральной схемотехнике. Промышленность отреагировала скептически.

Обсуждения достоинств и недостатков интегральных схем, по словам Килби, «стали главным развлечением на технических совещаниях в течение следующих нескольких лет».

Интегральная схема сначала отвоевала место на рынке военных изделий, благодаря программе создания первого компьютера на полупроводниковых кристаллах для Воздушных сил в 1961 и производству ракет «Минитмен» в 1962. Почин был сделан.

Для демонстрации достоинств ИС и ускорения их внедрения, Патрик Хаггерти (Patrick E. Haggerty), тогдашний президент «TI», бросил вызов Килби. Требовался калькулятор по мощности не уступающий настольным моделям, но помещающийся в кармане пальто. Килби построил калькулятор. Началась коммерциализация интегральных схем.

Значение крошечного кристалла Килби имело далеко идущие последствия. Микросхемы фактически создали современную компьютерную индустрию, «уменьшив» вчерашние машины размером с большую комнату до настольных персональных компьютеров. Микросхемы изменили мир коммуникаций, создав предпосылки для внедрения новых, доселе невероятных, методов. Миниатюризация, расширение функциональных возможностей, создание новых классов устройств и т.д.

Во многом благодаря интегральной технологии оборот электронного рынка вырос с $29 млрд. в 1961, до почти $957 млрд. в 2000. 

Микросхемотехника продолжает развиваться. Ожидается появление новых удивительных разработок. Представьте миниатюрный сотовый телефон, на экранчике которого во время разговора вы видите улыбающееся лицо любимого человека. Вообразите, что вы переключили автомобиль на «автопилот» и составляете план мероприятий на следующий день. Придя домой вы хотите посмотреть интересный кинофильм и заказываете его с помощью Интернета. Через несколько секунд, удобно расположившись в кресле возле телевизора, вы погружаетесь в мир искусства. Это только некоторые примеры разработок, ведущихся в исследовательских лабораториях мира.

И везде, во всех без исключения отраслях электроники, незримо присутствует уродливый кристаллик германия, наклеенный на стеклянную пластинку.

---