集積回路

1958年の夏、アメリカのテキサス州ダラスにある電機会社テキサス・インスツルメンツの研究室は、がらんとしていた。会社の決まりで、社員の多くが同じ時期にまとめて夏の休みを取っていたからである。その春に入社したばかりで、まだ休みの権利の無かった技術者ジャック・キルビーは、一人で、ある問題について考えていた。

トランジスタの発明で、電子回路の部品は真空管よりずっと小さく、丈夫で、電気を食わないものになった。だが、回路を作るには、トランジスタや抵抗やコンデンサを一つずつ作り、それを細い線でつながなければならない。複雑な回路になるほど部品と接続の数は膨れ上がり、手作業の手間と費用がかさみ、どこか一か所でも接続が外れれば全体が動かなくなる。技術者たちはこれを「数の暴政」と呼んだ。軍は、ミサイルや宇宙の機械に積む、小さく軽く確かな回路を求めていた。

キルビーが思いついたのは、部品をばらばらに作るのをやめて、すべてを同じ一つの半導体の材料から作ってしまうことだった。トランジスタを作るのに使うゲルマニウムやシリコンで、抵抗もコンデンサも作れるはずだ。そうすれば、部品を一つの小さな板の上にまとめて作り込める。7月、彼は研究ノートにこの考えを書きつけ、休み明けに上司を説得して試作に取りかかった。

1958年9月12日、キルビーは、長さ1センチほどのゲルマニウムの小片を、上司たちの前でオシロスコープにつないだ。スイッチを入れると、画面に滑らかな波が現れた。部品は一つの小片の上に作られ、部品どうしは金の細い線でつながれていた。見た目は不格好だったが、一つの材料の上に回路をまとめて作るという考えが正しいことは示された。

半年後の1959年の初め、カリフォルニアのフェアチャイルド・セミコンダクターにいたロバート・ノイスが、別の道から同じ問題を解いた。同僚のジャン・ヘルニが考えた、シリコンの表面を酸化膜で守りながら平らに部品を作る方法を使い、部品どうしを宙に浮いた線ではなく、表面に薄い金属の膜を焼き付けてつなぐ方法を考えたのである。平らな板の上に写真の技術で回路を焼き付けるこの作り方は、大量に、安く、確かに作るのに向いていた。いまの集積回路は、ほぼすべてこのノイスの方式の流れにある。

二つの会社は、どちらが発明者かをめぐって10年近く特許を争ったが、最後は互いに権利を認め合い、二人はともに集積回路の発明者とされるようになった。

最初の大きな買い手は、軍と宇宙の計画だった。1960年代、核ミサイルの誘導装置と、アポロ宇宙船を月へ導くコンピューターが、集積回路を大量に使った。量産が進むにつれて値段は急速に下がった。1965年、ノイスの同僚だったゴードン・ムーアは、一枚の板に載せられる部品の数は毎年ほぼ倍になっている、と書いた。この見通しはのちに2年ごとに倍、と改められ、「ムーアの法則」と呼ばれて、半世紀にわたって業界の目標になった。1968年、ノイスとムーアは新しい会社インテルを興した。

キルビーはその後、集積回路を使った手のひらに載る電卓の開発も率いた。一枚の板に計算機の心臓部をまるごと載せたマイクロプロセッサーが生まれたのは1971年である（一つの部品に計算機を）。部品の数は数千から、やがて数十億へと増え、計算機は部屋を埋める機械（ENIAC）から机の上へ、そしてポケットの中へと移っていった（スマートフォンの登場）。

ノイスは1990年に亡くなった。2000年、キルビーは集積回路の発明でノーベル物理学賞を受けた。受賞の席で、キルビーは、ノイスが生きていればこの賞を分け合っていただろう、と語ったと伝えられる。彼は2005年に亡くなった。