人類最重要的發明之一：積體電路 (IC晶片)

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2019年AMD公司Ryzen5-3600處理器的積體電路未封裝狀態
By Fritzchens Fritz - CC0
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如果拆開電腦、手機、平板等3C產品的主機，我們會看到一些小小的電路板，上頭密密麻麻承載有如迷宮般的複雜線路——



這就是積體電路 (integrated circuit)，縮寫為IC，也可稱之為晶片、微晶片、微電路等等。



1959年的今天，2月6日，美國物理學家兼德州儀器公司工程師傑克‧基爾比的積體電路專利正式獲得批准。他是積體電路兩位發明者之一，晚年由於積體電路對人類的重大貢獻而榮獲諾貝爾物理學獎。



另一位發明者羅伯特‧諾伊斯，人稱「矽谷之父」，是仙童半導體與英特爾公司的共同創始人——只是，基爾比的專利申請率先得到批准。



為什麼積體電路這麼重要呢？



回歸最基本的電腦軟體編程語言，就是所謂的二進制，一切都以「0」與「1」來定義。但在電腦硬體上該如何表示呢？——簡單來說，線路上的開關打開讓電流通過，這個就是「1」；而當關閉開關使電流無法通過時，這就定義為「0」。



我們可以把IC看成是許多這樣0與1的小開關集合在一起，利用編程，讓它們能夠處理大量訊息。理論看似簡單，但是把這麼多「開關」與線路集中配置在一塊體積極微小的電路板上絕非易事。



在發明IC之前，最早的電腦必須使用到「真空管」：一個玻璃真空管子，讓電流通過或讓電流停下，簡言之，就是一個體積很大的「開關」——因此早期的電腦主機體積都大，有些甚至可以有一個房間那麼大。



台灣有一間擁有全世界數一數二IC技術的公司，那就是台積電——説到這裡，台積電創辦人張忠謀與積體電路發明者基爾比當年為德州儀器公司同期。台積電高明的地方在於他們能在同樣大小的電路板上裝載最多、最好的「開關」，並且讓它們有最優化的排列。



想像我們在小小電路板敷上一層薄薄的「果凍」，然後以雷射光為刀子在果凍上刻畫出小洞或溝槽。然後再把線路以及「小開關」的零件與材料擺上去，像是銅或一些貴重金屬等等鋪在那些小洞或溝槽裡。最後，把那層薄薄的果凍融掉，一片積體電路板就完成了！



這還只是一層而已！積體電路可以負載數百層，因此小小一塊晶片一共可以承載數十億、甚至數百億個小開關——體積迷你卻威力十足！



我們日常生活中雖然不常看見IC晶片，但是它們卻深入我們的生活，人類對積體電路依賴至深。作為3C產品的「核心大腦」，他們是近代人類史上最中要的發明之一了！



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