Rozmach ve výrobě elektroniky po 2. světové válce, spojený s masovou výrobou spotřebičů jako jsou rádia, televizory či ledničky, vedl k uvědomnění si problému zvaného "tyranie čísel". V kostce znamená, že s rostoucí složitostí zařízení a počtem obvodů a součástek se exponenciálně zvyšoval i počet spojení mezi obvody. Většinu těchto spojů bylo nutno ručně připájet, což znamenalo nejen náročnou ruční práci, ale také vyšší riziko poruchovosti a nespolehlivosti.

První dějství v procesu utváření mikročipu souviselo se snahou tyranii čísel překonat. Společnost Centre Labs z Milwaukee od roku 1952 experimentovala s užitím nedávno objevených tranzistorů k miniaturizaci elektroniky, neboť se zaměřovala na výrobu naslouchátek - ta musela být malá a lehká, aby se dala nosit, ale zároveň si kvalita zvuku vyžadovala propojování vysokého počtu součástek. Jeden z jejich konstruktérů, Jack Kilby, si uvědomil, že jediná překážka leží v nutnosti odstranit propojování všech specificky nastavených součástek.

Kilby se svým nápadem na výrobu polovodičového tranzistoru záhy přešel do vývojového týmu jednoho z tvůrců počítačové revoluce, společnosti Texas Instruments. V červenci 1958 přišel s myšlenkou takzvané "monolytické součástky", totiž kusu křemíku, který by na základě zapojení mohl střídavě plnit univerzální roli několika součástek, jež by se posléze nemusely pájet mezi sebou množstvím dalších spojení.

Snaha vměstnat kompletní elektrický obvod do jednoho kusu křemíku se sice vedení firmy nezdála produktivní, ale nechali Kilbyho experimentálně sestavit křemíkový čip, který bude střídavě plnit roli tranzistoru, kondenzátoru a rezistoru. Na podzim 1958 pomocí pár zlatých drátů a křemíkových tyčinek vytvořil Kilby funkční prototyp. Ač se jednalo o nevzhlednou zlatou pavučinu, nákladnou na výrobu, společnost Texas Instrument pod patentovaným názvem "křemíkový integrovaný obvod" zprovoznila první mikročip. Když v březnu 1959 na konferenci společnosti amerických radiotechniků představila svůj objev, prezentovala jej jako "nejdůležitější přelom v elektronice od vynálezu tranzistoru", což vzbudilo spíš úšklebky a nařčení z bezostyšného přehánění.

Dva měsíce před tímto oznámením a zcela nezávisle na Kilbym přišel s podobnou inovací i Robert Noyce ze společnosti Fairchild Semiconductor. Ve Fairchildu se potýkaly s problémem časté poruchovosti svých tranzistorů, které při kontaktu s prachem přestávaly fungovat či vyhořely. Chemik Jean Hoerni přišel s myšlenkou polévání povrchu tranzistoru vrstvou oxidu křemičitého, čímž by jádro tranzistoru bylo chráněno před nečistotami a poškozením.

Po patentování tohoto tzv. planárního procesu napadlo Roberta Noyce, hlavního inženýra společnosti, že do křemičité vrstvy může vrtat malé otvory, které by ústily drobnými měděnými spoji. Spojení mezi těmito odpory by se dalo strojově tisknout, čímž by se odstranilo ruční pájení. Jednotlivé tranzistory by se navíc daly skládat na sebe či s dalšími součástkami. Díky drobným tištěným spojům na kovovém povrchu by pak mohlo jít křemíkové součástky slepit do jednoho obvodu. Postupnými inovacemi došel Noyce v lednu 1959 k názoru, že - slovy patentové přihlášky - je "žádoucí vyrábět více zařízení na jeden kus křemíku", tedy k obvodové polovodičové desce.

Zatímco Kilby se potýkal s tyranií čísel pomocí nápadu na obvod s nepájenými součástkami propojenými pomocí křemíku, Noyce řešil využitím planárního procesu snížení poruchovosti tranzistorového obvodu. Oba přišli s univerzálním elektrickým obvodem na bázi křemíkového polovodiče. Další úvahy je však oba dovedly k témuž: polovodičovému mikročipu.

Společnosti Fairchilds Semiconductors i Texas Instruments se pokusily své objevy patentovat pomocí co možná nejširší patentové žádosti. Kilbyho firma Texas Instruments přihlásila k patentu "nový a naprosto odlišný přístup k miniaturizaci, [...] kde neexistuje žádné omezení složitosti nebo uspořádání obvodů". Zároveň ale neměla žádné plány a dodala jen původní prototyp. Kilby až v únoru 1959 požádal o rozšíření patentu i o variantu tištění spojů na desku, s níž přišel jako s teoretickou možností. V červenci téhož roku podal Fairchilds žádost o patent na "kompaktní výrobu obvodů tištěním spojů bez drátů" pomocí "nanesení spojnic ve stejnou chvíli a stejným  způsobem jako samotné kontakty".

Oběma firmám šlo o patent na umístění více součástek do jedné desky s jednotným strojem raženým propojením při využití křemíku. Ačkoli Noycův patent byl podán později, úředně byl udělen dříve, v roce 1961. Noyce byl vyhlášen vynálezcem mikročipu. Společnost Texas Instruments podala okamžitě žalobu o určení prvenství a argumentovala svou starší žádostí, čímž došlo k zkoumání laboratorních záznamů obou společností a k dlouholetému soudnímu sporu.

V červnu 1964 mezitím patentový úřad udělil patent i Kilbymu, čímž spor eskaloval existencí dvou patentů. V roce 1967 federální soud určil Kilbyho a společnost Texas Instruments za prvotní objevitele. Ale už v listopadu 1969 Federální odvolací ve věcech patentů a cel rozhodl opačně, protože Kilby dle nich neprokázal proveditelnost svého patentu, zatímco Noyceův patent disponoval již chráněným výrobním postupem. Po deseti letech soudních sporů v ceně přes milion dolarů právních výdajů však rozhodnutí nemělo praktický dopad. Poptávka po mikročipech rostla po celá 60. léta exponenciálně, a proto společnosti Texas Instruments a Fairchild Semiconductor v létě 1966 podepsaly mírovou doložku, kterou si vzájemně přiznaly podíl na duševním vlastnictví patentu.

Robert Noyce i Jack Kilby byli vzájemným uznáním patentových práv obou mateřských společnosti potvrzeni jako společní vynálezci mikročipu - a kdykoliv vyvstala otázka po autorství, oba přiznávali hlavní zásluhu tomu druhému, až se vžilo je označovat za spoluvynálezce, třebaže spolu nikdy nepracovali a objev učinili nezávisle na sobě.

Zdroje: Walter Isaacson. Inovátoři (Práh, 2015, ISBN 978-80-7252-579-9). + https://www.computerhistory.org/siliconengine/practical-monolithic-integrated-circuit-concept-patented/

Původ fotografie: Texas Instruments

Více ze seriálu "Kousek historie":