Первые полупроводниковые ИС
Логическая ИС (ячейка ИЛИ-НЕ) бортового компьютера КА «Аполло»
В августе 1959 года Нойс основал на Fairchild рабочую группу по разработке интегральных схем[82]. 26 мая 1960 года эта группа, возглавляемая Джеем Ластом[en], создала первую опытную планарную интегральную схему на четырёх транзисторах[83]. Этот прототип не был, однако, монолитным — две пары его транзисторов изолировались друг от друга физической резкой кристалла[83] по патенту Ласта[84]. Начальные этапы производства повторяли обычный «транзисторный» планарный процесс Эрни[85]. Затем кристалл толщиной 80 микрон приклеивали лицевой стороной к стеклянной подложке, и проводили с тыльной стороны дополнительную фотолитографию рисунка разделительной канавки[85]. Глубокое травление прорезало кристалл на всю его толщину до лицевого оксидного слоя[85]. Тыльная сторона заливалась эпоксидной смолой, а когда она схватывалась — схему отделяли от стеклянной подложки[85].
В августе 1960 года Ласт приступил к второму прототипу, на этот раз используя предложенную Нойсом изоляцию p-n-переходом[83]. Роберт Норман отладил схему триггера на четырёх транзисторах и пяти резисторах, Изи Хаас и Лайонел Каттнер разработали операцию диффузии бора, формирующую изолирующие переходы[83]. Первый работоспособный образец был закончен и испытан 27 сентября 1960 года — это и была первая полноценная полупроводниковая (планарная и монолитная) интегральная схема[83].
Fairchild Semiconductor не сумела правильно распорядиться достигнутым. Вице-президент компании по маркетингу обвинил Ласта в разбазаривании денег компании и потребовал закрыть «интегральный» проект[86]. В январе 1961 года Ласт, Эрни и их товарищи по «вероломной восьмёрке» Кляйнер и Робертс ушли из Fairchild и возглавили Amelco[87]. Дэвид Аллисон, Лайонел Каттнер и другие технологи ушли, чтобы основать прямого конкурента Fairchild — компанию Signetics[87].
Несмотря на уход ведущих физиков и технологов, Fairchild объявила о выпуске первых коммерческих ИС серии Micrologic в марте 1961 года, а затем потратила целый год на создание семейства логических ИС[83] — к этому времени производство сопоставимых ИС освоили и конкуренты. TI, отказавшаяся от интегральных схем Килби, получила контракт на планарные ИС серии 51 для межпланетных спутников, а затем — для баллистических ракет «Минитмен»[52]. ИС бортовых компьютеров космических кораблей «Аполло» были разработаны на Fairchild, но бо́льшая часть госзаказа на их производство досталась Raytheon и Philco Ford[en][88]. Каждый компьютер «Аполло» содержал около 5000 стандартных логических ИС[89], и за время производства этих компьютеров стоимость ИС с военной приёмкой упала с 1000 до 20-30 долларов за штуку — так НАСА и Пентагон подготовили почву для возникновения гражданского рынка ИС[90].
Резисторно-транзисторная логика первых серий ИС Fairchild и TI оказалась подвержена электромагнитным помехам, и в 1964 обе компании перешли на диодно-транзисторную логику семейств 53 и 930[91]. Signetics выпустила диодно-транзисторное семейство Utilogic ещё в 1962 году, но отстала от Fairchild и TI с расширением производства[92]. Fairchild стала лидером по количеству проданных в 1961—1965 годах ИС, но TI опередила её в денежной сумме выручки (32 % рынка ИС в 1964 году против 18 % у Fairchild)[91].
Все логические ИС упомянутых серий строились буквально из стандартных компонентов, размеры и конфигурации которых были заданы технологическим процессом. Схемотехники, проектировавшие логические ИС конкретного семейства, оперировали одними и теми же типовыми диодами и транзисторами[93]. Новый подход к проектированию — использование в одной ИС различных конфигурации транзисторов в зависимости от их функций в схеме — впервые предложил разработчик Sylvania Том Лонго в 1961—1962 годах. В конце 1962 года Sylvania выпустила в продажу первое семейство разработанной Лонго транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ) — исторически первый тип интегральной логики, сумевший надолго закрепиться на рынке[94]. В аналоговой схемотехнике прорыв подобного уровня совершил в 1964—1965 годах разработчик операционных усилителей Fairchild Боб Видлар[95].