Vynález integrovaného obvodu alebo mikročipu bol spočiatku len akousi kuriozitou. Dnes je základným prvkom elektroniky.

Nobelista Jack Kilby vynašiel integrovaný obvod v roku 1958. Na obrázku v laboratóriu Kilbyho centra. Zdroj: nobelprize.org. Credit: Texas Instruments
Jack Kilby, americký fyzik, inžinier a vynálezca, nositeľ Nobelovej ceny za fyziku, sa narodil 8. 11. 1923. Dnes si pripomíname 20 rokov od jeho úmrtia v roku 2005.
Záujem o elektroniku sa uňho prebudil v mladom veku. Inšpirovala ho tiež práca otca, ktorý bol elektrikár a viedol malú spoločnosť v Kansase. „Podnietilo to môj záujem o elektroniku a vtedy som sa rozhodol, že sa tejto oblasti chcem venovať,“ napísal pri príležitosti udelenia Nobelovej ceny za fyziku v roku 2000.
O tom, že to bolo dobré rozhodnutie, svedčí vyše 60 vynálezov, ktoré si Kilby nechal počas života patentovať. Zaoberal sa najmä navrhovaním, vývojom a miniaturizáciou elektronických obvodov a ich prvkov. Slávu aj Nobelovu cenu za fyziku mu priniesol patent 3 138 743. Bol ním vynález integrovaného obvodu, dnes označovaný ako mikročip alebo len čip, základ modernej elektroniky.
Tento „stavebný kameň“ modernej elektroniky zmenil tvár technológií a ovplyvnil takmer každý aspekt nášho života. Zo sveta drôtov a elektróniek sme sa vďaka nemu dostali do éry superpočítačov, umelej inteligencie, internetu vecí a digitálnej ekonomiky.

Jack Kilby a jeho dva vynálezy: integrovaný obvod a prenosná kalkulačka. Zdroj: https://beliana.sav.sk/media/485
Zrodil sa mikročip
Kilby vyštudoval na univerzite v americkom Illinois, kde sa venoval predovšetkým elektronike. Ako 35-ročný sa v máji roku 1958 zamestnal v spoločnosti Texas Instruments v Dallase. Keďže ako nováčik nemal nárok na voľno, zostal v čase letných dovoleniek v laboratóriu sám.
Práve vtedy sa zrodila myšlienka vyrobiť súčiastku len z jedného polovodičového materiálu. Kilby zhotovil prvý integrovaný obvod, prvý mikročip na svete, v ktorom spojil tranzistory, odpory a kondenzátory do jedného obvodu na jednom kuse polovodiča. V roku 1958 ich namontoval na malú sklenenú dosku s kúskom germánia a zlatými vodičmi (tzv. wire bonding).
Nezávisle od Kilbyho vyvinul v roku 1959 mikročip aj fyzik Robert Noyce, spoluzakladateľ kalifornskej spoločnosti Fairchild Semiconductor a neskorší spoluzakladateľ Intelu. Noyce použil na zhotovenie obvodu lacnejší kremík, čím sa znížili výrobné náklady. V tom istom roku si však Kilby nechal patentovať svoj vynález. Patent 3 138 743 sa stal predmetom súdnych sporov. K dohode došlo až po desiatich rokoch, kedy súd uznal Kilbymu patent na integrovaný obvod, Noycovi zasa prínos v jeho realizácii.

Jack Kilby skonštruoval súčiastku len z jedného polovodičového materiálu. Zdroj: iStock/prawest nujeen; Texas Instruments
Spočiatku kuriozita
Koncom 50. rokov minulého storočia mali nielen šéfovia Texas Instruments problém rozpoznať potenciál tohto vynálezu. Na odborných konferenciách sa k integrovaným obvodom (IC) pristupovalo skôr ako ku kuriozite, spomínal neskôr Kilby.
Mikročip chcel uviesť do praxe, a preto sa v roku 1966 spojil s kolegami Jerrym Merrymanom a Jamesom Van Tesselem. Všetci traja sa pustili do konštrukcie prvej (vreckovej) kalkulačky na svete.

Vývoj prešiel od rádiových elektróniek cez tranzistory k integrovaným obvodom, čipom, ktoré sú dnes súčasťou všetkej modernej elektroniky. Zdroj: The Nobel Prize
Prvá „vrecková“ kalkulačka na svete
Výsledkom úsilia bolo zariadenie Cal Tech. Pri prototype sa ešte nedalo hovoriť o vreckových rozmeroch. Kalkulačka vyzerala skôr ako čierna škatuľa s hrúbkou slovníka a vážila dva a pol kilogramu. Nepresvedčila ani riaditeľa spoločnosti Texas Instruments, keď mu ju Kilby prezentoval v roku 1967.
Kalkulačka síce nemala vreckové rozmery, dokázala však sčítavať a odčítavať, násobiť a deliť. Na zložitejšie funkcie ešte nestačila, jej výhodou však bolo fungovanie na baterky. Iné zariadenia museli byť totiž pripojené k elektrickej sieti a často vážili dvadsaťnásobne viac.
Kalkulačka Cal Tech nemala displej a výsledky výpočtov tlačila na úzky pás termálneho papiera s maximálne dvanástimi číslicami, pričom každý kotúč stačil na 40 000 číslic.
Kalkulačku uviedol na trh Canon
Kalkulačka neohúrila manažment spoločnosti Texas Instruments, nakoniec sa však aj tak dostala na trh. Vďaka japonskej spoločnosti Canon sa dočkala sériovej výroby. V apríli 1970 uviedla spoločnosť Canon na trh model Pocketronic, a to najprv v Japonsku a o deväť mesiacov neskôr v USA.
Nasledovali ďalší výrobcovia, kalkulačkám pribúdali funkcie a neskôr aj miniatúrny displej. LED číslice sa po prvýkrát objavili na modeli Handy LE od japonského výrobcu Busicom v roku 1971. Postupne sa modely vylepšovali a s rastúcou ponukou na trhu klesali aj ceny.
V roku 1972 oslavoval denník The New York Times vreckové kalkulačky ako „najhorúcejšiu vec od čias tranzistorov“. V tej dobe boli totiž obrovským hitom na vianočnom trhu. Malé šikovné prístroje, ktoré boli pôvodne doménou fyzikov a matematikov, si našli cestu do radov širokej verejnosti. Netrvalo dlho a kalkulačky sa na veľkú radosť študentov objavili aj v školách.
Nobelova cena za fyziku
V roku 1970 sa Jack Kilby osamostatnil a pôsobil ako nezávislý vynálezca, konzultant a bol tiež profesorom elektrotechniky v Texase. Na svojom konte má vyše 60 patentov.
Za svoju revolučnú prácu v oblasti konštrukcie integrovaných obvodov bol v roku 1982 uvedený do Siene slávy amerických vynálezcov, kde zaujal miesto po boku Thomasa Alvu Edisona a bratov Wrightovcov.
O štyri desaťročia neskôr, teda v roku 2000, mu bola udelená Nobelova cena za fyziku za podiel na vynáleze integrovaného obvodu. Pri príležitosti udelenia Nobelovej ceny Kilby vyzdvihol aj prácu svojho kolegu Roberta Noycea a jeho prínos pre vývoj integrovaného obvodu: „Rád by som spomenul ďalšieho správneho človeka v správnom čase, a to Roberta Noycea, môjho súčasníka, ktorý pracoval v spoločnosti Fairchild Semiconductor. Hoci sme s Robertom išli každý svojou vlastnou cestou, spoločne sme tvrdo pracovali na tom, aby sme dosiahli komerčné prijatie integrovaných obvodov. Keby ešte žil, nepochybujem, že by sme sa o túto cenu podelili.“
Jack Kilby je aj nositeľom ďalších ocenení, napríklad Čestnej medaily (Medal of Honor, 1986) a ocenenia Priekopník počítačov (Computer Pioneer Award, 1993), udeľovaných organizáciou IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers).
Jack Kilby zomrel 20. júna 2005 vo veku 81 rokov.
Zdroj: The Nobel Prize (1, 2, 3), spiegel.de, National MagLab, Beliana
(zh)