Les niveaux actuels d'intégration en informatique et en électronique sont extraordinaires. En effet, on peut aujourd'hui parler de « systèmes sur puce », pratiquement prêts à être utilisés sous de multiples formats. Cependant, cette vision technologique a près d'un siècle sur les épaules, et le premier circuit intégré en est l'expression ultime. Analyser l'histoire du premier circuit intégré est un processus fascinant, avec quelques données contradictoires et plusieurs noms impliqués…
Premier circuit intégré : « Tubes et impôts »
Le concept de « tout-en-un » peut se transformer en cauchemar lorsqu'il est mal développé, donnant naissance à des produits médiocres ou de qualité inférieure. Mais l'électronique a rapidement compris ses avantages potentiels. Au début, nous n'avions même pas de circuits imprimés : les circuits étaient construits « point à point » et flottaient essentiellement à l'intérieur d'un boîtier. Les vieilles radios à tubes en sont d'excellents exemples, et l'un des premiers cas majeurs d'intégration est venu d'elles, avec le tube Loewe 3NF.
La société Loewe-Audion GmbH (qui existe encore sous le nom de Loewe en Allemagne) a créé ce tube en 1926, combinant un total de trois triodes, deux condensateurs et quatre résistances dans un même « boîtier ». En ajoutant des composants passifs, Loewe a réussi à réduire le nombre de broches du tube à six, mais cela a augmenté la complexité de la conception. Chaque composant devait être encapsulé dans sa propre « mini-tube » pour éviter la contamination du vide.
Il y a un autre aspect intéressant outre le technique : Loewe a fabriqué la 3NF comme un moyen d'éviter les impôts et d'améliorer sa compétitivité. À cette époque, les radios allemandes payaient des taxes selon le nombre de tubes utilisés. Loewe a commencé à proposer des radios basées sur la 3NF, mais le niveau élevé d'intégration a créé un nouveau problème : si un filament tombait en panne, toute la radio cessait de fonctionner. Loewe a répondu avec un service de réparation pour remplacer les filaments endommagés.
De la théorie à la fabrication
Dans les décennies suivantes, plusieurs experts ont exploré l'idée du « circuit intégré ». L'ingénieur allemand Werner Jacobi de Siemens a publié en 1949 le brevet de son amplificateur « Halbleiterverstärker ». L'ingénieur anglais Geoffrey Dummer a été l'un des premiers à partager avec le public le potentiel de cette technologie, et quelque chose de similaire s'est produit avec les ingénieurs Jack Morton de Bell, Sidney Darlington, et Yasuo Tarui avec son transistor quadripolaire.
Une des bases élémentaires pour le développement du circuit intégré a été établie grâce au processus de passivation du scientifique égyptien Mohamed M. Atalla, qui stabilise les surfaces de silicium par oxydation thermique. Cela a conduit au processus planaire, créé par Jean Hoerni de Fairchild Semiconductor au début de 1959, et à l'« isolation de la jonction p-n ». Le processus a été étendu aux transistors indépendants par Kurt Kehovec de Sprague Electric et Robert Noyce de Fairchild en 1959 (tous deux séparément).
Kilby et Noyce
Cependant, en 1958, l'ingénieur Jack Kilby a rejoint Texas Instruments, et c'est là qu'il a réussi à étendre son idée du circuit intégré, en plus de créer le premier prototype en septembre de cette année. Kilby a demandé un brevet le 6 février 1959, dans lequel il décrit une feuille ou plaquette de matériau semi-conducteur dans laquelle les composants du circuit électronique sont intégrés.
Parallèlement à Kilby, Robert Noyce a continué à travailler sur sa propre version du circuit intégré, et en juillet 1959, il a déposé le brevet pour son « Semiconductor Device and Lead Structure », dérivé du processus planaire de Hoerni. Le résultat final a été le premier circuit intégré monolithique en silicium, tandis que le circuit intégré de Kilby avait une configuration hybride et était basé sur le germanium. D'un point de vue pratique, la conception de Noyce s'est avérée supérieure, et presque toutes les puces modernes utilisent la structure monolithique.
Premier circuit intégré : une invention, de nombreux noms
En résumé, parler du premier circuit intégré est compliqué en raison du grand nombre de noms et de développements impliqués. Si l'on se fie à des critères pratiques et commerciaux, on pourrait dire que le tube de Loewe a été le premier. Des années plus tard, Fairchild et Texas Instruments se sont affrontés pendant des années au sujet de leurs brevets liés aux circuits intégrés, mais ils ont finalement réussi à établir un accord spécial entre les deux sociétés.
Kilby et Noyce ont été (de manière générale) également reconnus comme co-inventeurs : tous deux ont reçu la National Medal of Science, et Kilby a remporté le prix Nobel en 2000, bien que beaucoup pensent qu'il l'aurait partagé avec Noyce s'il avait été en vie. Noyce a subi une crise cardiaque en juin 1990, et Kilby est décédé en juin 2005. De véritables géants qui ont laissé leur marque et créé les fondations de l'électronique moderne.
Sources : NASA, Computer History Museum (1, 2), Mike's Electric Stuff.
