A Nobel-díjas villamosmérnök, akinek a mikrochipet köszönhetjük

Jack Kilby egy integrált áramkört tart a jobb kezében, amely egy szilíciumchipet tartalmaz

Száz éve, 1923. november 8-án született Jack Kilby Nobel-díjas amerikai villamosmérnök, a mikrochip egyik feltalálója.

A vezetők szkeptikusan álltak hozzá

A Missouri állambeli Jefferson City-ben született, a kansasi Great Bendben nőtt fel. Villamosmérnök apjának köszönhetően már gyerekként felkeltette érdeklődését az elektronika. A második világháborús katonai szolgálat után ő is villamosmérnöki diplomát szerzett az Illinois Egyetemen 1947-ben, majd a Wisconsin Egyetem hallgatója lett, ahol informatikát tanult.

1958-ban kezdett dolgozni a Texas Instruments vállalat félvezetőket vizsgáló laboratóriumában.

Miniatürizálással foglalkozott, a Bell Laboratórium 1947-es találmányát, a tranzisztor fejleszthetőségét vizsgálta. A gyorsan melegedő, nagy energiaigényű elektroncsövet felváltó eszköz energiatakarékosabb, hosszabb élettartamú és megbízhatóbb volt elődjénél, a gyártási költségei azonban sokkal magasabbak. Míg kollégái nyaraltak, Kilby augusztusban kifejlesztette az integrált áramkört, amely megoldást jelentett a problémára.

Jack Kilby egy integrált áramkört tart a jobb kezében, amely egy szilíciumchipet tartalmaz Forrás: digital file/Dmn Photo

A korábbi mikromodulos – több ponton összekapcsolt elemekből álló – eljárás helyett félvezető lapot használt, arra rakta az ugyancsak félvezető alkatrészeket, megalkotva ezzel a monolit integrált áramkört, az első mikrochipet.

Tok nélkül, egy pici üveglapra felragasztott germánium félvezetőn kialakítva mutatta be a vállalat szkeptikus vezetőinek az apró, néhány centiméteres szerkezetet, amelyet aztán 1958. szeptember 12-én sikeresen teszteltek. 1959. február 6-án szabadalmaztatták a találmányt, amelynek minden része félvezetőként kapcsolódott a rendszer többi eleméhez. A lapkáról 1960-ban tájékoztatták a nyilvánosságot, és a céget azonnal elárasztották a megrendelések.

A szerkezetet hallókészülékekben lehetett volna használni

Az 1940-es és 1950-es években már felmerült az integrált áramkör ötlete. 1947-ben a német Werner Jacobi, aki ekkoriban a Siemens mérnöke volt, felvázolt egy félvezetőn alapuló erősítőt és szabadalmaztatta is azt.

Elképzelése szerint a szerkezetet hallókészülékekben lehetett volna használni, az ötlete azonban sosem valósult meg.

1952-ben Geoffrey Dummer, a Brit Védelmi Minisztériumban dolgozó villamosmérnök is tervezett Kilbyéhez hasonló áramkört, de nem sikerült megépítenie.

Az integrált áramkör feltalálásának és elterjedésének történetében fontos szerepet játszott Robert Noyce, az Intel processzor- és félvezető gyártó vállalat későbbi megalapítója. Noyce fél évvel Kilby után létrehozott egy olyan áramkört, amelyet nem germániumban, hanem szilíciumban alakított ki.

Jack Kilby Nobel-díjas amerikai villamosmérnök, a mikrochip egyik feltalálója Forrás: Wikimedia Commons

A Kilby-féle germánium bázisú megoldással szemben Noyce találmánya megkönnyítette és olcsóbbá tette a chip sorozatgyártását, így a szilícium chipek váltak elterjedtté, és a mai napig azokat használják az elektronikai eszközökben.

Kilby több elektronikus alkatrészt egyesített egyetlen áramkörben, amivel elindította a miniatürizálás forradalmát. Mivel egy rendszer számítási teljesítménye elsősorban a tranzisztorok számától és a kapcsolások sebességétől függ, az egyetlen lapra sűrített integrált áramkörök megújították az elektronikai ipart.

Minél több tranzisztort lehet hatékonyan egy chipre integrálni, annál kisebb, erősebb és kevesebbet fogyasztó eszközöket lehet gyártani.

Chipek és mikroprocesszorok működtetik a berendezések legtöbbjét, a számítógépektől a szívbillentyűn át az okostelefonokig.

„Csak kevesen vannak, akiknek a munkája átalakította a világot és az életmódunkat – Henry Ford, Thomas Edison, a Wright-fivérek és Jack Kilby" – nyilatkozta róla Tom Engibous, a Texas Instruments elnöke.

Az információs és távközlési technika terén kifejtett munkásságáért 2000-ben Kilby kapta megosztva a fizikai Nobel-díjat.

Továbbfejlesztette a meglévő rendszereket

A Texas Instruments alkalmazottjaként több mint hatvan találmány megalkotásában vett részt, köztük olyanokéban, mint a számológép vagy a hőnyomtató, ugyanakkor a Minuteman ballisztikus rakétákba épített első integrált áramkör létrehozásában is szerepet vállalt. 1978 és 1984 között a Texasi A&M Egyetemen dolgozott,

élete végén pedig azon fáradozott, hogy miként lehetne a napenergiából minél több energiát kinyerő rendszereket kifejleszteni, illetve a meglévő ilyen rendszereket továbbfejleszteni.

A Nobel-díjon kívül számos kitüntetést kapott, köztük az amerikai kormányzat által a technológiai eredmények elismeréséért adományozott legrangosabb díjakat, a Nemzeti Tudományos és a Nemzeti Technológiai Érmet.

Jack Kilby egy történelmi tábla mellett áll, amely felvázolja eredményeit ezen a 2001-es fotón Forrás: Jim Mahoney / KRT file

A tudós 2005-ben, nyolcvanegy éves korában hunyt el rákbetegségben.

Napjainkban a Moore-törvénynek nevezett jelenség, miszerint az integrált áramkörökben lévő tranzisztorok száma minden 18. hónapban megduplázódik, a Covid-időszakban beálló nyersanyaghiány miatt és a miniatürizálásból – a 2-3 nanométeres lapszélességből – adódó fizikai kihívások következtében megrendülni látszik. Ami biztos, 2022-ben a globális chipeladások így is meghaladták az 570 milliárd dollárt.

(MTVA Sajtóarchívum)