Vid mitten av 1950-talet arbetade forskarna intensivt med att förbättra den och förfina processerna för att göra halvledare. Samtidigt gjorde ingenjörerna alltmer avancerade kretsar med den lilla effektsnåla transistorn.

En forskare som ville förbättra transistorn var "transistorns fader" William Shockley vid Bell Laboratories. Vid mitten av 1950-talet visste han och andra forskare att en pn-övergång fungerade bättre ju smalare den var. Den metod som verkade bäst var diffusionsmetoden, uppfunnen vid Bell Laboratories. Dopningsämnet fick i gasform tränga in i, diffundera i, utgångsmaterialet. En utveckling av metoden, dubbeldiffusion, där man dopade halvledaren i två steg, visade sig vara ännu bättre.

År 1956 flyttade Shockley till Palo Alto i Kalifornien. Där startade han företaget Shockley Semi-conductor Laboratories med pengar från Arnold Beckman, ägaren till en mycket framgångsrik instrumentfirma. Vid företaget skulle man utveckla processen för att göra transistorer enligt just dubbeldiffusionsmetoden.

För ingenjörerna såg framtiden inte lika ljus ut. De hade stött på ett lika oväntat som otrevligt problem. De hade massor med idéer men det gick inte att tillverka deras komplexa kretsar.

Problemet var förbindningarna mellan alla komponenterna. Tillförlitligheten sjönk drastiskt när komplexiteten hos kretsarna ökade. Tio år efter transistorns födelse hade man nått en gräns där bristerna i förbindningstekniken satte stopp för utvecklingen av avancerad elektronik.



Jack Kilby, En ung man i Texas


På Texas Instruments, TI, i Dallas försökte man att lösa problemet med hjälp av moduler som innehöll alla förbindningar och där modulerna skulle kopplas ihop som byggklossar. Tanken var att man därmed skulle slippa att göra den pillriga lödningen.

En ung, nyanställd ingenjör vid TI, Jack Kilby, gillade inte idén med modulerna. De löste inte huvudproblemet, nämligen att minska antalet förbindningar. Under en semestervecka i juli 1958 försökte han istället att se problemet ur en ny synvinkel. Han utgick från vad man på TI var bra på, nämligen kiselteknik. Det var ju ingenjörerna vid TI som hade utvecklat kiseltransistorn.

Dopat kisel var en ledare och odopat kisel en isolator. Därför borde en låg grad av dopning ge något mittemellan, det vill säga en resistans. Dessutom visste Kilby att en pn-övergång var svagt kapacitiv. Det ena gav det andra och i slutet av juli gjorde han en skiss på hur resistanser, kapacitanser och transistorer skulle kunna samsas i ett enda block av kisel - en monolitisk krets.

Den 12 september 1958 visade Kilby en oscillator byggd i ett kiselblock för TIs direktörer. När direktörerna såg sinuskurvan på oscilloskopet var saken klar. TI skulle satsa på monolitiska kretsar.



Shockley hade chefsproblem


Under tiden hade William Shockleys företag kört fast. Shockley hade skrapat ihop en grupp briljanta unga ingenjörer och forskare, men nästan från början skar det sig mellan honom och dem. Shockley var en genial forskare och lysande tekniker men en dålig företagsledare och usel personalchef. Dessutom ville Shockley utveckla dubbeldiffusionsprocessen för germaniumtransistorer. Hans unga forskare trodde istället mer på kiseltekniken, som Texas Instruments hade börjat utveckla.

Ingenjörerna - idag idel namnkunniga män - var Julius Blank, Victor Grinich, Jean Hoerni, Eugene Kleiner, Jay Last, Gordon Moore, Robert Noyce och Sheldon Roberts. De bad finansiären Arnold Beckman att sparka Shockley snett uppåt, till exempel genom att mygla in honom som professor på det närbelägna Stanforduniversitetet. Beckman tvekade, för han visste att det skulle betyda slutet för den nyblivne nobelpristagaren och nationalhelgonet Shockleys karriär.

Då tog Eugene Kleiner kontakt med investeringsbanken Hayden Stone & Co i New York. Finansmannen Arthur Rock och en av bankens delägare åkte omgående över till Palo Alto. Samtalen ledde till att finansmännen snokade upp 32 tänkbara sponsorer, men ingen av dem trodde på de åttas idéer.



Fairchild, en teknikgalning


Till slut fick Rock napp hos Sherman Fairchild, en teknikgalning som byggt upp ett lönsamt företag för mineralprospektering och i förbifarten startat både ett flygbolag och ett kameraföretag.

Fairchild satsade 1,5 miljoner dollar och var och en av de åtta ingenjörerna en månadslön, 500 dollar. I början av 1957 startade Fairchild Semiconductor i Palo Alto.

Shockley förlät aldrig "de åtta förrädarna", och på den tiden ansågs inte heller massavhopp av den arten vara särskilt snygga. Däremot blev det stilbildande för utvecklingen i området runt Palo Alto - det som snart döptes till Silicon Valley, Kiseldalen.

På Fairchild Semiconductor satsade man alltså på kiselhalvledare. Ett problem som man snabbt stötte på var att pn-övergången var känslig för repor, gaser och damm. Jean Hoerni kom på att man skulle skydda den med ett tunt skikt av kiseldioxid.



Noyce antecknade en idé


Fairchilds patentjurist bad Robert Noyce, som blivit bolagets FoU-chef, att fundera på om Hoernis process - planarprocessen - skulle kunna omfatta fler tillämpningar. Noyce kom fram till att man skulle kunna lägga förbindningarna på det både skyddande och isolerande oxidskiktet.

Då skulle det gå att koppla ihop flera transistorer och även andra komponenter på samma kiselbricka och samtidigt kom man runt problemet med att dra förbindningarna manuellt i stora kretsar. Den 23 januari 1959 skrev Noyce ned idén om den integrerade kretsen, ICn, i sin anteckningsbok.

Det blev omgående strid om vems patent som gällde den integrerade kretsen, Jack Kilbys eller Robert Noyces. Bataljen varade i tio år och avgjordes först den 6 november 1968 i USAs högsta domstol.

Det var Noyce som avgick med segern, men redan två år tidigare hade Fairchild och TI kommit överens i godo. De licensierade varandra och lät utomstående tillverkare betala licensavgifter till båda företagen. Kilby och Noyce har sen fått dela äran lika av att ha uppfunnit ICn, med den distinktionen att Kilby kom på idén att lägga alla komponenterna på ett chips och Noyce kom på hur man skulle koppla ihop komponenterna.

Båda två blev sedermera rika som troll. Det blev också finansmannen Arthur Rock, som hade kopplat ihop William Shockleys ingenjörer med Sherman Fairchild. Det var Arthur Rock som myntade begreppet "venture capital", högriskkapital, den form av finansiering som sen legat bakom nästan alla de framgångsrika elektronikföretag som startades i Kiseldalen och i övriga USA.

Den första visningen av ICn blev dock en flopp. Kretsen från Texas Instruments väckte bara ett förstrött intresse vid premiärvisningen i New York den 24 mars 1959. Det var först när elektronikindustrin insåg att ICn blev allt billigare ju fler transistorfunktioner som behövdes som lavinen kom i rullning. Den insikten kom inte på allvar förrän med digitalteknikens genombrott.

Per Stymne