回顧歷史——晶體管誕生60周年

    在半導體產業(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在內的全球性產業(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。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需求，西方電子決定在1946年將公司業(yè)務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。當?shù)谝粭l晶體管生產線于1951年建成后，一場從電子管技術到固態(tài)技術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絡。

    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)代微電子技術的基本構建塊，就不會有今天計算機產業(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。” 

                      
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進行研究。結合他們的專業(yè)技術，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、金剛石型晶體結構的灰白色物質。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生放大效果。

    使用硅材料的技術被開發(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品和服務的關鍵組件。

                          
                                晶體管發(fā)展歷程 

    隨著半導體技術的不斷發(fā)展，晶體管的運行速度更快，可靠性更高，成本也更低。1959 年，隨著能夠將大量的晶體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