Jack Kilby: Jak překonat tyranii množství

Vynález polovodičových součástek byl úžasný objev. Tranzistory usnadnily vývoj rychlejších počítačů, ale objevil se jiný problém – jak je všechny propojit? Řešení našel Jack Kilby.
Kapitoly článku

V padesátých letech se při stavbě počítačů a dalších náročných elektronických zařízení objevila zcela nová komplikace. Technici sice měli k dispozici donedávna nevídané miniaturní součástky, tedy především tranzistory, ovšem objevil se tzv. „propojovací problém“, nebo „bariéra množství“, případně poeticky „tyranie množství“.

Tento zapeklitý háček přitom normální lidi nijak netrápil. Vědělo o něm jen pár špičkových vědců a inženýrů. Svět rozkvétal, natáčely se skvělé filmy, začínal rokenrol, objevovala se první tranzistorová rádia. Všichni od moderní vědy očekávali nové a nové zázraky. Objev tranzistoru přinesl obrovské možnosti, ale na zázraky nestačil. Třeba proto, že se objevila právě tyranie množství. Zneškodnit ji a uvolnit prostor pro další vývoj dokázal až Jack Kilby. 

Zamiloval se do vysílačky

Jack Kilby se narodil v roce 1923 a mládí strávil v malém městečku Great Bend v Kansasu. Jeho otec byl elektroinženýrem a založil si malou společnost na výrobu elektrické energie Kansas Power Company. Vlastnil několik malých elektráren a elektřinu prodával malým firmám i domácnostem.

Jack Kilby

Elektroinženýr, vynálezce integrovaného obvodu. Držitel Nobelovy ceny za fyziku.

  • narození: 8. listopadu 1923
  • úmrtí: 20. června 2005
  • původ: USA

Kilby byl už od dětství zaujat technikou, ale k jeho životnímu zájmu o elektrotechniku ho přivedla sněhová bouře v roce 1937. Ta strhala dráty v širokém okolí, no a aby si Kilbyho otec udržel přehled o situaci, začal využívat amatérskou vysílačku, kterou kontaktoval radioamatéry a ti mu předávali informace. Na jejich základě pak posílal své lidi opravovat vedení. Čtrnáctiletý mladík byl tímto kouzlem učarován.

Zatímco otec bral spolupráci s radioamatéry jen jako nutnost pro svůj byznys, jeho syn je považoval za fascinující zařízení, které stojí za to pořádně pochopit. To se mu podařilo a za nějaký čas si postavil z porůznu získaných součástek vlastní vysílačku. Od té chvíle se chtěl celoživotně elektronice věnovat.

Po dokončení střední školy se přihlásil na slavný MIT, jenže neuspěl. Trpkost z této první životní prohry jej nikdy neopustila a vzpomínal na ni i po letech jako slavný muž. Nezbylo mu tedy nic jiného, než studium na mnohem méně prestižní University of Illinois.

Sen o vlastním tranzistoru

Pouhé čtyři měsíce po začátku prvního semestru zaútočily japonské bombardéry na Pearl Harbour. Kilby byl jakožto ceněný radioamatér povolán do US Army Signal Corps, jakožto technik. 

Kilby se nespokojil pouze s opravami existujících armádních radiostanic, které byly velké, těžké a nespolehlivé. Podařilo se mu na černém trhu získat součástky a pracoval v týmu, který pro speciální jednotky vyráběl vysílačky mnohem lehčí a výkonnější. Tato rádia, na rozdíl od jiných, fungovala i v džungli a s velmi pochybnou údržbou.

Klepněte pro větší obrázek 
Jack Kilby od mládí obdivoval elektroniku. Nakonec to byl on, kdo vytvořil první integrovaný obvod. Foto: Texas Instruments

Po skončení války se vrátil na univerzitu, kde dokončil inženýrský titul v roce 1950. Nastoupil do laboratoří Centralab firmy Globe Union, která vyráběla součástky rádií, televizí a dalších elektronických výrobků. Zde se věnoval vývoji miniaturních elektronických obvodů.

V roce 1952 se zúčastnil semináře, organizovaném Bellovými laboratořemi, kde byly diskutovány detaily teorie a výroby tranzistorů. Centralab ho tam poslala, protože byla u Bellových laboratoří zakoupena licence na výrobu. Kilby byl z tranzistorů nadšený a sotva se vrátil zpět, pustil se do vývoje vlastního typu.

Když už ani ženské prstíky nestačily

Jeho cílem bylo vyvinout miniaturní germaniový tranzistor, který by se dal použít v naslouchadlech, což byl jeden z výrobků Globe Union. Brzy ale zjistil, že něco takového je velkým problémem. Potíž nebyla vlastní výroba malého tranzistoru, ale vytvoření miniaturního obvodu z několika elektronických prvků, které bylo potřeba kvalitně na destičce umístit a připájet. V této době byla pochopitelně tato práce realizována ručně, takže se nelze divit, že nešikovné lidské ruce prostě nedokázaly pájet miniaturní propojení s dostatečnou přesností.

Ano, a to byl právě ten tehdejší problém. Mohli jste vyrobit miniaturní tranzistory, diody, odpory, kondenzátory. To vše bylo možné. Mohli jste navrhnout obvody, v nichž tyto nepatrné komponenty byly nahuštěny na malé ploše v ohromujícím množství. Desítky či stovky tisíc tranzistorů? Žádný problém. Na papíře to skvěle fungovalo. Jenže jen na tom papíře. Takové obvody tehdy nikdo neuměl vyrobit.

Klepněte pro větší obrázek 
TRADIC, první počítač sestavený výhradně z tranzistorů z roku 1955, byl stále obrovský. 684 tranzistorů a 10 358 diod bylo propojeno ručním pájením. Následovaly ještě mnohem vydatnější porce, pak už se narazilo na limity.

I v oblastech, kde cena nebyla problém, se tento zádrhel objevoval. Pentagon nešetřil, ovšem stejně mu to moc platné nebylo. Tehdejší letadlová loď obsahovala přibližně 350 000 elektronických komponent, které bylo potřeba propojit zhruba milionem ručně pájených spojů. Cena za vykonání této práce a za otestování každé jednotlivé součástky byla vyšší, než celková cena všech součástek.

Počítač CDC 1604 sestával z 25 000 tranzistorů, 100 000 diod a stovek tisíc odporů a kondenzátorů. Jeho výroba byla neustále ve zpoždění, protože tuto masu součástek technici jen s problémy dávali dohromady. Přitom v plánu byly mnohem větší počítače sestávající z několika milionů součástek. Jak je ale postavit?

Na výrobních linkách se v této době trápily tisíce žen pájením miniaturních součástek. Ano, žen – mužské ruce byly považovány za příliš velké a nešikovné pro tuto jemnou práci. Jenže ani kdyby v USA zavedli dětskou práci, aby malé dětské prstíčky dovolily manipulaci s ještě menšími součástkami, ani to by nestačilo. Bylo třeba jít na věc úplně jinak. Ovšem nikdo nevěděl jak.

Témata článku: Osobnosti počítačové historie, Manipulace, Myšlenka, Zázrak, Elektronický obvod, První tranzistor, Robert, Základní kámen, Signal, Patent, Posila, Křemíkový krystal, Revoluce, Patentová přihláška, Letadlová loď, Malé rádio, Jack, Kostička, Illinois, Army, Cesta, Union, Krystal, Dovolená, Kansas

13 komentářů

Nejnovější komentáře

  • ragimiri 25. 12. 2015 14:21:28
    Nebyl by k výroku „signály putují rychlostí světla“ nějaký zdroj? Protože...
  • Dýzl 17. 9. 2015 19:07:35
    Palec nahoru za výborný článek!
  • Zann 16. 9. 2015 8:40:56
    Vás je tady pane Tronere mezi těma oststaníma rádoby žurnalistickýma,...
Určitě si přečtěte

Země se jenom o vlásek vyhnula věčnému zmrznutí

Země se jenom o vlásek vyhnula věčnému zmrznutí

** Země po většinu doby své existence zmrzlá rozhodně nebyla ** Podle nového výzkumu tomu však unikla jen o vlásek ** Kdyby totiž byla jenom o 15 procent dále od Slunce, tak by prý kompletně celá zamrzla

20.  9.  2017 | Stanislav Mihulka | 9

Hacknutý CCleaner je mnohem zákeřnější, než se zdálo. Update na novou verzi nestačí, proveďte obnovu systému

Hacknutý CCleaner je mnohem zákeřnější, než se zdálo. Update na novou verzi nestačí, proveďte obnovu systému

** Chyba v CCleaneru je závažnější, než se zdálo ** Update na novou verzi nemusí stačit ** Přinášíme detaily

21.  9.  2017 | Stanislav Janů | 62

Takto vypadá pokládání superkabelu Marea. Pod mořem jím poteče 160 Tb/s

Takto vypadá pokládání superkabelu Marea. Pod mořem jím poteče 160 Tb/s

** Kabel spojí Španělsko a Virginii kapacitou 160 Tb/s ** Jeho položení trvalo jen pět měsíců ** Není o moc tlustší než zahradní hadice

Včera | Stanislav Janů | 20

Americká armáda si pořizuje nové švédské pancéřovky Carl Gustav

Americká armáda si pořizuje nové švédské pancéřovky Carl Gustav

** Pancéřovky Carl Gustav jsou přenosné bezzákluzové protipancéřové zbraně ráže 84 mm se sofistikovanou optikou ** Jejich první verze byla vyrobena již v roce 1946 ** Mj. si je oblíbili i v americké armadě

21.  9.  2017 | Stanislav Mihulka

CCleaner: Ještě větší průšvih, než jsme si mysleli

CCleaner: Ještě větší průšvih, než jsme si mysleli

** Nejprve to vypadalo jako vážný, ale jen izolovaný problém ** Pak se to nafouklo do obřích rozměrů ** CCLeaner má problém a Avast ostudu

23.  9.  2017 | Jakub Čížek | 26


Aktuální číslo časopisu Computer

Vyplatí se ještě těžit kryptoměny?

Velký test studentských notebooků

Test pěti levných soundbarů

Nejlepší chytré hodinky