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若干次面试之后， Kilby于1958年被Willis Adcock聘用到德州仪器公司。 Willis Adcock当时是德州仪器开发部主管。Adcock成为Kilby的导师，指导和支持他的研究工作，并在后来成为德州仪器的副总裁。Adcock在1986年退休。当Adcock于2003年以81岁的高龄去世时，Kilby义不容辞地在其葬礼上担任了护柩者。
1958年5月开始在德州仪器公司工作后不久，Kilby意识到，由于公司制造晶体管、电阻器和电容器，对其产品进行重新组装可能会提供出更有效的微型模块产品。因此，设计了一个使用管状部件的IF放大器，而且作出了原型。还在员工集体休假工厂停工的前几天完成了详细的成本分析。 Kilby了解到半导体车间的成本结构的内部情况。数字很高---非常高。Kilby开始感觉到，半导体车间唯一可以以高成本效益方式制造的产品就是半导体。经过进一步思考，Kilby得出这样的结论，真正需要的实际上就是半导体---电阻器和电容器，具体说来，可以用与有源设备相同的材料来制造。"还认识到，由于所有的部件都可以用一种材料制造，那么可以先在一块材料上将它们做出来，然后将它们进行互连而形成一条完整的电路。于是Kilby很快起草了一个使用这些部件的触发器的设计提案。用硅的体效应来提供电阻器，而电容器则通过p－n结来提供。
Kilby很快就完成了这些草图，并在Adcock度假回来后交给他。Adcock很感兴趣，但是并不乐观。他要求Kilby证明完全由半导体作成的电路能够工作。因此Kilby用非连续硅元素制造了一条电路。其中使用了打包的成熟结晶体管。电阻器是通过在硅上凿出小条并蚀刻上值后做出来的。电容器是在散布式硅功率电容器晶片上凿出来并用金属处理两侧。整个电路组装完成，并于1958年8月28日向Adcock进行了演示。
虽然本次试验表明，电路是可以全部用半导体元素制造的，但并没有采用集成方式。于是Kilby就又立即按照最初的计划进行构造集成结构的尝试。Kilby获得了几个晶片，是散布式的，并有触点。在选择要制造的电路中，Kilby安排了两个结构，使其可以使用晶片上已有的触点。第一个尝试制造的电路是移相振荡器。当时这是一个很受欢迎的线性电路演示工具。
1958年9月12日，首批三个此种类型的振荡器完成。通电后，第一个单元振荡了1.3个兆赫。
1959年3月6日，在纽约的新闻发布会上公布了这个概念。Mark Shepherd说：“我认为这是自我们宣布硅晶体管投入商用以来德州仪器的一个最重大的发展。"Pat Haggerty预言该电路将首先用于未来电子计算机的微型化，导弹和宇宙飞船，并说将它用于消费品，如无线电和电视接收器将是若干年以后的事。” 这项发明很快就改变了半导体产业。
1960年，德州仪器发布第一款供客户评估的芯片，两年后获得第一个大型集成电路合同，为美国民兵(Minuteman)导弹设计和生产22种专用电路。
由于他所作的开创性工作，Kilby在德州仪器的职业生涯开始腾飞。他在1960至1968年担任了几个工程管理职务，后来被任命为助理副总裁。但也许是为了拥有更多的时间，Kilby于1970年获准休假，担任德州仪器的独立顾问。
1997年的一个电视节目说到了集成电路和Jack Kilby，“我们可以说微芯片是历史上最重大的发明之一，它为无数的其他发明铺平了道路。在过去的40年里，Kilby已经看到他的发明改变了世界。Jack Kilby是为数不多的几个人之一，他可以环顾世界并对自己说‘我改变了世界’”。
Jack Kilby被视为微电子时代的先行者之一。Kilby发明了第一块单片集成电路，为微型化和集成化奠定基础，目前这个趋势仍然在迅速发展。凭借其在发明集成电路方面所取得的成就，他于2000年获得诺贝尔物理学奖。
Jack St. Clair Kilby于2005年6月20日在美国达拉斯因癌症逝世，享年81岁。