Gli attuali livelli di integrazione nell'informatica e nell'elettronica sono straordinari. Oggi possiamo parlare di «sistemi su un chip», praticamente pronti all'uso in molteplici formati. Tuttavia, questa visione tecnologica ha quasi un secolo sulle spalle, e il circuito integrato rappresenta la sua massima espressione. Analizzare la storia del primo circuito integrato è un processo affascinante, con alcuni dati contrastanti e diversi nomi coinvolti…
Il primo circuito integrato: «Valvole e tasse»
Il concetto di «tutto in uno» può trasformarsi in un incubo quando viene sviluppato male, dando luogo a prodotti mediocri o di qualità inferiore. Ma l'elettronica ha subito compreso i suoi potenziali benefici. All'inizio non avevamo nemmeno i PCB su cui lavorare: i circuiti erano costruiti «punto a punto» e praticamente «fluttuavano» all'interno di un contenitore. Le vecchie radio a valvole ne sono ottimi esempi, e uno dei primi grandi casi di integrazione arrivò attraverso di esse, con la valvola Loewe 3NF.
La società Loewe-Audion GmbH (che esiste ancora come Loewe in Germania) creò questa valvola nel 1926, combinando un totale di tre triodi, due condensatori e quattro resistenze in un unico «pacchetto» Aggiungendo componenti passivi, Loewe riuscì a ridurre il numero di pin della valvola a sei, ma ciò aumentò la complessità del progetto. Ogni componente dovette essere incapsulato nella propria «minivalvola» per evitare la contaminazione del vuoto.
C'è un altro aspetto interessante oltre a quello tecnico: Loewe produsse la 3NF come un modo per evadere le tasse e migliorare la propria competitività. A quel tempo, le radio tedesche pagavano le tasse in base al numero di valvole utilizzate. Loewe iniziò a offrire radio basate sulla 3NF, ma l'alto livello di integrazione generò un nuovo problema: se un filamento si guastava, l'intera radio smetteva di funzionare. Loewe rispose con un servizio di riparazione per sostituire i filamenti danneggiati.
Dalla teoria alla produzione
Nei decenni successivi, diversi esperti esplorarono l'idea del «circuito integrato». L'ingegnere tedesco Werner Jacobi della Siemens pubblicò nel 1949 il brevetto del suo amplificatore «Halbleiterverstärker». L'ingegnere inglese Geoffrey Dummer fu uno dei primi a condividere con il pubblico il potenziale di questa tecnologia, e qualcosa di simile accadde con gli ingegneri Jack Morton della Bell, Sidney Darlington e Yasuo Tarui con il suo transistor a quadrupolare. Una delle basi fondamentali per lo sviluppo del circuito integrato fu stabilita grazie al processo di passivazione dello scienziato egiziano Mohamed M. Atalla, che stabilizza le superfici di silicio tramite ossidazione termica. Con questo si arrivò al cosiddetto processo planare, creato da Jean Hoerni della Fairchild Semiconductor all'inizio del 1959, e all'«isolamento della giunzione p-n». Il processo fu esteso a transistor indipendenti da Kurt Kehovec della Sprague Electric e Robert Noyce della Fairchild nel 1959 (entrambi separatamente).
Kilby e Noyce
Tuttavia, nel 1958 l'ingegnere Jack Kilby si unì alle file della Texas Instruments, e fu lì che riuscì a espandere la sua idea di circuito integrato, oltre a creare il primo prototipo nel settembre di quell'anno. Kilby richiese un brevetto il 6 febbraio 1959, in cui descrive una lamina o fetta di materiale semiconduttore in cui i componenti del circuito elettronico sono integrati.
In parallelo a Kilby, Robert Noyce continuò a lavorare sulla propria versione del circuito integrato, e nel luglio 1959 presentò il brevetto per il suo «Semiconductor Device and Lead Structure», derivato dal processo planare di Hoerni. Il risultato finale fu il primo circuito integrato monolitico al silicio, mentre il circuito integrato di Kilby aveva una configurazione ibrida ed era basato sul germanio. Da un punto di vista pratico, il progetto di Noyce si dimostrò superiore e quasi tutti i chip moderni utilizzano la struttura monolitica.
Il primo circuito integrato: un'invenzione, molti nomi
In sintesi, parlare del primo circuito integrato è complicato per la grande quantità di nomi e sviluppi coinvolti. Se ci guidiamo con parametri pratici e commerciali, chiunque direbbe che la valvola di Loewe fu la prima. Anni dopo, Fairchild e Texas Instruments incrociarono le armi per i loro brevetti legati ai circuiti integrati per anni, ma alla fine riuscirono a stabilire un accordo speciale tra le due società.
Kilby e Noyce sono stati (in linea generale) ugualmente riconosciuti come co-inventori: entrambi ricevettero la National Medal of Science, e Kilby vinse il premio Nobel nel 2000, anche se molti credono che lo avrebbe condiviso con Noyce se fosse stato vivo. Noyce subì un attacco cardiaco nel giugno 1990, e Kilby ci lasciò nel giugno 2005. Veri giganti che hanno lasciato il segno e creato i pilastri fondamentali dell'elettronica moderna.
Fonti: NASA, Computer History Museum (1, 2), Mike's Electric Stuff
