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, 증폭체 등으로 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 일찍 실리콘 밸리에 왔던 젊은 마이크로 전자 엔지니어 그룹은 사회적 요구에 부응하여 자연스럽게 위와 같은 목표를 향해 연구를 시작했습니다. 그들은 단순히 함께 패치하는 것이 아니라 새로운 형태의 일부 트랜지스터와 일부 구성 요소를 결합하여 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 전자장비에는 전자관이 사용되었고, 이후 트랜지스터도 점차적으로 사용되었으나 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 사람도 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 살이나 열세 살이었을 때 그와 그의 둘째 형은 거대한 글라이더를 만들고 자동차를 조립했습니다. 그는 대학에서 물리학과 수학을 동시에 공부했으며 트랜지스터와 그 응용에도 관심이 많았으며 트랜지스터에 대한 탄탄한 이론적 기반을 마련했습니다. 1949년 박사학위를 취득한 후에도 그는 여전히 트랜지스터에 대한 기초 연구에 도움이 되는 몇 가지 선택 과목을 수강했으며, 학술 활동 중에 쇼클리(Shockley)를 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. 이는 연구에 적합한 주제를 선택하기가 더 쉬울 뿐만 아니라 기업가가 되는 데도 도움이 될 것입니다."라고 믿습니다.

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쇼클리가 1955년 실리콘 밸리에 '쇼클리 반도체 회사'를 설립했을 때 노이스는 고용된 뛰어난 과학기술 인재 중 한 명이었습니다. 쇼클리 반도체 연구소에 설립된 지 1년 만에 노이스와 그의 동료들은 쇼클리가 실리콘 트랜지스터로 연구 초점을 옮기도록 최선을 다했지만, 쇼클리는 이해의 차이로 인해 1957년에 노이스와 다른 7명의 젊은이들이 함께 쇼클리 회사를 떠나 4층 다이오드에 대한 연구를 고집했습니다. "Fairchild Semiconductor Company"는 실리콘 밸리에서 최초로 실리콘 트랜지스터 개발을 전문으로 하는 회사가 되었습니다. 이런 의미에서 Noyce는 초기에 반도체 회사가 되고자 했습니다.

그 당시 페어차일드는 트랜지스터 생산에 '평면 공정'을 처음으로 적용한 사람이었습니다. 그가 제안한 과학자 중 한 명은 바로 '평면 공정'이었습니다. 평평한 시트로 압착될 때까지 실리콘 표면의 산화물 층을 최대한 많이 배치하여 장치의 전극이 동일한 평면에 있도록 하십시오. 따라서 전극 구조 다이어그램을 미리 준비하십시오. 트랜지스터를 포토리소그래피를 통해 마스크로 축소하면 3차원 트랜지스터를 평면형 트랜지스터로 만들 수 있다. 따라서 구조가 아무리 복잡하고 정밀해도 이 평면형 공정을 작은 반도체 실리콘에 압축해 사용할 수 있다.

평면 프로세스의 제안은 갑자기 페어차일드 과학자들의 마음을 열었고 그들은 갑자기 몇 개의 트랜지스터만이 아니라 수십 개의 트랜지스터를 실리콘 웨이퍼에 배치할 수 있다는 것을 깨달았습니다.

플래너 기술은 나중에 매우 인기를 얻었으며 곧 집적 회로 제조에 적용되었습니다. 동일한 트랜지스터를 실리콘 표면에 특정 패턴에 따라 반복적으로 배열할 수 있으며, 동시에 이러한 트랜지스터를 서로 연결할 수도 있습니다. 페어차일드의 노이스 부사장은 집적회로 제조를 위한 평면 공정을 공동 제안하고 이를 총괄했습니다.

물론 텍사스 인스트루먼츠의 킬비(Kilby)도 평면 공정의 큰 가치를 인식하고 전자 회로를 위에 배치하는 아이디어를 성공적으로 실현했습니다. 노이스가 만든 실리콘 집적회로는 킬비의 게르마늄 집적회로보다 더 실용적이고 생산하기 쉬웠다.

나중에 노이스는 32세 때 집적회로를 발명한 것을 회상했다. "나는 '게으른 사람'이었기 때문에 집적회로를 발명했습니다. 당시에는 전자 부품을 전선으로 연결하는 것이 너무 번거로울 것이라고 생각했고, 최대한 간단하게 만들고 싶었습니다. 킬비는 훗날 텍사스 인스트루먼츠에서 집적회로라 불리는 '고체 회로'를 발명한 후 즉시 회사 경영진의 주목을 받았고, 이들은 이 새로운 전자 장치의 중요성을 깨달았다. 1959년 2월 Kilby는 자신의 "고체 회로"에 대한 특허를 신청했습니다. 얼마 지나지 않아 Texas Instruments는보다 작은 반도체 고체 회로를 생산했다고 발표했습니다. 페어차일드의 노이스는 이전에도 평면 공정을 사용해 반도체 실리콘 웨이퍼 집적회로를 제조했지만 제때에 특허를 출원하지 않았다. 노이스는 1959년 7월에 특허를 출원할 생각을 했으나 벌써 반년이 지났다.

그 이후로 두 회사는 집적회로의 발명권을 놓고 논쟁을 벌여왔다. 킬비는 노이스보다 먼저 특허를 출원했지만 그의 디자인 아이디어는 달랐기 때문이다. Noyce의 평면 공정 기술은 나중에 마이크로 전자공학 혁명의 기초가 되었지만 그는 Kilby 이후에 특허를 신청했습니다. 이 기술이 Fairchild에 의해서만 발견되고 완성된 것은 아닙니다. 결국 법원은 집적회로 발명에 대한 특허권은 킬비에게 속하고, 집적회로의 내부 접속 기술과 관련된 핵심 특허권은 1961년부터 노이스에게 귀속된다고 판결했다. 두 사람은 각자의 회사에 큰 경제적 이익을 가져왔고, 그 결과 두 사람 모두 국내외에서 유명한 발명가이자 창립자가 되었으며, 함께 "발렌타인 메달"도 수상했습니다. " 이는 미국의 과학 기술 인력이 가장 탐내는 것입니다.