Technology Review 10/2018
S. 96
Fundamente
Jubiläum

Im zweiten Anlauf

Vor 60 Jahren erfand Jack Kilby die integrierte Schaltung, Basis für das Computerzeitalter. Die Idee setzte sich zunächst nicht durch.

Urknall der Mikroelektronik: Der weltweit erste integrierte Schaltkreis aus Germanium sah krude aus, funktionierte aber wie geplant. Foto: Reuters

Als der hochbetagte Jack Kilby im Dezember 2000 in Stockholm seine Nobelpreis-Vorlesung hielt, gab er sich alle Mühe, die Geschichte in einem milden Licht erscheinen zu lassen. Doch die Erfindung des integrierten Schaltkreises, der letztendlich die Basis für den Siegeszug von Smartphones, Tablets und Computern legte, war alles andere als ein Selbstgänger.

Kilby hatte 1947 seinen Bachelor in Elektrotechnik an der University of Illinois gemacht – ein Jahr bevor die Bell Labs eine Technologie vorstellten, die die teure und empfindliche Elektronenröhre ablösen sollte: den Transistor. Kilby heuerte zunächst bei Centralab an, einem kleinen Unternehmen, das Komponenten für Radios, Fernseher sowie Hörgeräte herstellte. Bereits zu diesem frühen Zeitpunkt kam er dort mit der Miniaturisierung von Elektronik in Kontakt, denn die Centralab-Entwickler fassten komplette Baugruppen elektronischer Komponenten auf Keramikplatten zusammen, um ihre Geräte so kompakt wie möglich zu bauen. 1952 vergaben die Bell Labs erstmals Lizenzen für Transistoren – für 25000 Dollar. Eine der ersten Lizenzen gingen an Cetralab, und der junge Elektroingenieur wurde zum Leiter einer Gruppe, die Transistoren in die Centralab-Produkte integrieren sollte.

1958 siedelte Kilby nach Dallas um, denn Texas Instruments (TI) hatte ihm eine attraktive Stelle angeboten. Weil der frisch angestellte Kilby während der Werksferien noch keinen Urlaub nehmen durfte, hatte er das Labor weitgehend für sich und konnte in Ruhe über Probleme nachdenken, die ihn schon lange beschäftigten. Eines davon hatte der britische Elektroingenieur Geoffrey Dummer aufgeworfen: Er hatte 1952 vorgeschlagen, elektronische Schaltungen aus einem einzigen Block zu fertigen, um sie so kleiner und kompakter bauen zu können. Aus seiner Zeit bei Centralab wusste Kilby aber: Würde man versuchen, Schaltungen aus verschiedenen Materialien in einen Block zu integrieren, gäbe es Probleme an den Grenzflächen.

Im Juli 1958 notierte Kilby in seinem Laborjournal die entscheidende Idee: Was wäre, wenn man alle Bauelemente, also nicht nur Transistoren und Dioden, sondern auch Widerstände und Kondensatoren, aus Halbleitermaterial bauen würde? Damit wäre das Problem der Grenzflächen doch gelöst.

Kilby erzählte seinem Chef von der Idee und baute einen ersten Demonstrator. Im September 1958 präsentierte er schließlich den ersten digitalen integrierten Schaltkreis. Doch die Erfindung setzte sich zunächst nicht durch. Zum einen musste Texas Instruments zunächst einen Patentstreit mit Konkurrent Fairchield Semiconductors beilegen. Zum anderen war das Produktionsverfahren noch nicht gut genug. Nur zehn Prozent der Transistoren in den ersten integrierten Schaltungen arbeiteten fehlerfrei – der Rest war Ausschuss.

Erst die massive staatliche Förderung im Zuge des Apollo-Programms und die Entwicklung der ersten Interkontinentalraketen brachte die Mittel für die notwendigen Verbesserungen. Als Kilby seinen Chefs 1967 den ersten Taschenrechner mit integrierten Schaltungen vorführte, winkten die jedoch erneut ab: zu teuer und zu wenig leistungsfähig. Erst als Canon den Rechner 1970 erfolgreich auf dem japanischen Markt platzierte, zog Texas Instruments in den USA nach. Innerhalb weniger Jahre eroberte TI sich dort dann die Marktführerschaft für Taschenrechner. Kilby, der 1982 in die Ruhmeshalle amerikanischer Erfinder aufgenommen wurde, war bis zuletzt überzeugt, dass das Potenzial seiner Erfindung noch lange nicht ausgeschöpft ist. „Ich glaube“, sagte er in Stockholm, „das Beste kommt noch“. TI ist heute ein weltweit führender Hersteller bei ICs für Alltagsgeräte, Medizintechnik, Industrieanlagen und Autos. Das Unternehmen stellt aber auch immer noch Taschenrechner her. Wolfgang STIELER