回顧歷史——晶體管誕生60周年

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作者：時(shí)間：2007-12-21 來源：電子產(chǎn)品世界

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在半導(dǎo)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(yàn)室的科學(xué)家共同發(fā)明了晶體管，從而開辟了現(xiàn)代電子時(shí)代，包括當(dāng)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(jìn)行常規(guī)生產(chǎn)。西方電子 (Western Electric) 當(dāng)時(shí)是一家集辦公室、實(shí)驗(yàn)室、工廠于一體的公司。西方電子和貝爾實(shí)驗(yàn)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(chǎng)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(kuò)展到賓西法尼亞州的Lehigh Valley，并于1947年的晚些時(shí)候在Allentown正式投入量產(chǎn)。當(dāng)?shù)谝粭l晶體管生產(chǎn)線于1951年建成后，一場(chǎng)從電子管技術(shù)到固態(tài)技術(shù)的再培訓(xùn)計(jì)劃也隨之開始。1952年晶體管首次成功應(yīng)用于電話網(wǎng)絡(luò)。

IOTATRON?

每一項(xiàng)新發(fā)明都需要一個(gè)名稱，貝爾實(shí)驗(yàn)室想了好幾個(gè)，什么“半導(dǎo)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(gè)名字，著重考慮了該器件是做什么的。那時(shí)，它本應(yīng)該是電子管的復(fù)制品。電子管有跨導(dǎo)，晶體管就應(yīng)該有跨阻” 此外，這個(gè)器件的名稱應(yīng)當(dāng)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(gè)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(zhǎng) 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(jì)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(zèng)給坐落于加州Mountain View市的計(jì)算機(jī)歷史博物館(CHM)，在這里存放著信息時(shí)代各種具有歷史意義的紀(jì)念物及名人故事。這個(gè)博物館是世界上與計(jì)算機(jī)歷史相關(guān)的物品、軟件、文檔、動(dòng)態(tài)及動(dòng)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(lì)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?yàn)槲覀冋驹谇拜吘奕说募绨蛏?。在我們慶祝晶體管，這一20世紀(jì)無疑最重要的發(fā)明誕生之際這句話尤其適合。幸運(yùn)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(jìn)取的光芒。”

計(jì)算機(jī)歷史博物館的首席執(zhí)行官John O’Toole補(bǔ)充說：“沒有晶體管這個(gè)現(xiàn)代微電子技術(shù)的基本構(gòu)建塊，就不會(huì)有今天計(jì)算機(jī)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(shí)驗(yàn)室名譽(yù)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(huì)發(fā)生了偉大變革，這場(chǎng)變革的深遠(yuǎn)意義不亞于鋼鐵的發(fā)現(xiàn)、蒸汽機(jī)的發(fā)明以及英國(guó)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(xué)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(yǔ)音，并使長(zhǎng)途通話在 20 世紀(jì)上半葉成為現(xiàn)實(shí)，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(xué)家——固態(tài)物理學(xué)理論家 William Shockley、實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家 Walter Brattain 以及理論物理學(xué)家 John Bardeen。

Bardeen 和 Brattain 過去一直在對(duì)半導(dǎo)體的性質(zhì)進(jìn)行研究。結(jié)合他們的專業(yè)技術(shù)，Bardeen 和 Brattain對(duì)另一種半導(dǎo)體材料鍺進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。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(yàn)中偶然發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)時(shí) 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(dǎo)體材料。硅的儲(chǔ)量更為豐富，是一種更耐用的半導(dǎo)體材料。

圖為 20 世紀(jì) 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(xué)獎(jiǎng)。后來，Bardeen被聘請(qǐng)為伊利諾斯大學(xué) (University of Illinois) 的教授；Brattain在華盛頓沃拉沃拉市的惠特曼學(xué)院(Whitman College)、哈佛大學(xué)(Harvard University)、明尼蘇達(dá)大學(xué)(University of Minnesota)和華盛頓大學(xué) (University of Washington) 做起講師；而 Shockley 在擔(dān)任斯坦福大學(xué) (Stanford University)電氣工程學(xué)院的教授的同時(shí)還成立了 Shockley 半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)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(xiàn)。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(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室工作過。

同時(shí)，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(gè)世界。

1954 年，隨著第一臺(tái)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(gè)發(fā)展。

直到 20 世紀(jì)50年代后期，晶體管成為了電子電話轉(zhuǎn)接系統(tǒng)的一個(gè)不可分割的組成部分，也成為便攜式收音機(jī)、計(jì)算機(jī)和雷達(dá)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