L'entreprise de semi-conducteurs venue d'un autre monde : l'histoire de Siliconix, partie 1

May 12, 2023

À partir des années 1940, Bill Hugle et Frances Sarnat Hugle ont fondé des entreprises technologiques qui les ont entraînés de plus en plus dans le secteur des semi-conducteurs. Ensemble, ils ont lancé le développement d'encodeurs optiques de précision, fondé les fabricants de semi-conducteurs Siliconix et Stewart-Warner Microcircuits et développé des équipements de fabrication de semi-conducteurs sur les côtes est et ouest des États-Unis. En cours de route, le couple a enduré de nombreux revers commerciaux et suffisamment d'intrigues juridiques et politiques pour remplir plusieurs vies, mais leur histoire est essentiellement inédite. Jusqu'ici.

Si vous regardez le célèbre tableau des premiers fabricants de semi-conducteurs créé par Don Hoefler pour SEMI, connu à l'origine sous le nom de Semiconductor Equipment and Materials Institute, vous remarquerez deux valeurs aberrantes au début de l'histoire de la fabrication de transistors et de circuits intégrés. (Hoefler a inventé le terme "Silicon Valley" lorsqu'il a écrit une série d'articles en plusieurs parties pour Electronic News en 1971 intitulée "Silicon Valley USA".) Ces deux valeurs aberrantes dans la fabrication de semi-conducteurs sont Siliconix et Stewart-Warner Microcircuits. Sur le graphique de Hoefler, ces sociétés semblent apparaître de nulle part au lieu de se séparer de Fairchild Semiconductor, comme l'ont fait 24 autres sociétés de semi-conducteurs sur le graphique. Cependant, ces deux fabricants de semi-conducteurs ne sont pas apparus de nulle part. Ils existent à cause d'un univers de fabrication de puces parallèle, un où Fairchild n'a pas joué un rôle aussi important dans leur création.

Dans la généalogie des startups de la Silicon Valley, Siliconix et Stewart-Warner Microcircuits apparaissent seuls à eux seuls. Malgré ce qu'il dit sur le graphique, les deux ont été lancés par Bill et Frances Hugle. Crédit d'image : SEMI

Cette histoire commence à Chicago, vers la fin de la Seconde Guerre mondiale, et non dans la Silicon Valley. Bill Hugle et Frances Sarnat étaient amoureux au lycée et Bill a proposé le mariage des mois avant d'obtenir leur diplôme en 1944. Les deux ont fréquenté l'Université de Chicago ensemble. Bill est diplômé de l'université en mars 1946 et Frances a obtenu son diplôme trois mois plus tard. Tous deux ont obtenu des diplômes PhB (Bachelor of Philosophy) en chimie. Ils se sont mariés en juin 1947, à peu près au même moment où Walter Brattain et John Bardeen des Bell Labs ont construit le premier transistor à contact ponctuel. Bill a commencé à travailler comme chimiste pour la Linde Air Products Company à South Chicago un mois après le mariage du couple.

A cette époque, Linde fabriquait des saphirs artificiels non colorés. L'entreprise a développé cette activité pendant la guerre parce que les pierres précieuses étaient utilisées comme roulements dans toutes sortes d'instruments mécaniques, cadrans, horloges et montres. À partir de 1940, le gouvernement des États-Unis a encouragé le développement de la fabrication nationale de pierres précieuses artificielles, car la chaîne d'approvisionnement internationale des pierres précieuses naturelles devenait discutable à mesure que la guerre s'intensifiait en Europe. Linde a passé deux ans à perfectionner le processus de fabrication des saphirs artificiels, qui fait fondre des cristaux de corindon (oxyde d'aluminium) naturels à l'aide de températures élevées dans un four à hydrogène/oxygène pour produire un lingot ou une boule de pierres précieuses.

Linde a publié des publicités dans des magazines dès février 1943 avec un titre qui proclamait «… et nous avons fabriqué un saphir». Le corps du texte de l'annonce décrivait le processus de fabrication du saphir et expliquait comment l'entreprise avait passé deux ans à développer le processus. L'image principale de l'annonce montrait une boule rougeoyante de corindon fondu à l'intérieur d'un four à hydrogène/oxygène, et une promesse de pierres précieuses de qualité joaillerie à l'avenir. Un slogan demandant au lecteur d'acheter des obligations et des timbres de guerre américains apparaissait à la fin de l'annonce. Cette publicité est antérieure de plus de quatre ans à l'embauche de Bill Hugle par l'entreprise.

Linde a fabriqué des saphirs artificiels en utilisant un procédé développé dans les années 1800 appelé procédé de fusion à la flamme de Verneuil, qui utilise un four à hydrogène-oxygène contrôlé pour faire fondre le matériau cristallin. L'introduction de la bonne quantité d'impuretés chimiques - du dioxyde de titane et du fer pour produire des saphirs étoilés bleus ou du chrome pour créer des rubis - ajoute de la couleur et du caractère aux pierres précieuses. La couleur et le caractère ne sont pas particulièrement importants si vous fabriquez des pierres précieuses pour les roulements d'instruments ; en fait, la publicité de Linde affirme que les saphirs incolores rendent les roulements plus durs, mais ces caractéristiques sont extrêmement importantes lors de la fabrication de pierres précieuses artificielles pour les bijoux.

En 1948, Frances et Bill Hugle ont fondé Hyco-Ames à Chicago avec le soutien financier initial du père de Frances, Nathan Sarnat. Le couple prévoyait de fabriquer des pierres précieuses artificielles pour les bijoux, en particulier des saphirs étoilés et des rubis. Pendant ce temps, Bill a continué à travailler pour Linde Air Products, alors Frances est devenue la directrice de la R&D de l'entreprise et Bill est devenu un "consultant" de l'entreprise. Frances a conçu et construit un four de fusion à flamme Verneuil automatisé pour fabriquer les pierres précieuses.

Les Hugles ont commencé à chercher un investisseur pour développer l'entreprise de démarrage et en ont trouvé un: l'avocat et enquêteur privé de New York John G (Steve) Broady. En octobre 1948, Hyco-Ames devient Stuart Laboratories et hérite de la mission et de l'équipement de fabrication de pierres précieuses d'Hyco-Ames. Bill a démissionné de Linde pour devenir vice-président et directeur général de Stuart Labs. Frances est devenue la directrice de la R&D de l'entreprise. Broady est devenu directeur d'entreprise. En février 1949, Bill, Frances et Stuart Labs ont déménagé dans une installation commerciale à North Bergen, New Jersey.

Bill et Frances ont commencé à suivre des cours de cristallographie et de diffraction des rayons X à l'Institut polytechnique de Brooklyn en vue d'améliorer le processus de fabrication de pierres précieuses artificielles. Ce même mois, Steve Broady a été inculpé pour complot d'écoute électronique. Lui et quatre de ses employés sont accusés d'avoir participé à une escroquerie d'écoute électronique contre le président de l'arrondissement de Manhattan, Hugo Rogers, et les actionnaires d'un concessionnaire automobile de Brooklyn. Broady a été acquitté des accusations, mais il n'était pas tiré d'affaire. Il semble que lui et ses employés aient également mis sur écoute les téléphones de plusieurs entreprises, dont Bristol-Meyers, ER Squibb, les galeries d'art Knoedler et le président du conseil d'administration de Pepsi-Cola. Il serait finalement reconnu coupable d'écoutes téléphoniques.

En novembre 1949, deux événements importants se sont produits dans l'entreprise de fabrication de pierres précieuses des Hugles. Tout d'abord, Stuart Labs a réussi à fabriquer des saphirs étoilés de qualité joaillière. Un inventaire de fin d'année mentionnait « 188 rubis étoilés et 6000 carats de boule ». Contrebalançant cette bonne nouvelle, l'Office américain des brevets et des marques a délivré un brevet pour le processus de fabrication de saphir artificiel à Linde Air Products le même mois.

Stuart Labs a commencé la production de masse de pierres précieuses en février 1950 et Linde a intenté une action en justice pour contrefaçon de brevet contre Bill Hugle un mois plus tard. En juin, les ventes de Stuart Labs ont commencé à souffrir parce que des clients potentiels ont découvert le procès. À la fin de 1950 ou au début de 1951, Stuart Labs a cessé ses activités en raison d'un manque de ventes.

Pour défendre la poursuite en justice, l'avocat de Bill Hugle a fait valoir que le brevet du procédé Linde était invalide car il était basé sur la méthode Verneuil, qui avait été développée des décennies plus tôt, en 1883. L'avocat a également affirmé que la version Stuart Labs du procédé était largement amélioré et produit des pierres précieuses synthétiques supérieures d'une bien meilleure clarté que celles produites à Linde.

Le tribunal de district américain du New Jersey a mis le couvert sur cette affaire. En mai 1951, le tribunal s'est prononcé contre Stuart Labs et pour Union Carbide, qui avait absorbé Linde à cette époque. Les conclusions du tribunal ont été assez brèves :

1. Le brevet Burdick et Glenn n° 2 488 507 pour la fabrication de saphirs artificiels était valide.

2. Le brevet Burdick et Glenn n° 2 488 507 a été violé par le défendeur, Bill Hugle.

Bill Hugle a fait appel de l'affaire et le troisième circuit de la Cour d'appel des États-Unis a confirmé la décision du tribunal inférieur un an plus tard. Cependant, à cette époque, Stuart Labs avait déjà cessé d'exister.

Bien que Stuart Labs ait été un échec commercial catastrophique, Frances et Bill Hugle ont acquis une expertise précieuse grâce à cette entreprise. La croissance du cristal de germanium, assez similaire dans son concept à la fabrication de boules de saphir, a soudainement été demandée par l'industrie en plein essor des semi-conducteurs. Les Hugles avaient également beaucoup appris sur le recuit des boules de cristal pour améliorer les caractéristiques du matériau. De plus, ils ont appris à ajouter des quantités précises d'impuretés aux cristaux, ce que l'industrie des semi-conducteurs appelle le "dopage", qui est essentiel lors de la création de matériaux semi-conducteurs de type n et p pour la fabrication de transistors et de circuits intégrés.

Stuart Labs s'est rapidement transformé en Stuart Industries et a commencé à fabriquer des cristaux non gemmes pour des entreprises de l'industrie électronique, notamment Standard Electronic Research Corporation (SERC), un fabricant new-yorkais d'instruments électroniques de précision. Au même moment, Bill et Frances ont commencé à chercher un employeur à temps plein.

Le couple était déterminé à travailler ensemble, alors ils ont écrit à plusieurs entreprises dans l'espoir de trouver des postes pour les deux conjoints en même temps. Ils ont reçu des lettres de refus d'IBM, Battelle Labs, Hughes Aircraft et Texas Instruments, entre autres. Aucune de ces entreprises n'était disposée à embaucher des couples. Bien que ce ne soit pas dit, il était rare à l'époque que les entreprises embauchent des femmes ingénieures et scientifiques, célibataires ou non. Néanmoins, au début de 1953, malgré les obstacles, les Hugles ont trouvé un employeur consentant situé à Cincinnati, Ohio.

L'entreprise qui a embauché les Hugles était la DH Baldwin Piano Company, sur laquelle j'ai déjà écrit. Baldwin était l'un des premiers acheteurs d'une licence de brevet de transistor Bell Labs, bien que la société n'ait jamais fabriqué de transistors en utilisant ces brevets. Au début des années 1950, Baldwin construisait des orgues électroniques à tubes basés sur une conception de synthèse soustractive brevetée créée par Winston Kock. (Voir "The Transistor at 75: The First Makers, Part 2" et "Winston Kock: Right Place, Right Time, Right Idea".) Les Hugles ne le savaient pas encore, mais leur travail était sur le point d'aller dans une toute autre direction. direction qui les aiderait grandement dans leurs futures entreprises de semi-conducteurs.

Bien qu'ils vivaient sur la mauvaise côte américaine et qu'ils aient peut-être une ou deux décennies d'avance, les Hugles avaient déjà mis en œuvre avec succès la principale directive de la Silicon Valley : échouer rapidement.

Remarque : Cette histoire de Frances et Bill Hugle est peu documentée sur Internet, et cette série d'articles n'aurait pas été possible sans l'aide et l'assistance du petit-fils des Hugles, Jake Loomis, et du fondateur de TechSearch, Jan Vardaman, qui était joué un rôle déterminant dans la création d'un programme de bourses d'études IEEE au nom de Frances Hugle, qui a été financé en partie par la mère de Jake Loomis et la fille de Frances Hugle, Linda Hugle.