Integrovaný obvod, v českém prostředí slangově nazývaný šváb, to kvůli tvaru připomínajícímu hmyz, představuje základní kámen, bez něhož by neexistovala veškerá dnešní výpočetní technika ani elektronika. Obvod slučující v jeden funkční celek velké množství jednoduchých elektrotechnických součástek a umístěný na polovodičovém plátku, takzvaném čipu, představoval v době svého vzniku geniální technické řešení.

I v dnešní době jde o nenahraditelnou technologii. Producenti polovodičových integrovaných obvodů, jako jsou Intel, Samsung či tchajwanská TMSC, dosahují ročních obratů v řádech desítek miliard dolarů. A když dojde k výpadkům v produkci čipů s integrovanými obvody tak jako v posledních letech, pociťují je mnohá výrobní odvětví, například automobilový průmysl, a také koncoví zákazníci.

Odboj proti tyranii množství

První funkční model integrovaného obvodu byl vytvořen před 65 lety, přesně 12. září 1958. Byl významným bodem ve vývoji výpočetní techniky v 50. letech minulého století. Ovlivnil ho vynález tranzistoru a využívání polovodičových součástek. Díky nim bylo možné nahradit objemné a energeticky náročné elektronkové počítače. Záhy se však před počítačovými konstruktéry a inženýry objevil nový problém. Jednotlivé součástky sice byly výrazně menší než v době elektronkových počítačů, avšak k vytvoření funkčního přístroje bylo třeba propojit a ručně spájet stovky až tisíce miniaturních tranzistorů, rezistorů a dalších elektrotechnických součástek.

Zatímco teoretické návrhy a nákresy různé výpočetní techniky v té době vznikaly jako na běžícím pásu, výroba a konstrukce kvůli komplikovanému, časově náročnému a nespolehlivému pájení vázla. Pro celý problém se vžilo označení „tyranie množství“ a na jeho řešení bezvýsledně pracovala celá řada inženýrů zaměstnávaných technologickými společnostmi i amatérských vynálezců.

Jedním z nich byl Jack St. Clair Kilby, mladý elektrotechnik z Missouri. Byl si vědom toho, že k práci na řešení tyranie množství potřebuje technické zázemí velké společnosti, a proto se nechal zaměstnat v elektrotechnickém gigantu Texas Instruments. Už v době svého nástupu uvažoval o možnosti vytvořit všechny potřebné součástky z jednoho kusu stejného materiálu a snížit celkový počet propojovaných součástek. Vedení společnosti však odmítalo, aby se z drahých materiálů určených k výrobě tranzistorů vytvářely i součástky, které bylo možné opatřit levněji. Pozornost byla soustředěna na projekt mikromodulů, které se nepájely, ale zacvakávaly se do sebe obdobně jako stavebnice lego. Počet samostatných součástek nutných pro sestrojení počítače však zůstával stejný.

Díky tomu, že neměl nárok na dovolenou, se Kilby mohl po celé léto věnovat vytváření obvodu integrujícího více součástek.

Kilbyho koncepci paradoxně pomohlo i to, že byl v Texas Instruments nováčkem. Zatímco zkušení elektrotechnici i členové vedení v prázdninových měsících opustili laboratoře a kanceláře, on musel celé léto trávit v práci, jelikož mu nevznikl nárok na dovolenou. Nedostatek volna se rozhodl zužitkovat a místo svých standardních pracovních povinností se ve vyprázdněné laboratoři po celé léto věnoval vylepšování koncepce obvodu integrujícího více součástek na jednom nosiči.

Po prázdninách předstoupil mladý vynálezce před vedení společnosti a úspěšně demonstroval funkčnost svého prvního prototypu – obvodu elektronického oscilá­toru vyraženého do jednoho kusu germania. Technická bitva s tyranií množství tak sice byla vybojována, avšak plynule na ni navázala bitva patentová.

Patentové války a zapomenutý vynálezce

Texas Instruments okamžitě podaly patentovou přihlášku ke Kilbyho vynálezu, avšak řízení se táhlo, i kvůli ztrátám přihlášek a podkladových dokumentů na patentovém úřadě. Podobný nápad jako Kilby mělo navíc na konci 50. let větší množství osob, a tak se krátce po jeho prototypu objevilo větší množství dalších modelů.

Největší úspěch mělo řešení společnosti Fairchild Semiconductor, která sdružovala nejlepší elektroinženýry tehdejší doby včetně Roberta Noyce, pozdějšího spoluzakladatele společnosti Intel. Model ze začátku roku 1959 využíval místo germania křemík. Dokázal eliminovat zlaté drátky, které obsahoval Kilbyho obvod, a byl proto průmyslově využitelnější. Zároveň bylo prokazatelné, že vynálezci z Fairchild Semiconductor postupovali při konstrukci samostatně a neinspirovali se v Kilbyho práci.

K Texas Instruments a Fairchild Semiconductor se připojily další společnosti a začaly zkoumat možné uplatnění integrovaných obvodů v různých odvětvích. Počáteční roky produkce integrovaných obvodů se nesly ve znamení tvořivé spolupráce mezi jednotlivými konkurenčními společnostmi. Tato harmonická doba skončila již v roce 1962, kdy se naplno začal projevovat obrovský tržní potenciál nové elektrosoučástky. Společnost Texas Instruments podala patentové žaloby na většinu svých konkurentů a ti reagovali obdobnými žalobami. Patentové války zuřily po několik let, na konci roku 1966 však skončily stejně nenadále jako začaly. Americké soudy a rozhodčí orgány daly najevo, že ani jedna ze společností není držitelem všech klíčových patentů k technologii komerčně využitelného integro­vaného obvodu.

Kilby se na rozdíl od svého zaměstnavatele patentových válek neúčastnil a dále se věnoval vynalézání. V odborných kruzích byl uznáván nejen díky integrovanému obvodu, ale i kvůli konstrukci první kapesní kalkulačky a snahám o využití solární energie v domácnostech. Navzdory svým úspěchům však zůstal pro běžnou populaci neznámou postavou. Jeho celoživotní dílo bylo oceněno v roce 2000, kdy obdržel Nobelovu cenu za fyziku.

Související