Джек Килби: лето, когда никто больше не работал

Летом 1958 года компания Texas Instruments опустела из-за корпоративных каникул. Джек Килби (Jack Kilby), принятый на работу всего несколько недель назад, еще не накопил отпускных дней, поэтому он остался в пустой лаборатории в Далласе и работал над проблемой, которую в отрасли называли «тиранией чисел» (tyranny of numbers). 12 сентября он показал своим руководителям кусочек германия, подключенный к осциллографу. На экране была непрерывная синусоида. Целая электронная схема была создана из одного куска материала, и все, что появилось с тех пор — микропроцессоры, мобильные телефоны, интернет — берет свое начало в том дне.

Ледяной шторм в Канзасе

Джек Сент-Клер Килби (Jack St. Clair Kilby) родился 8 ноября 1923 года в Джефферсон-Сити, штат Миссури, и вырос в Грейт-Бенде, штат Канзас, где его отец управлял небольшой электрической компанией, обслуживавшей клиентов, разбросанных по сельским районам на западе штата. Формирующим эпизодом стал ледяной шторм, который повалил линии электропередач. Килби наблюдал, как его отец использовал любительское радио для поддержания связи с клиентами компании, когда никакой другой способ не мог до них дотянуться. С того момента электроника стала для него не абстракцией, а тем, что работает, когда все остальное подводит.

Он окончил среднюю школу в Грейт-Бенде и получил степень бакалавра электротехники в Иллинойсском университете в 1947 году — за год, как он позже заметил, до изобретения транзистора, что поставило его в идеальный возраст для области, которая последовала далее. В 1948 году он женился на Барбаре Аннегерс (Barbara Annegers); у них родились две дочери, Энн (Ann) и Джанет (Janet). Он устроился на работу в Милуоки на завод по производству радио- и телевизионных компонентов, по вечерам обучаясь в магистратуре по электротехнике в Висконсинском университете, которую завершил в 1950 году.

Тирания чисел

Проблемой, которая занимала промышленность в 1950-х годах, была не работоспособность схем, а их громоздкость. Каждый дополнительный транзистор, резистор и конденсатор нужно было производить индивидуально и вручную припаивать к соседним элементам. Сложная машина требовала десятков тысяч ручных соединений, каждое из которых было потенциальной точкой отказа. Предел надежности был жестким и низким.

Килби присоединился к Texas Instruments в 1958 году по конкретной причине: по его словам, это была единственная компания, которая согласилась позволить ему заниматься миниатюризацией электронных компонентов практически полный рабочий день. Его озарение, посетившее его в той пустой летней лаборатории, заключалось в том, что если все компоненты можно изготовить из одного и того же полупроводникового материала, их можно сделать сразу, как единое целое, и тогда пайка исчезнет. Он изготовил фазосдвигающий осциллятор на бруске германия и продемонстрировал его 12 сентября 1958 года. 6 февраля 1959 года он подал патент США № 3,138,743 на миниатюризированные электронные схемы.

Его версия требовала ручного подсоединения крошечных проводов между компонентами — это была проблема «летающих проводов», которую Роберт Нойс (Robert Noyce) из Fairchild Semiconductor решил через несколько месяцев, напечатав алюминиевые соединения на плоской оксидной поверхности. Две компании судились годами, а затем заключили перекрестное лицензирование. Килби никогда не оспаривал разделение заслуг; он неизменно признавал Нойса партнером в коммерческом продвижении интегральных схем, и в 1989 году оба были удостоены премии Чарльза Старка Дрейпера (Charles Stark Draper Prize).

Делаем это обыденным

Второй акт Килби заключался в доказательстве практической пользы изобретения. В Texas Instruments он возглавил команды, создавшие первые военные системы и первый компьютер с использованием интегральных схем. Затем, приняв решение, имевшее огромные коммерческие последствия, TI поручила ему найти потребительский продукт, который продемонстрировал бы чип обычным людям. Вместе с Джерри Мерриманом (Jerry Merryman) и Джеймсом Ван Тасселом (James Van Tassel) он стал соавтором изобретения портативного электронного калькулятора — устройства, которое за несколько лет уничтожило логарифмическую линейку и поместило интегральную схему в карманы миллионов людей. Он также был соавтором термопринтера, который использовали такие калькуляторы.

В 1970 году он взял отпуск в Texas Instruments, чтобы работать как независимый изобретатель, посвятив большую часть следующего десятилетия кремниевым технологиям для солнечной энергетики. С 1978 по 1984 год он был выдающимся профессором электротехники в Техасском университете A&M (Texas A&M University). Он формально ушел из TI в 1983 году, но оставался связан с компанией до конца своей жизни. Он владел патентами на интегральную схему и семь других изобретений — небольшое число для человека его статуса, что является верным признаком того, что его интересовали несколько масштабных проблем, а не множество мелких.

Признание приходило постепенно. Избрание в Национальную инженерную академию (National Academy of Engineering) в 1967 году. Национальная медаль науки от Ричарда Никсона (Richard Nixon) в 1969 году. Медаль Почета IEEE (IEEE Medal of Honor) в 1986 году. Премия Дрейпера в 1989 году. Национальная медаль технологий от Джорджа Г. У. Буша (George H. W. Bush) в 1990 году. Киотская премия (Kyoto Prize) в области передовых технологий в 1993 году. Почетные докторские степени университетов Иллинойса, Висконсина, Южного методистского университета и Йеля. В 1995 году IEEE учредил медаль за обработку сигналов его имени, пока он был еще жив, чтобы увидеть это. А в 2000 году, сорок два года спустя после демонстрации, он получил Нобелевскую премию по физике (совместно с Жоресом Алферовым и Гербертом Кремером) за вклад в изобретение интегральной схемы.

Почему Джека называют гением

Гениальность Килби заключалась в редукции, а не в усложнении. Столкнувшись с проблемой, определяемой количеством отдельных деталей, он задался вопросом, должны ли они быть отдельными вовсе — и ответил на него, создав резисторы и конденсаторы из полупроводникового материала, что не является сильной стороной полупроводников, чисто ради того, чтобы все могло стать единым целым. Это было некрасивое решение с инженерной точки зрения и блестящее с концептуальной, и он нашел его в одиночку, в пустом здании, за несколько недель.

Одобрение Нобелевского комитета недвусмысленно, а Шведская королевская академия наук редко отмечает промышленную инженерию; награда 2000 года Килби была отчасти заявлением о том, что интегральная схема принадлежит к той же категории, что и фундаментальная физика. Национальная медаль науки и Медаль Почета IEEE говорят о том же в американском регистре.

Контраргумент реален, и сам Килби его бы признал. Его первоначальное устройство было невозможно запустить в производство; планарная версия Нойса, а не версия Килби, является предком каждого чипа, созданного с тех пор. Идея интеграции витала в воздухе — тирания чисел была названной проблемой, над которой работали многие лаборатории, и если бы Килби не решил ее в 1958 году, кто-то другой сделал бы это вскоре после него. Он также, по словам знавших его людей, был исключительно скромным человеком, который сопротивлялся образу «изобретателя-одиночки». Неоспоримыми остаются приоритет и смелость: он первым собрал это устройство, будучи новым сотрудником без статуса, основываясь на догадке, во время каникул.

Наследие

Килби скончался от рака в Далласе 20 июня 2005 года в возрасте 81 года. Его имя носят Kilby Labs в Texas Instruments, компьютерный центр в Эдинбургском университете Нейпира (Edinburgh Napier University), медаль IEEE, фонд премий, основанный в 1980 году, и статуя в Техасском университете в Далласе (University of Texas at Dallas); его рукописи поступили в библиотеку ДеГойер (DeGolyer Library) Южного методистского университета. Более точным памятником является вся электронная промышленность, которая представляет собой серию сносок к демонстрации, длившейся несколько секунд на экране осциллографа в пустой лаборатории.