Robert Noyce, Jack Kilby & Co.: Als die Chips geboren wurden

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Ohne sie gäbe keine Waschmaschinen, Handys, Computer. 1958 wurde die erste integrierte Schaltung demonstriert, die Grundlage für die digitale Welt. Der Erfinder von damals, Jack Kilby, lag nur Monate vor seinem Konkurrenten Robert Noyce - letzteren ehrt Google am 12. Dezember mit einem Doodle.

Auf den ersten Blick machte die Erfindung des amerikanischen Physikers nicht viel her. Eine Germanium-Platte, rund elf Millimeter lang, bestückt mit einem einzelnen Transistor und ein paar Kleinteilen, das war alles. Damals ahnte wohl niemand, welche Bedeutung das bisschen Technik einmal haben würde. Doch der Prototyp, den Jack Kilby seinen Kollegen am 12. September 1958 im Halbleiterlabor von Texas Instruments vorführte, veränderte die Welt. Nahezu parallel zu Kilby entwickelte Robert Noyce (dem Google am 12. Dezember 2011 ein Doodle zum 84. Geburtstag widmet), der später als "Bürgermeister des Silicon Valley" berühmt wurde, ebenfalls Chip-Vorläufer. Zwischen den beiden Männern gab es deshalb nie Streit, ihre Unternehmen dagegen, Texas Instruments und Fairchild Semiconductor, durchaus. Noyce verstarb viel zu früh: Als sein Kollege Kilby im Jahr 2000 endlich mit einem Nobelpreis für seine Verdienste ausgezeichnet wurde, war Noyce bereits tot.

Kilby hatte den ersten integrierten Schaltkreis, kurz IC, entwickelt. Damit schuf er die Grundlage für den Bau von Mikrochips - und damit auch für PCs, Mobiltelefone, Waschmaschinen, und viele andere Geräte, die ohne ICs nicht funktionieren würden.

Dass Kilby diese bahnbrechende Erfindung machen konnte, war allerdings ein Glücksfall. Der Halbleiterforscher hatte gerade erst einen neuen Job beim Elektronikhersteller Texas Instruments angetreten. Doch genau das war laut Kilby ausschlaggebend für seinen Erfolg: "Als neuer Angestellter hatte ich noch keinen Urlaubsanspruch, war allein und hatte reichlich Zeit." Zeit, um sich mit den damals anstehenden Problemen der Miniaturisierung von Schaltkreisen zu befassen. Gelohnt hat sich die Grübelei mit Sicherheit: Am 10. Dezember 2000 wurde Kilby für seinen Beitrag zur Entwicklung der Halbleitertechnik mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.

Die Grundlage für Kilbys Erfolg hatten freilich andere gelegt. Elf Jahre zuvor hatten Walter Brattain und John Bardeen den ersten Transistor als Nachfolger der Vakuumröhre konstruiert. Dessen Vorteile: Er war viel kleiner, langlebiger, verbrauchte weniger Strom und erzeugte weniger Hitze als Röhren. Diese Erfindung ermöglichte es Technikern, Geräte zu konstruieren, in denen Hunderte oder gar Tausende von Transistoren gemeinsam mit Widerständen und Kondensatoren ihr Werk verrichteten.

Ein Taschenrechner brach das Eis

Allerdings bereitete diese Vielzahl von Bauteilen auch Probleme. Das größte: Sämtliche Komponenten musste von Hand auf Leiterplatten gelötet werden. Das dauerte lange, war fehlerträchtig und teuer. Kilbys Aufgabe war es daher, einen Weg zu finden, diese Herstellungsmethoden zu vereinfachen und somit Kosten zu senken. Die Lösung für dieses drängende Problem sah Kilby in Halbleitermaterialien, also Stoffen, die sowohl elektrisch leitend wie auch nichtleitend sein können. "Mir wurde klar, dass, weil alle Bauteile aus demselben Material hergestellt werden können, sie auch alle in situ [also am selben Ort] gebaut und miteinander zu einem Schaltkreis verbunden werden können", schrieb er 1976.

Besonders beeindruckend kann Kilbys Präsentation freilich nicht gewesen sein. Alles, was er tat, war, einen Schalter umzulegen. Der erste integrierte Schaltkreis begann daraufhin, über ein angeschlossenes Oszilloskop eine Sinuskurve zu zeichnen, mehr nicht. Kein Wunder , dass es noch eine Weile dauerte, bis Ingenieuren und Entwicklern die Möglichkeiten der Erfindung klar wurden. Einige Jahre lang, so Kilby, wurden ICs auf Technikerkongressen eher als Kuriosität gehandelt, trugen zur allgemeinen Unterhaltung bei. Produkte und damit Anwendungsbeispiele für die neue Technik gab es jedoch nicht.

Das änderte sich erst, als Texas Instruments in seiner Verzweiflung selbst ein Gerät konstruierte, in dem integrierte Schaltkreise werkelten: den Taschenrechner. Damit, so scheint es, war das Eis gebrochen. Der handliche Rechenhelfer konnte dieselben Aufgaben lösen wie die bis dahin schreibmaschinengroßen Tisch-Kalkulatoren, brachte aber nur ein Bruchteil von deren Gewicht auf die Waage und konnte mühelos hin- und hergetragen werden.

Eine Milliardenindustrie

Die Idee für den IC meldete Kilby erst Monate nach der ersten Vorführung, nämlich am 6. Mai 1959, zum Patent an. Knapp zwei Monate später folgte einer der späteren Intel-Gründer, Robert Noyce, mit einem ganz ähnlichen Patentantrag für ein "Halbleiter-Gerät". Zank darüber, wer denn nun der Erste gewesen ist, gab es zwischen den beiden nie - zwischen ihren Firmen dagegen schon. Erst nach jahrelangen Rechtsstreitigkeiten einigten sich Texas Instruments und Fairchild Semiconductor, für die Noyce damals arbeitete, auf einen gegenseitigen Patentaustausch und schufen damit die rechtliche Grundlage für die folgende Elektronik-Revolution.

Wie wichtig IC-Technik heute geworden ist, belegen blanke Zahlen. Jim Tully, Vice President des Marktforschungsunternehmens Gartner sagt: "Während der letzten Jahrzehnte haben die Umsätze mit ICs jährlich um zehn Prozent zugenommen. 2008 werden weltweit ICs im Wert von 190 Milliarden Euro verkauft werden." Und ein Ende dieses Wachstums ist nicht abzusehen. Mittlerweile, so der Gartner-Manager, sind ICs "so eng mit unserem Leben verwoben, dass es schwerfällt, sich ein Leben ohne sie vorzustellen".

Die Geschichte von dem Hasen und dem Biber

Schließlich stecken Mikrochips - und damit ICs - nicht nur in Computern und Handys. Schaltete man alle heute verbauten ICs auf einmal ab - kein modernes Auto würde auch nur einen Meter vorankommen, Toaster würden Weißbrotscheiben verbrutzeln lassen, und die Wäsche müsste man wieder von Hand waschen. Möglich wurde diese Allgegenwart integrierter Schaltkreise freilich nur durch die rasante Entwicklung, die Mikrochips in den letzten Jahrzehnten durchgemacht haben. Hatte Jack Kilby sich noch mir einem Transistor beschieden, um die Funktion seiner Erfindung zu demonstrieren, versammelt Chip-Primus Intel auf seinem aktuellen Flaggschiff, dem Server-Prozessor Itanium, sagenhafte zwei Milliarden Transistoren im Mikroformat - Tendenz steigend. Kilby selbst bekam den Siegeszug seiner Erfindung noch mit - das Jubiläum muss aber ohne ihn gefeiert werden. Er starb im Dezember 2005.

Auf die rasante Entwicklung angesprochen, für die man ihn angesichts seines Halbleiterexperiments von 1958 oft verantwortlich machte, antwortete der bescheidene Jack Kilby in der Regel mit einer kleinen Geschichte über einen Biber und einen Hasen.

Am Rande des riesigen Hoover-Damms unterhalten sich die Tiere miteinander. "Hast Du das gebaut?" fragt der Hase. "Nein, aber es basiert auf einer Idee von mir", antwortet der Biber.

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