“有極少數(shù)人憑借他們的智慧和專業(yè)領(lǐng)域的成就改變了這個世界,杰克·基爾比就是其中之一?!钡轮輧x器公司曾經(jīng)這樣評價他。 他是集成電路的發(fā)明者,也是集成電路廣泛應用的推行者和見證者。1958年,他成功研制出世界上第一塊集成電路。2000年,他被授予了諾貝爾物理學獎。 此時,距離他的發(fā)明已長達42年,但也正因相隔愈久,愈突顯他的成就。這枚小小的集成電路芯片,將電腦、手機等便捷的電子設(shè)備帶入我們的生活??梢哉f如果沒有他的這項發(fā)明,就沒有如今的信息化時代。 今天我們就來走進“集成電路之父”杰克·基爾比的人生。 一、早年生活,電子學啟蒙 1923年11月8日,杰克·基爾比(Jack Kilby)出生在美國堪薩斯州大本德市,不過也有人說是密蘇里州,但他童年的大部分時間肯定是在大本德度過的。如今,小鎮(zhèn)入口處還有他的紀念路標,大本德高中的公共區(qū)域也被命名為杰克·基爾比公共區(qū)域。 他的父親叫赫伯特·基爾比(Hubert Kilby),母親叫薇娜·基爾比(Vina Kilby),父母均畢業(yè)于伊利諾伊大學(美國最具影響力的公立大學系統(tǒng)之一)。父親是一位電氣工程師,經(jīng)營著一家小型電力公司,客戶遍布堪薩斯州西部農(nóng)村地區(qū)。 和很多人的童年一樣,基爾比從小也是按部就班的上學。學習之余,他時常也會和父親去巡視電廠,但要說真正開始對電子學感興趣,始于他高中時。 少年基爾比 當時,一場巨大的冰暴摧毀了大部分承載電話和電力線的電線桿。他的父親與業(yè)余無線電操作員合作,與失去電力和電話服務地區(qū)的客戶進行通信。看著父親和無線電操作員的配合,他瞬間被吸引,激發(fā)了他對電子學的興趣,也是在那時他決定要朝著這個方向發(fā)展。 二、二戰(zhàn),初歷練 高中畢業(yè)后,他進入了父母的母校,伊利諾伊大學,學習電氣工程,同時還選修了一些真空管工程物理課程。 然而,剛進入大學不久,日本偷襲珍珠港,二戰(zhàn)太平洋戰(zhàn)爭爆發(fā)?;鶢柋纫彩苷偌尤肓嗣绹戃娡ㄐ疟鴪F。他利用自己在高中期間對業(yè)余無線電的興趣和早期經(jīng)驗,改進了標準無線電,使其更適合部署,幫助了小部隊與大部隊進行通信。 據(jù)其稱,他還來過中國,參加了一個通信分遣隊,從中國的云南省,一路開車輾轉(zhuǎn)到達中國西北的西安附近,協(xié)助通信工作。參戰(zhàn)的經(jīng)歷,也給基爾比積累了豐富經(jīng)驗。 戰(zhàn)后,基爾比繼續(xù)回到了學校。就在貝爾實驗室肖克利、布拉頓、巴丁,發(fā)明晶體管這一年。1947年,他從大學畢業(yè)。 參軍時的基爾比 三、早期工作 畢業(yè)后,基爾比加入了位于密爾沃基的中小型電子制造公司,環(huán)球聯(lián)合(Globe Union)的中心實驗室(Centralab),該公司主要設(shè)計和開發(fā)收音機、電視和其他音頻設(shè)備的零件,而基爾比主要負責小型電子電路工作。 工作之余,基爾比還去攻讀了威斯康星大學的夜校課程。當然,工作和上課的雙重壓力并不小,但他說:“這件事能夠做到,且它的確值得去努力?!?/p> 功夫不負有心人,1950年,基爾比成功獲得了電氣工程碩士學位。同時,愛情也迎來結(jié)果。他與芭芭拉·安吉斯(Barbara Annegers)結(jié)婚,并育有兩個女兒:安·基爾比和珍妮特·基爾比。 1952年,在美國反壟斷法的施壓之下,貝爾實驗室向全美38家公司低價授權(quán)晶體管的生產(chǎn)許可。這其中,就包括了基爾比所在的公司。同年,基爾比被公司派往貝爾實驗室總部,了解晶體管,這期間的學習也讓基爾比受益匪淺。 回到中心實驗室,基爾比就開始研究用于助聽器的基于鍺的晶體管。但始終受制于公司規(guī)模,基爾比此時意識到,想要實現(xiàn)電路小型化的目標,他需要一家更大公司的資源來支持。 四、加入德州儀器:集成電路的誕生 經(jīng)過多方的面試洽談,只有德州儀器(TI)一家公司同意讓他全職從事電子元件小型化工作,事實也證明這的確是一個非常好的選擇。1958年中,基爾比跳槽到了德州儀器公司(TI),與他同時進入TI公司的還有臺積電創(chuàng)始人張忠謀。 基爾比生性溫和,寡言少語,加上近2米的身高,因此被助手和朋友稱作“溫和的巨人”。或許正是因為這樣沉著冷靜的性格,才讓他更加專注于研究。 基爾比和德州儀器公司的同事 由于得州一到夏天就會非常炎熱,所以當?shù)毓径紩o員工放暑假。但基爾比是新聘的工程師,所以還沒有享受暑假的權(quán)利。 到德州后的整個夏天基爾比都在埋頭研究,他試圖解決電路設(shè)計中的“數(shù)字暴政”(Tyranny of Numbers)問題,是當時所有計算機工程師面臨的一個問題,如何在有限空間內(nèi)封裝越來越多電路。也許正是因為無人打擾,基爾比很快就取得了突破。 基爾比得出結(jié)論:在一塊半導體材料中批量制造電路元件可以提供解決方案。 1958年9月12日,他向公司管理層介紹了自己的發(fā)現(xiàn)。他向他們展示了一塊帶有示波器的鍺,按下開關(guān),示波器顯示出連續(xù)的正弦波,證明了他的集成電路可以工作。 在眾人的見證下,世界上第一個采用單一材料制成的集成電路(Integrated Circuit)正式問世。 第一塊集成電路 1959年2月6日,基爾比向美國專利局提交了第一個集成電路的專利,美國專利號為3138743,該專利被正式稱為“小型化電子電路”(后來稱為微芯片)。 它的誕生,使計算機變成普通人可以親近的日常工具。同時,催生了更多方便快捷的電子產(chǎn)品,讓它們進入普通人的生活,是一項真正惠及每一個人的發(fā)明。 五、集成電路專利爭端與應用 幾個月后,仙童半導體公司的羅伯特·諾伊斯(Robert Noyce,英特爾創(chuàng)始人之一)也創(chuàng)建了類似的集成電路,該集成電路基于硅(也是現(xiàn)代集成電路的主要原材料),由于材料更便宜易得,因此仙童公司很快就投入了到了商業(yè)領(lǐng)域。 后來,兩家公司還因為集成電路的發(fā)明問題展開了多年的專利爭奪戰(zhàn)。 直到1966年,富蘭克林學會給兩人都授予了巴蘭丁獎,將基爾比譽為“第一塊集成電路的發(fā)明家”,諾伊斯譽為“提出了適合于工業(yè)生產(chǎn)的集成電路理論”的人。 集成電路發(fā)明者之一,羅伯特·諾伊斯 同年,德州儀器公司和仙童公司達成和解,共享集成電路的專利。1969年,法院判定,二者申請的集成電路專利是并行獨立發(fā)明,相當于從法律上承認兩人都是集成電路的發(fā)明者。因此,后來普遍將基爾比和諾伊斯都稱為集成電路的發(fā)明者。 發(fā)明了集成電路后,基爾比繼續(xù)開拓,將其應用到軍事、工業(yè)和商業(yè)領(lǐng)域?;鶢柋阮I(lǐng)導的團隊開發(fā)了第一個包含集成電路的軍事系統(tǒng)和第一臺集成電路計算機。 此外,基爾比還與杰里·梅里曼(Jerry Merryman)和詹姆斯·塔塞爾(James Tassel)一起發(fā)明了第一臺手持式計算器,稱為“Pocketronic”,它使用這些新型微芯片來完成復雜的計算。同時,還促成了第一臺熱敏打印機的發(fā)明。 1970年,他從德州儀器休假,成為一名獨立發(fā)明家。開始自己的課題研究,他探索了包括利用硅技術(shù)發(fā)電的太陽能電池板的早期概念。1978年至1984年,他同時擔任德克薩斯農(nóng)工大學電氣工程教授。1983年,基爾比正式從德州儀器公司退休。 六、基爾比的獎項和成就 2000年12月,杰克·基爾比正式獲得諾貝爾物理學獎,這對于他來說完全是一個驚喜。他說:“我知道我發(fā)明的集成電路對于電子產(chǎn)業(yè)非常重要,但我從來沒有想到它的應用會像今天這樣廣泛”。 同時,基爾比也提到了與他共同被譽為集成電路發(fā)明者的羅伊斯,他于1990年去世。 基爾比表示:“我想在正確的時間提及另一個正確的人,那就是羅伯特·諾伊斯(Robert Noyce),他與我同時代,曾在仙童半導體公司工作。當羅伯特和我走同樣的路時,我們共同努力以實現(xiàn)集成電路的商業(yè)應用。如果他還活著,不用懷疑,我們會分享這個獎項?!?/p> 2000年12月10日,杰克·基爾比在斯德哥爾摩音樂廳從瑞典國王手中接過諾貝爾獎 除了諾貝爾物理學獎之外,基爾比一生擁有60多項專利和大量的權(quán)威榮譽,包括電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)頒發(fā)的多項獎項和榮譽,以及各個基金會和機構(gòu)頒發(fā)的獎項,例如美國國家科學獎章和國家技術(shù)獎章。1982年,還入選了美國國家發(fā)明家名人堂。 2005年6月20日,基爾比因癌癥在德克薩斯州達拉斯去世,享年81歲。 杰克·基爾比去世后,他的兩個女兒將他的個人手稿和個人照片集捐贈給位于得克薩斯州的南衛(wèi)理公會大學(SMU)。該藏品也被編目并永久存儲在了SMU的DeGolyer圖書館里。 |
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