The integrated circuit

Par Kaveh Hosseini

À l'été 1958, Jack Kilby était le petit nouveau de Texas Instruments, et il n'avait pas de vacances à prendre. Pendant que ses collègues s'absentaient en juillet, il resta seul face au problème qui étranglait l'électronique : les circuits étaient des assemblages de transistors, résistances et condensateurs séparés, soudés à la main, et chaque soudure était une panne potentielle. La « tyrannie des nombres » signifiait que les circuits complexes ne pouvaient tout simplement pas être construits de façon fiable. La note de Kilby du 24 juillet dans son carnet proposa l'échappatoire : fabriquer tous les composants dans un seul morceau de semiconducteur, sans fils séparés. Le 12 septembre 1958, il présenta un éclat de germanium portant un circuit oscillateur complet, composants et interconnexions taillés dans le même cristal. Cela fonctionnait. Six mois plus tard et à trois mille kilomètres de là, Robert Noyce, chez Fairchild Semiconductor en Californie, parvint indépendamment à la même idée et l'améliora de façon décisive : construire le circuit en silicium, non en germanium, et utiliser le procédé planaire pour isoler les composants avec du dioxyde de silicium et les relier par des pistes métalliques évaporées en surface. La version de Noyce pouvait être fabriquée en série. Les deux sociétés se livrèrent une guerre de brevets d'une décennie qui s'acheva par des licences croisées ; l'histoire crédite les deux hommes, Kilby pour le concept démontré le premier, Noyce pour la forme fabricable qui conquit le monde. Kilby, né à Jefferson City, dans le Missouri, en 1923, co-inventa aussi la calculatrice de poche ; il reçut le prix Nobel de physique en 2000, Noyce étant mort en 1990 et le Nobel n'étant pas décerné à titre posthume. Noyce, né à Burlington, dans l'Iowa, en 1927, co-fonda ensuite Intel, la société qui transforma le circuit intégré en microprocesseur et le microprocesseur en monde moderne. Leur invention prit le transistor, déjà révolutionnaire, et supprima le dernier obstacle à la complexité : d'une poignée de composants par puce en 1959 à des dizaines de milliards aujourd'hui, le circuit intégré est la raison pour laquelle l'électronique put suivre la courbe exponentielle qui fit l'ère numérique. L'expression qui définit le problème vint d'un colloque de 1958 : la « tyrannie des nombres », l'observation qu'à mesure que les circuits se complexifiaient, le nombre de connexions soudées à la main croissait plus vite qu'aucune usine ne pouvait les réaliser fiablement. La réponse de Kilby, écrite dans son carnet le 24 juillet 1958, était d'une simplicité désarmante : fabriquer tout le circuit dans un seul matériau. Sa démonstration de septembre utilisait du germanium et de minuscules fils volants, et Texas Instruments déposa le brevet en février 1959. La réponse de Noyce, conçue indépendamment en janvier, était la version fabricable : le silicium, le procédé planaire, des composants isolés par de l'oxyde et câblés par du métal évaporé en surface, le tout dans une structure plate et photographiable. Fairchild déposa en juillet 1959. Les offices de brevets déclarèrent une interférence, les sociétés se poursuivirent mutuellement pendant une décennie, et finalement les tribunaux partagèrent les honneurs et les sociétés s'accordèrent des licences croisées ; l'industrie reçut la technologie de toute façon. Kilby co-inventa ensuite la calculatrice électronique de poche, brevetée en 1967, l'appareil qui tua la règle à calcul en cinq ans. Noyce co-fonda Intel en 1968 avec Gordon Moore, et la dirigea comme la société qui transforma l'intégration en microprocesseur en 1971.

Impact sur la civilisation

Le circuit intégré transforma le transistor, de composant, en civilisation. En effondrant des circuits entiers dans une seule puce, Kilby et Noyce rendirent la complexité bon marché : chaque doublement des transistors rendit les ordinateurs deux fois plus capables au même prix, moteur de la loi de Moore et du demi-siècle de progression gratuite de la puissance de calcul qui numérisa la planète. Sans la puce, pas de microprocesseurs, pas d'ordinateurs personnels, pas de téléphones intelligents, pas d'internet tel que nous le connaissons, car les machines auraient la taille d'une pièce et le prix d'un bien immobilier. Le circuit intégré redessina aussi la carte du pouvoir économique, créant l'industrie des semiconducteurs dont les usines et les chaînes d'approvisionnement sont aujourd'hui les actifs industriels les plus disputés de la planète. Deux hommes, travaillant indépendamment, détenant chacun la moitié de la réponse, supprimèrent ensemble le plafond de ce que l'électronique pouvait devenir. Le circuit intégré est la forme physique de la loi de Moore. Parce que l'intégration rendit chaque génération moins chère par fonction, l'industrie put réinvestir dans la suivante, une exponentielle autofinancée qui dura cinquante ans et ne montre aucun signe d'arrêt à la frontière, quel qu'en soit le rythme. Elle créa aussi l'économie fabless : la conception séparée de la fabrication, si bien qu'une start-up sans usine peut livrer des puces fabriquées à Taïwan, une division du travail que Kilby et Noyce n'imaginèrent jamais mais que leur invention rendit inévitable.