回顧歷史——晶體管誕生60周年

    在半導體產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的今天，讓我們一起來閱讀這段60年前的歷史…... 

    LSI 熱烈慶祝晶體管誕生 60 周年

    60年前的1947年12月，3 名貝爾試驗室的科學家共同發(fā)明了晶體管，從而開辟了現(xiàn)代電子時代，包括當今的LSI在內(nèi)的全球性產(chǎn)業(yè)也由此誕生。 
 
                   
 
                            1947年的晶體管 

    自此人們與晶體管之間的聯(lián)系日益緊密，這源于 1951 年晶體管首次在LSI位于賓夕法尼亞州Allentown聯(lián)合大道 (Union Boulevard) 的原西方電子廠進行常規(guī)生產(chǎn)。西方電子 (Western Electric) 當時是一家集辦公室、實驗室、工廠于一體的公司。西方電子和貝爾實驗室都是AT&T（貝爾系統(tǒng)）的一部分。

    由于在紐約的電子管市場不夠大，也不夠成熟，難以滿足日新月異的技術(shù)需求，西方電子決定在1946年將公司業(yè)務(wù)擴展到賓西法尼亞州的Lehigh Valley，并于1947年的晚些時候在Allentown正式投入量產(chǎn)。當?shù)谝粭l晶體管生產(chǎn)線于1951年建成后，一場從電子管技術(shù)到固態(tài)技術(shù)的再培訓計劃也隨之開始。1952年晶體管首次成功應用于電話網(wǎng)絡(luò)。

    IOTATRON?

    每一項新發(fā)明都需要一個名稱，貝爾實驗室想了好幾個，什么“半導體三極真空管”、“固態(tài)三極真空管”、 “表面狀態(tài)三極真空管”、“晶體三極真空管”、“Iotatron”等。但最終John Pierce提出并采用了“晶體管”一詞。 

    Pierce 回憶說：“我之所以提出這個名字，著重考慮了該器件是做什么的。那時，它本應該是電子管的復制品。電子管有跨導，晶體管就應該有跨阻” 此外，這個器件的名稱應當與變阻器、電熱調(diào)節(jié)器等其它器件名稱相匹配。于是我建議采用“晶體管”這個名字。

    這一重要的周年慶典日前在加利福尼亞州和賓西法尼亞州隆重舉行。

    鑒于Allentown市與晶體管之間的聯(lián)系，市長 Ed Pawlowski發(fā)表聲明，將今年的12月16日，星期天（也就是晶體管誕生60周年紀念日）命名為 “Allentown市晶體管日”。

    另外，LSI 將首枚晶體管的副本捐贈給坐落于加州Mountain View市的計算機歷史博物館(CHM)，在這里存放著信息時代各種具有歷史意義的紀念物及名人故事。這個博物館是世界上與計算機歷史相關(guān)的物品、軟件、文檔、動態(tài)及動態(tài)影像和名人故事的最大最重要的收藏地。

    昨日的歷史激勵著今日的無限創(chuàng)新。

    LSI的首席執(zhí)行官Abhi Talwalkar說：“人們常說，我們今天之所以能夠取得如此輝煌的成就，是因為我們站在前輩巨人的肩膀上。在我們慶祝晶體管，這一20世紀無疑最重要的發(fā)明誕生之際這句話尤其適合。 幸運的是，發(fā)明晶體管的創(chuàng)新精神今天仍然像過去一樣綻放著進取的光芒?！?

    計算機歷史博物館的首席執(zhí)行官John O’Toole補充說：“沒有晶體管這個現(xiàn)代微電子技術(shù)的基本構(gòu)建塊，就不會有今天計算機產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。”

    晶體管的重要性起初不被理解。貝爾實驗室名譽總裁 Ian M. Ross 在一篇 IEEE 文章中寫道晶體管的發(fā)明“使我們的社會發(fā)生了偉大變革，這場變革的深遠意義不亞于鋼鐵的發(fā)現(xiàn)、蒸汽機的發(fā)明以及英國工業(yè)革命?！?nbsp;

                      
John Bardeen（左）、William Shockley（坐）和 Walter Brattain（右）共同發(fā)明了晶體管。

    晶體管的發(fā)明工作始于新澤西的默里山，在這里科學家們正在尋找電子管的替代品。電子管雖然能夠放大音樂和語音，并使長途通話在 20 世紀上半葉成為現(xiàn)實，但問題在于電子管功耗大，產(chǎn)生的熱量過多，且極易燒壞。 

    如圖所示，正在探索新的解決方案的科學家——固態(tài)物理學理論家 William Shockley、實驗物理學家 Walter Brattain 以及理論物理學家 John Bardeen。

  
    Bardeen 和 Brattain 過去一直在對半導體的性質(zhì)進行研究。結(jié)合他們的專業(yè)技術(shù)，Bardeen 和 Brattain對另一種半導體材料鍺進行了實驗。鍺是一種具有金屬光澤、金剛石型晶體結(jié)構(gòu)的灰白色物質(zhì)。晶體管是在一次試驗中偶然發(fā)現(xiàn)的，當時 Brattain 正在觀察與兩條相距千分之二英寸的電線接觸的鍺晶體可以產(chǎn)生放大效果。

    使用硅材料的技術(shù)被開發(fā)之前，鍺在晶體管發(fā)展的初始幾年一直被用作半導體材料。硅的儲量更為豐富，是一種更耐用的半導體材料。 

                           
圖為 20 世紀 50 年代，在西方電子的Allentown工作間，一名員工正在使用高精度天平稱量成品晶體管

    上述提到的三位發(fā)明家共同獲得了 1956 年的諾貝爾物理學獎。后來，Bardeen被聘請為伊利諾斯大學 (University of Illinois) 的教授；Brattain在華盛頓沃拉沃拉市的惠特曼學院(Whitman College)、哈佛大學(Harvard University)、明尼蘇達大學(University of Minnesota)和華盛頓大學 (University of Washington) 做起講師；而 Shockley 在擔任斯坦福大學 (Stanford University)電氣工程學院的教授的同時還成立了 Shockley 半導體實驗室（貝克曼儀器有限公司的一部分），為硅谷及電子產(chǎn)業(yè)的誕生做出了杰出的貢獻。集成電路的發(fā)明者、英特爾公司的創(chuàng)始人等后起之秀都曾在 Shockley 半導體實驗室工作過。

    同時，他們發(fā)明的晶體管繼續(xù)以或微小或巨大的方式改變著整個世界。

    1954 年，隨著第一臺晶體管無線電的售出，晶體管成為大眾文化的一部分，這是為晶體管發(fā)明者們所稱道的一個發(fā)展。

    直到 20 世紀50年代后期，晶體管成為了電子電話轉(zhuǎn)接系統(tǒng)的一個不可分割的組成部分，也成為便攜式收音機、計算機和雷達等其它重要產(chǎn)品和服務(wù)的關(guān)鍵組件。

                          
                                晶體管發(fā)展歷程 

    隨著半導體技術(shù)的不斷發(fā)展，晶體管的運行速度更快，可靠性更高，成本也更低。1959 年，隨著能夠?qū)⒋罅康木w管及其它電子器件集成到一塊硅片上的集成電路的發(fā)明，晶體管取得了新的突破。 

    這些微芯片不僅使得晶體管的創(chuàng)新達到了新的高度，而且還推動了信息時代的發(fā)展。

    自晶體管發(fā)明以來，其尺寸不斷縮小，到現(xiàn)在，60億（相當于目前全球人口數(shù)量）枚晶體管所占面積不過僅為一張信用卡的大小而已。

                         
                  2007年12月16日成為Allentown市晶體管日