집적회로란 무엇인가요?

집적회로의 발명은 다양한 기술의 지속적인 개발의 포괄적인 결과입니다.

반도체 집적회로 제조 아이디어를 처음 제안한 사람은 레이더 연구에 종사하는 영국 과학자 다머였다. 그는 1952년 5월 발표한 논문에서 “현재 트랜지스터의 출현과 반도체 연구 성과 덕분에 전선을 연결하지 않고도 전자소자를 단일체 형태로 제조하는 것이 가능하다”고 제안했다. 절연체, 정류체, 증폭체로 구성돼 있다. 각 층의 특정 부분을 제거하면 특정 전기적 기능을 가질 수 있다."

다머의 위 아이디어는 매우 의미가 있지만, 그가 아직 그렇게 하지 않은 것이 안타깝습니다. 1950년대에 들어서면서 군수산업과 항공우주산업의 급속한 발전으로 인해 더욱 강력하고 복잡한 기능을 갖춘 다양한 반도체 소자가 절실히 요구되었고, 이러한 소자는 최대한 소형화되기를 바랐다.

전자 산업을 창출하기 위해 초기에 실리콘 밸리에 왔던 젊은 마이크로 전자 엔지니어 그룹은 사회적 요구에 부응하여 자연스럽게 위와 같은 목표를 향해 연구를 시작했습니다. 단순히 그것들을 함께 패치하는 대신, 그들은 일부 트랜지스터와 일부 구성 요소를 새로운 형태로 결합하여 집적 회로라고 불리는 더 복잡한 회로를 구상했습니다. 외관상 작은 실리콘 웨이퍼이므로 사람들은 칩이라고도 부릅니다. 지금까지 이런 종류의 칩은 각종 컴퓨터, 계산기, 각종 전자장비 어디에서나 볼 수 있다. 제2차 세계대전 초기에 누군가 저항기와 연결선의 조합을 만들기 위해 잉크와 같은 저항성 재료와 은도금 금속판을 인쇄하려고 시도했으며 인쇄 회로 기술의 발전과 트랜지스터의 발명도 있었습니다. 모두 집적회로 발명에 필요한 기술적 준비를 했습니다.

현재 세계 최초의 집적회로는 1958년 미국 물리학자 킬비(Kilby)와 노이스(Noyce)가 독립적으로 연구하고 발명한 것으로 여겨진다. 그들이 속한 회사이므로 각각의 발명 과정을 되돌아보는 것은 흥미롭습니다.

킬비는 1923년 미주리주 제퍼슨시티에서 태어났다. 1947년 일리노이대학교를 졸업하고 1950년 위스콘신대학교에서 석사학위를 받았다.

1958년 5월, Kilby는 Texas Instruments에 입사하여 전자 장비의 소형화에 대한 연구를 수행하도록 배정되었습니다. 당시 전자소자는 전자관을 사용했고, 이후 점차 트랜지스터가 사용되기 시작했지만 부피가 크다.

국방부의 요구 사항에 따라 Kilby의 임무는 더 작은 부품과 더 미세한 배선을 사용하여 전자 장비를 더 작고, 더 작고, 유연하게 만드는 방법을 연구하는 것입니다.

올해 여름, 킬비는 동료들이 모두 휴가를 갔을 때 조용한 환경에서 책상에 앉아 소형화 문제에 대한 해결책을 고민하고 있었다. 그는 새로운 방법을 고안하기 전에 여러 번 벽에 부딪혔습니다. 나중에 그는 트랜지스터, 저항기, 커패시터를 포함하여 필요한 모든 회로 구성 요소가 동일한 반도체 재료로 만들어질 수 있다는 것을 깨달았습니다. 서로 간섭하지 않고 독립적으로 작동할 수 있으며 모든 회로 구성 요소는 반도체 웨이퍼의 기판 위나 근처에 용접되어 있으므로 연결 시 단락에 대한 걱정 없이 회로를 서로 연결할 수 있습니다. 전철기. 당시 Kilby는 이런 종류의 회로를 솔리드 회로(지금은 마이크로회로라고 부르는 사람들도 있음)라고 불렀습니다. 1958년 9월, Kilby의 첫 번째 회로인 "위상 편이 발진기"가 반도체 게르마늄 칩에 배치되어 성공했습니다.

노이스는 1927년 미국 아이오와의 작은 마을에서 태어났다. 그는 현실 세계에 대한 호기심으로 가득 차 있었습니다. 열두 살, 열세 살 때 그와 둘째 형은 거대한 글라이더를 만들고 자동차를 조립했습니다. 그는 대학에서 물리학과 수학을 동시에 공부했으며 트랜지스터와 그 응용에도 관심이 많았으며 트랜지스터에 대한 탄탄한 이론적 기반을 마련했습니다. 1949년에 박사학위를 받은 후에도 그는 여전히 트랜지스터에 관한 기초 연구에 도움이 되는 몇 가지 선택 과목을 수강했으며, 학술 활동 중에 쇼클리를 비롯한 트랜지스터 분야의 유명 전문가들을 만날 기회가 있었습니다.

노이스는 1953년 박사학위를 받은 뒤 급여가 낮은 소규모 회사에서 일하는 것을 선호했다. 그는 "장소가 작을수록 더 다양한 교육을 받을 수 있어 업무 수행에 도움이 됩니다. 이를 통해 연구에 적합한 주제를 선택하기가 더 쉬워질 뿐만 아니라 기업가가 될 수도 있습니다."라고 믿었습니다.

1955년 Shockley가 실리콘 밸리에 "Shockley Semiconductor Company"를 설립했을 때 Noyce는 고용된 뛰어난 기술 인재 중 한 명이었습니다. 쇼클리 반도체 연구소가 설립된 지 첫 해에 노이스와 그의 동료들은 쇼클리가 연구 초점을 실리콘 트랜지스터로 옮기도록 최선을 다했지만, 쇼클리는 4층 다이오드 연구를 고집했습니다. 노이스는 이해의 차이로 인해 1957년 회사 내 다른 젊은이 7명과 함께 쇼클리 컴퍼니(Shockley Company)를 떠나 스스로 '페어차일드 반도체 컴퍼니(Fairchild Semiconductor Company)'를 설립하여 실리콘 밸리에서 최초로 실리콘 트랜지스터 개발을 전문으로 하는 회사가 되었습니다. 이런 의미에서 기업가가 되고자 했던 Noyce의 초기 소망은 실현되었습니다.

당시 페어차일드는 트랜지스터 생산에 최초로 '평면 공정'을 사용했다. 기술적 노력을 주도한 사람은 당시 실리콘 밸리에서 가장 재능 있는 과학자 중 한 명이었던 Herney였습니다. 그가 제안한 평면 공정 방법은 실리콘 표면의 산화물 층을 평평한 시트로 압착할 때까지 가능한 한 많이 압착하여 장치의 전극이 동일한 평면에 있도록 다양한 방법을 사용하는 것입니다. 따라서 트랜지스터의 전극 구조도를 미리 설계하고 포토리소그래피를 통해 마스크로 축소하면 3차원 트랜지스터를 평면형 트랜지스터로 만들 수 있다. 따라서 트랜지스터의 구조가 아무리 복잡하고 정밀하더라도 이 평면 공정을 사용하면 작은 반도체 실리콘 웨이퍼에 압축할 수 있습니다.

평면 공정 방법의 제안은 갑자기 페어차일드 과학자들의 마음을 열었습니다. 그들은 갑자기 몇 개의 트랜지스터가 실리콘 웨이퍼에 배치될 수 없다는 것을 깨달았습니다. 심지어 수백만 개의 트랜지스터도 실리콘 칩에 배치할 수 있습니다.

Planar 기술은 곧 집적회로 제조에 적용되었습니다. 페어차일드 과학자들은 포토리소그래피 인쇄 기술을 사용하면 동일한 트랜지스터가 실리콘 표면의 특정 패턴에 따라 반복적으로 배열될 수 있으며 동시에 이러한 트랜지스터가 서로 연결될 수 있음을 발견했습니다. 페어차일드 컴퍼니의 부사장인 노이스(Noyce)는 집적회로 제조를 위한 평면 공정 방법을 공동 제안하고, 세계 최초로 반도체 실리콘으로 만든 집적회로 제조를 주도했습니다.

Texas Instruments의 Kilby는 확실히 평면 프로세스의 큰 가치를 인식했습니다. 노이스보다 반년 앞서 그는 '위상변이 발진기'를 제조할 때 게르마늄 칩에 전자회로를 배치한다는 아이디어를 성공적으로 실현했다. 그러나 Noyce가 만든 실리콘 집적 회로는 Kilby의 게르마늄 집적 회로보다 더 실용적이고 생산하기 쉬웠습니다.

나중에 노이스는 32세 때 집적회로를 발명한 것을 회상하면서 “나는 '게으른 사람'이었기 때문에 집적회로를 발명했다. 전자 부품을 연결하는 것은 너무 번거롭고 최대한 간단하게 하고 싶습니다." 킬비는 나중에 텍사스 ​​인스트루먼트에서 집적 회로라고 불리는 '고체 회로'를 발명한 후 즉시 최고 책임자의 주목을 받았습니다. 주목하세요, 그들은 이 새로운 전자기기의 중요성을 깨달았고 그것이 널리 사용될 것이라고 예상했기 때문에 적극적으로 홍보해야 합니다.

1959년 2월, 킬비는 자신의 "고체 회로"에 대한 특허를 신청했습니다. 얼마 지나지 않아 Texas Instruments는 성냥개비보다 작은 반도체 고체 회로를 생산했다고 발표했습니다. 페어차일드의 노이스는 이전에도 평면 기술을 사용해 반도체 실리콘 웨이퍼 집적 회로를 제조했지만 제때에 특허를 신청하지 않았습니다. 노이스가 특허 신청을 생각한 것은 이미 반년 뒤였습니다. 킬비.

이후 위에서 언급한 두 회사는 킬비가 노이스보다 먼저 특허를 출원했기 때문에 오랫동안 집적회로 발명권을 두고 논쟁을 벌여왔다. Kilby가 먼저 특허를 얻었지만 그의 디자인 아이디어는 실현되지 않았고 Noyce의 평면 공정 기술은 나중에 마이크로 전자공학 혁명의 기초가 되었으며 Kilby 이후에야 특허를 신청했습니다. 이 기술은 그에 의해 발견되거나 완성되지 않았습니다. 페어차일드에 혼자 있어요.

결국 법원은 집적회로 발명에 대한 특허는 킬비의 것이고, 집적회로의 내부 연결 기술에 대한 핵심 특허는 노이스의 것이라고 판결했다. 1961년 이후 두 사람의 특허는 각자의 회사에 큰 경제적 이익을 가져왔고, 두 사람은 국내외에서 유명한 발명가이자 창업자가 되었으며, 미국 특허도 함께 획득했습니다. " 과학 및 기술 인력 중.