Découverte
| Paramètre | Valeur |
|---|---|
| Date (Kilby, TI) | 12 septembre 1958 (démonstration) ; brevet déposé le 6 février 1959 |
| Date (Noyce, Fairchild) | Janvier 1959 (brevet déposé le 30 juillet 1959) |
| Inventeurs | Jack St. Clair Kilby (1923–2005, TI) et Robert Noyce (1927–1990, Fairchild) |
| Substrat | Germanium (Kilby) ; Silicium (Noyce) |
| Composants intégrés (Kilby) | 1 transistor, 1 condensateur, 3 résistances |
| Taille de la puce | 11 × 1,6 mm (Kilby) |
| Innovation clé (Noyce) | Procédé planaire + interconnexions métallisées (aluminium) |
| Brevet Kilby | US 3,138,743 (« Miniaturized Electronic Circuits ») |
Explication technique
1. L'idée fondamentale — Avant le circuit intégré, chaque composant (transistor, résistance, condensateur) était fabriqué séparément puis soudé sur un circuit imprimé — la « tyrannie des nombres ». Kilby réalise qu'un bloc de semi-conducteur peut former tous les composants : un transistor (jonctions NPN), une résistance (zone diffusée peu dopée), un condensateur (jonction polarisée en inverse). Un seul matériau, un seul substrat.
2. Fabrication monolithique (Kilby) — Kilby grave un oscillateur de déphasage dans une plaquette de germanium. Les composants sont formés par diffusion d'impuretés (dopage) dans le cristal. Les connexions sont des fils d'or collés à la main (flying wires) — une méthode artisanale inapte à la production de masse.
3. Procédé planaire de Noyce — Six mois après Kilby, Robert Noyce chez Fairchild Semiconductor résout le problème des connexions. Le procédé planaire (inventé par Jean Hoerni en 1959) utilise une couche d'oxyde de silicium (SiO₂) pour isoler les composants, puis dépose des pistes d'aluminium par évaporation sous vide pour les interconnecter — tout en une seule face, en une seule séquence photolithographique.
4. Photolithographie — Un masque optique définit le motif des transistors. La lumière UV expose une résine photosensible, révélant les zones à graver ou à doper. La résolution du masque détermine la taille minimale des transistors : ~25 µm en 1961 (premier circuit commercial, le flip-flop Micrologic de Fairchild, série µL903/914), aujourd'hui 3 nm (TSMC N3, 2022).
Pourquoi ça a fonctionné
La tyrannie des nombres rendait les circuits complexes infiables : un ordinateur militaire de 1958 contenait ~100 000 composants discrets avec ~1 million de soudures. Au taux de défaillance de l'époque (~0,1 % par 1 000 h par composant), un tel système tombait en panne en moyenne toutes les heures. Intégrer les composants sur un même substrat élimine les soudures, réduit les distances (donc les délais de propagation) et augmente la fiabilité de plusieurs ordres de grandeur.
Le procédé planaire de Noyce fut déterminant pour l'industrialisation : il permettait la fabrication batch de centaines de circuits sur un même wafer de silicium, puis leur découpe individuelle. C'est ce procédé — pas le prototype filé de Kilby — qui fonde l'industrie des semi-conducteurs.
Chaîne causale
Invention du transistor (Bardeen, Brattain, Shockley, 1947) → Circuit intégré de Kilby (1958) → Procédé de diffusion planaire (Hoerni, 1959) et circuit intégré de Noyce (1959) → Premier microprocesseur Intel 4004 (1971) → Loi de Moore (1965 : doublement annuel, révisé à ~2 ans en 1975) → Micro-ordinateurs (1975–1985) → Internet (1990s) → Smartphones (2007) → IA/ML (2020s)
Anecdote
Kilby eut l'idée du circuit intégré pendant l'été 1958, alors qu'il était le seul employé de Texas Instruments à ne pas avoir de congés (nouvel embauché, pas encore de droits à vacances). Seul dans le laboratoire vide, il réfléchit au problème des composants discrets et nota dans son carnet le 24 juillet 1958 : « The following circuit elements could be made on a single slice: resistors, capacitor, distributed capacitor, transistor. » Ce carnet est conservé à la Smithsonian Institution.
Sources
Références vérifiées lors de l'audit factuel d'août 2026 : ce sont les pages
contre lesquelles les affirmations de ce bulletin ont été confrontées.