Решение Роберта Нойса
В середине января 1959 года на Fairchild Semiconductor произошли два малозаметных события. 14 января Жан Эрни ознакомил Роберта Нойса и патентного поверенного Джона Раллза с последней версией своего планарного процесса[62][прим. 13]. Служебная записка Эрни послужила основой патентной заявки на изобретение планарного процесса, поданной в мае 1959 года и воплотившейся в патенты США 3 025 589 (собственно планарный процесс) и 3 064 167 (планарный транзистор)[прим. 14]. 20 января 1959 года руководство Fairchild встретилось с разработчиком бортового компьютера ракеты «Атлас» Эдвардом Кеонджаном (англ. Edward Keonjian), чтобы обсудить совместную разработку гибридных цифровых ИС сумматора для компьютера Кеонджана[63]. Вероятно, именно эти события побудили Роберта Нойса вернуться к идее интеграции[64].
23 января 1959 года Нойс изложил на бумаге своё ви́дение планарной интегральной схемы, по существу «изобретя заново» идеи Килби и Леговца на базе планарного процесса Эрни[65]. Нойс утверждал в 1976 году, что в январе 1959 года он не знал о работах Леговца[66]. По мнению биографа Нойса Лесли Берлин[прим. 1], напротив, Нойс опирался на работы Леговца[67].
Для примера Нойс описал конструкцию интегрального сумматора на диодной матрице — той самой схемы, которую он обсуждал с Кеонджаном[65][68]. Транзисторы, диоды и резисторы этой гипотетической схемы были изолированы друг от друга p-n-переходом, однако решение Нойса принципиально отличалось от решения Леговца. Производство схемы, рассуждал Нойс, должно было начинаться с заготовки тонкой пластины высокоомного собственного (нелегированного) кремния, покрытой защитным оксидным слоем[69]. В ходе первой фотолитографии в этом слое вскрывались окна, соответствующие будущим изолированным приборам, а затем проводилась диффузия примесей для создания низкоомных «колодцев» на всю толщину пластины[69]. Внутри колодцев формировались «обычные» планарные приборы[69]. Подход Нойса принципиально отличался от подхода Леговца тем, что позволял создавать двумерные конструкции с потенциально неограниченным количество приборов на кристалле.
Записав свои идеи, Нойс на несколько месяцев забросил тему интеграции. По словам самого Нойса, в боровшейся за выживание компании было достаточно других, более важных дел, да и планарный процесс Эрни существовал только на бумаге[70]. В марте 1959 года планарный процесс стал реальностью, но одновременно в компании разразился кризис управления: генеральный директор Эд Болдвин с группой технологов ушёл к конкурентам, и на его место был назначен именно Нойс[71]. Тем не менее, именно в марте Нойс вернулся к теме интеграции. По одной версией, поводом к этому стала пресс-конференция TI об изобретении Эрни, по другой — рекомендации патентных поверенных Fairchild «придумать новые области применения» для планарного процесса Эрни[72]. Оформление заявки заняло полгода, и оказалось, что Нойс опоздал: Патентное бюро США отказало ему, так как этому времени уже приняло заявку Леговца[73]. Нойсу пришлось отказаться от прав на ряд положений своей заявки, но в итоге он доказал чиновникам самостоятельную ценность своего предложения, и в 1964 году получил патенты США 3 150 299 на «Полупроводниковую схему со средствами изоляции» и 3 117 260 на «Комплексы полупроводниковых приборов»[74][69].