Comment un ingénieur de Texas Instruments a créé le circuit intégré

Aug 12, 2023

Lorsque Jack Kilby a commencé à travailler comme ingénieur chez Texas Instruments (TI), basé à Dallas, en 1958, le Texas traversait la pire sécheresse jamais enregistrée. Comme il n'avait pas accumulé suffisamment de temps personnel pour prendre des vacances en juillet, Kilby s'est retrouvé coincé au bureau avec du temps libre.

Dans l'épisode 9 de The Engines of Texanity, nous expliquons comment Kilby a utilisé ce temps pour résoudre un problème d'ingénierie qui allait révolutionner l'informatique moderne.

Fondée pour collecter et traiter des données sismiques pour l'exploration pétrolière, TI s'est lancée dans le courant dominant en 1954 en adaptant sa technologie pour produire le Regency TR-1, une radio à transistors de poche. La technologie clé était le transistor, inventé par les Bell Labs en 1947 pour remplacer le tube à vide encombrant et coûteux. Le transistor est un semi-conducteur qui régule ou amplifie les signaux dans un circuit électronique.

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Mais les transistors n’étaient pas faciles à installer, car ils devaient être câblés ensemble et soudés à la main. Un appareil comportant 1 000 transistors peut nécessiter 10 000 connexions soudées. Une mauvaise connexion rendrait l’ensemble de l’appareil inutilisable.

Les ingénieurs précédents s’étaient concentrés sur la réduction de la taille de chaque composant. Kilby avait pour objectif de miniaturiser l'ensemble du circuit, réalisant que tous les éléments du circuit pouvaient être réalisés sur une seule tranche de matériau semi-conducteur. En se concentrant sur les performances des composants, Kilby a résolu le vrai problème : comment concevoir un circuit véritablement intégré qui pourrait être fabriqué par des machines, à grande échelle et à moindre coût.

Le 12 septembre 1958, Kilby présenta son prototype, un patchwork de câblage en germanium, aluminium et or contenant un transistor, un condensateur et trois résistances, le tout sur une seule puce. Kilby se concentrait davantage sur la performance que sur l'apparence : le prototype ressemblait à un projet artistique raté d'un enfant. Mais ça a fonctionné.

Après avoir affiné le prototype de Kilby, TI a déposé un brevet en février 1959 et l'a présenté pour la première fois au congrès annuel de l'Institute of Radio Engineers en mars, où une seule entreprise a apprécié son impact potentiel : Fairchild Semiconductor. Robert Noyce, cofondateur de Fairchild, avait également expérimenté des concepts de circuits intégrés.

Noyce a révisé la conception de Kilby en créant une puce à base de silicium qui éliminait le câblage en or exposé. En juillet 1959, Noyce dépose un brevet pour son propre circuit intégré.

En 1961, Noyce a obtenu le premier brevet américain pour un circuit intégré parce que les dessins de TI dans sa demande de brevet ne correspondaient pas exactement à la conception réelle. Cela a déclenché une décennie de litige entre TI et Fairchild, qui s'est finalement soldée par un accord entre les deux parties pour s'accorder mutuellement des licences réciproques illimitées pour l'utilisation et la production du circuit intégré.

Le discours du président John F. Kennedy « Nous choisissons d'aller sur la Lune » à l'Université Rice en 1962 a déclenché un flot de dépenses de la NASA – et les circuits intégrés étaient particulièrement bien adaptés et nécessaires aux vols spatiaux. Le gouvernement américain détenait la totalité du marché des circuits intégrés jusqu'en 1964. Le programme Apollo avait acheté plus d'un million de circuits intégrés au moment de l'alunissage en 1969.

Datapoint, basé à San Antonio, fondé par d'anciens entrepreneurs de la NASA, Gus Roche et Phil Ray en 1968, a appliqué le circuit intégré aux machines Teletype, des appareils couramment utilisés dans les bureaux d'entreprise pour envoyer et recevoir des messages dactylographiés. En installant des claviers alphabétiques, des écrans pour consulter les messages et des récepteurs pour recevoir des messages instantanément et silencieusement, le terminal Datapoint 3300, ainsi que le Datapoint 2200 mis à niveau et programmable par l'utilisateur, sont devenus un précurseur de l'ordinateur personnel.

L'Académie nationale des sciences a décrit l'invention du circuit intégré par Kilby comme le catalyseur de la « deuxième révolution industrielle ». Il a lancé l’ère de l’informatique, accéléré la concentration des populations dans les zones urbaines et contribué à élever le niveau de vie relatif de presque tout le monde sur la planète.