同時(shí)的發(fā)明─集成電路

1、同時(shí)的發(fā)明一成電路1955年，發(fā)明晶體管的肖克利博士回到了故鄉(xiāng)圣克拉拉。肖克利此舉，正中特曼教授為硅谷網(wǎng)羅天下英才之下懷：有了肖克利這棵“梧桐樹”，何愁引不到成群的“鳳凰”來？全世界電子科學(xué)界都焦急地關(guān)注著肖克利的行蹤。據(jù)說，300年前當(dāng)牛頓宣布準(zhǔn)備在他的故鄉(xiāng)建一所工廠時(shí)，全世界的物理學(xué)界也是如此心態(tài)。果然，從硅谷的了望山傳來消息：肖克利半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室宣告成立，硅谷有了自己偉大的發(fā)明家。不久，因仰慕“晶體管之父”的大名，求職信像雪片般飛到肖克利的辦公桌上。第二年，以諾依斯、莫爾為首的8位年輕的科學(xué)家，陸續(xù)加盟肖克利實(shí)驗(yàn)室，他們年齡全都在30歲以下，風(fēng)華正茂，學(xué)有所成，正處在創(chuàng)造能力的巔峰。其中，

2、有獲得雙博士學(xué)位者，有來自大公司的工程師，有著名大學(xué)的教授。肖克利慧眼識(shí)英才，青年科學(xué)家也都由衷地感到，今后要與肖克利博士一起，去改寫人類電子世紀(jì)的歷史。這種感覺不久就得到驗(yàn)證：當(dāng)年11月，斯德哥爾摩打來長途電話，肖克利博士榮獲諾貝爾物理獎(jiǎng)。年輕人簇?fù)碇茖W(xué)巨匠來到帕洛阿爾托，在該市最莊重的“黛娜木屋”酒家舉行慶典，用香檳酒為他們的“領(lǐng)航員”慶賀。29歲的諾依斯恭敬地向肖克利博士敬酒，他是8人之中的“長者”。在麻省理工學(xué)院取得固體物理學(xué)博士學(xué)位后，他曾選擇了一家很小的公司任職，因?yàn)橹挥性谛」纠?，他才可能?dú)當(dāng)一面，既當(dāng)科學(xué)家，又當(dāng)企業(yè)家，從而得到了充分的鍛煉。在“投奔”肖克利諸位中，諾依斯可算

3、是最堅(jiān)定的人，根本就沒有考慮過回頭。飛抵舊金山后所做的第一件事，就是傾囊為自己購下住所，斷然決定永久性定居，然后才去晉見肖克利。什么工作環(huán)境啊，條件啊，待遇啊，一概全不知曉。其他7位青年，來硅谷的經(jīng)歷與諾依斯大抵相似。招齊員工后，肖克利下令實(shí)驗(yàn)室大量生產(chǎn)晶體管，要把成本降到每只5分錢。然而，肖克利雖然雄心勃勃，但對(duì)管理卻一竅不通，把實(shí)驗(yàn)室的生產(chǎn)指揮得一塌糊涂，全然聽不進(jìn)別人的善意規(guī)勸。特曼教授后來評(píng)論說：“肖克利在才華橫溢的年輕人眼里是非常有吸引力的人物，但他們又很難跟他共事。”年輕人徹底地失望了：一年之中，實(shí)驗(yàn)室沒有任何拿得出手的產(chǎn)品問世。1957年，8位青年中的7人偷偷聚在一起，瞞著肖克利

4、商量“叛逃”的辦法。想來想去，決定自己創(chuàng)辦一家公司。可他們也都不懂生產(chǎn)管理，大家一致同意“策反”諾依斯，他看起來是唯一有點(diǎn)兒領(lǐng)導(dǎo)才能的人。沒料到諾依斯除了于心不忍外，也早就萌生了“外心”。當(dāng)8位青年聯(lián)名遞上辭職書的時(shí)候，肖克利不由得火冒三丈?！澳銈兒喼笔且蝗号淹剑　毙た死钢Z依斯的鼻子，怒不可遏。年輕人面面相覷，但還是義無反顧離開了他們的“伯樂”。這就是電腦史里人所共知的有關(guān)“8大叛徒”的趣談，不過，肖克利本人后來也改口把他們稱為“8個(gè)天才的叛逆”。肖克利實(shí)驗(yàn)室因主要骨干出走一蹶不整，1960年被另一家實(shí)驗(yàn)室收買，1968年徹底關(guān)門。實(shí)驗(yàn)樓經(jīng)過改造后，變成一家電子音響商店，出售著由肖克利發(fā)明

5、卻不能由他制造的晶體管設(shè)備。肖克利博士本人“下?！蔽垂纛^“上岸”，被斯坦福大學(xué)請(qǐng)去當(dāng)他的榮譽(yù)教授，講授本人擅長的電子學(xué)理論。諾依斯和另外7個(gè)“叛逆”并沒有“亡命天涯”，他們鐵了心，一定要在硅谷干出個(gè)名堂。遠(yuǎn)在新澤西州的一家照相器材公司愿意為他們?cè)诠韫韧顿Y辦實(shí)業(yè)，從事半導(dǎo)體的研究與開發(fā)。由于公司的老板名叫費(fèi)爾柴爾德，中文直譯為“仙童”，“8個(gè)叛逆”新開張的這家公司被命名為仙童半導(dǎo)體公司。1957年10月，仙童公司也在了望山租下一間小屋，距離肖克利實(shí)驗(yàn)室和惠普公司發(fā)跡的汽車庫差不多遠(yuǎn)?！跋赏眰兩套h要制造一種雙擴(kuò)散基型晶體管，以便用硅來取代傳統(tǒng)的鍺材料，這是他們?cè)谛た死麑?shí)驗(yàn)室尚未完成卻又不受肖

6、克利重視的項(xiàng)目。諾依斯給伙伴們分了工，由赫爾尼和莫爾負(fù)責(zé)搞“擴(kuò)散工藝”，而他自己帶著拉斯特專攻“平面照相技術(shù)”，其他的人也都各司其職。在諾依斯精心運(yùn)籌下，公司業(yè)務(wù)迅速發(fā)展，員工增加到了100多人。同時(shí)，一整套制造硅晶體管的平面處理技術(shù)也日趨成熟?？茖W(xué)家赫爾尼是眾“仙童”中的佼佼者，他像變魔術(shù)一般把硅表面的氧化層擠壓到最大限度。諾依斯等人首創(chuàng)的晶體管制造方法也與眾不同，他們先在透明材料上繪好晶體管結(jié)構(gòu)，然后用拍照片的辦法，把結(jié)構(gòu)顯影在硅片表面氧化層上，腐蝕去掉不需要的圖形后，再把那些具有半導(dǎo)體性質(zhì)的微粒擴(kuò)散到硅片上。氧化、照相、刻蝕、擴(kuò)散，半導(dǎo)體平面處理技術(shù)仿佛為“仙童”們打開了一扇奇妙的大門，

7、他們突然看到了一個(gè)廣闊的空間：用這種方法既然能做一個(gè)晶體管，為什么不能在硅片上集成幾十個(gè)，幾百個(gè)，乃至成千上萬呢？1959年1月23日，諾依斯在日記里詳細(xì)地記錄了這一閃光的設(shè)想。肖克利40年代發(fā)明的晶體管比起電子管來，確實(shí)是小得多，但是，隨著電腦功能越來越強(qiáng)，“個(gè)頭”也就越長越大。以一臺(tái)中型電腦為例，幾十萬只晶體管加上電阻電容器，它的電子元件數(shù)已增長到數(shù)以百萬計(jì)。過去人們對(duì)電子管所列舉的種種弊端和責(zé)難，現(xiàn)在都統(tǒng)統(tǒng)加到晶體管的身上。歷史戲劇般地重演，肖克利回到大學(xué)講壇，晶體管走向了窮途末路。電腦的元件，又一次不可避免地面臨著歷史性變革。就在仙童公司諾依斯等人還在大膽設(shè)想的時(shí)候，晶體管的集成化試驗(yàn)

8、卻已在德克薩斯儀器公司悄悄地進(jìn)行。德克薩斯儀器公司簡稱TI公司，座落在美國南部德克薩斯州的達(dá)拉斯市。肖克利等人發(fā)明晶體管后，TI公司曾率先開發(fā)出第一臺(tái)全晶體管收音機(jī)。1958年7月，達(dá)拉斯天氣炎熱，TI公司宣布放一次長假，絕大多數(shù)員工興高采烈離開崗位。不一會(huì)兒，寬大的廠房里，只剩下一位名叫基爾比的青年人。基爾比那年35歲，到TI公司任職不足兩個(gè)月，因而無權(quán)享受休假的樂趣。人去樓空，反而給他提供了思考和試驗(yàn)的機(jī)會(huì)。讀中學(xué)時(shí)，基爾比的父親期盼他能考上麻省理工學(xué)院，成為優(yōu)秀的電子工程師?？荚嚨慕Y(jié)果，成績一貫優(yōu)秀的基爾比以3分之差落第，不得已進(jìn)入二流的伊利諾斯大學(xué)就讀。然而，好學(xué)者無論在哪里都能找到智

9、慧的源泉，工程師也不一定非得在“搖籃”里造就?？釔垭娮訉W(xué)的基爾比，從英國科學(xué)家達(dá)默的思想里發(fā)現(xiàn)了“新大陸”。早在1952年，達(dá)默就曾指出，由半導(dǎo)體構(gòu)成的晶體管，完全可以把它們組裝在一塊平板上而去掉之間的連線，半導(dǎo)體甚至也可以構(gòu)成電阻器電容器等等?；鶢柋劝底运尖?，別看晶體管很小，其中真正起作用的，只是丁點(diǎn)大小的晶體，滿打滿算不過百分之一毫米，而無用的支架、管殼什么的就占去絕大多數(shù)體積。他很想有機(jī)會(huì)把達(dá)默的思想變成事實(shí)。進(jìn)入TI公司工作之前，基爾比曾在一家小型實(shí)驗(yàn)室一干就是10年，搞過晶體管助聽器和其他電子工藝，積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。TI公司目前交給他的任務(wù)是設(shè)法把許多單獨(dú)的晶體管擠進(jìn)很小的空間，

10、為軍方制作一種“微模組件”?；鶢柋认?，與其煞費(fèi)苦心裝配那些晶體管，何不動(dòng)手直接在小平板上制作它們呢？現(xiàn)在，機(jī)會(huì)似乎來了?；鶢柋仍瓉碓O(shè)想用硅材料制作電路，但TI公司還沒有這種合適的硅片，他只得改用鍺材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。終于，他成功地在一個(gè)鍺片上形成了若干個(gè)晶體管、電阻和電容，并用熱焊的方法把它們用極細(xì)的導(dǎo)線互連起來。世界上第一塊“集成”的固體電路誕生在微小平板上。在不超過4平方毫米的面積上，基爾比大約集成了20余個(gè)元件。1959年2月6日，基爾比向美國專利局申報(bào)專利，這種由元件組合的微型固體被叫做“半導(dǎo)體集成電路”，是一種用于無線電設(shè)備的“振蕩器”，功能與休利特和帕卡德“下海”時(shí)的當(dāng)家產(chǎn)品相似，但被縮

11、微成一塊很小的固體組件。巧合得很，當(dāng)基爾比遠(yuǎn)在達(dá)拉斯孤軍作戰(zhàn)的時(shí)候，硅谷的“仙童”們也走到了研制集成電路的邊緣。當(dāng)基爾比發(fā)明集成電路的消息從達(dá)拉斯傳到硅谷，諾依斯不禁驚訝萬分，他當(dāng)即召集眾“仙童”商議對(duì)策?；鶢柋雀械綖殡y的問題，比如硅材料問題，在硅片上進(jìn)行兩次擴(kuò)散和導(dǎo)線互相連接問題等等，正是仙童公司的拿手好戲。諾依斯高瞻遠(yuǎn)矚地提出可以用蒸發(fā)沉積金屬的方法代替熱焊接導(dǎo)線，這是解決元件相互連接的最好途徑。仙童公司發(fā)明集成電路條件，比TI公司更得天獨(dú)厚。仙童公司開始奮起疾追。1959年7月30日，他們也向美國專利局申請(qǐng)了發(fā)明專利，時(shí)間比基爾比晚了半年。于是，兩家公司為爭奪集成電路的發(fā)明權(quán)打起了官司。

12、其實(shí)，在集成電路的制造技術(shù)上，諾依斯與基爾比的方法并不相同。1966年，基爾比和諾依斯同時(shí)被富蘭克林學(xué)會(huì)授予巴蘭丁獎(jiǎng)?wù)?，基爾比被譽(yù)為“第一塊集成電路的發(fā)明家”。而諾依斯被譽(yù)為“提出了適合于工業(yè)生產(chǎn)的集成電路理論”的人。1969年，法院最后的判決下達(dá)，也從法律上實(shí)際承認(rèn)了集成電路是一項(xiàng)同時(shí)的發(fā)明，基爾比和諾依斯的大名并列著寫進(jìn)了電子和電腦的發(fā)展史冊(cè)。集成電路開始著手導(dǎo)演電腦的第三代歷史。1961年，德克薩斯儀器公司與美國空軍合作，僅用了不到9個(gè)月，研制成功第一臺(tái)用集成電路組裝的計(jì)算機(jī)。該機(jī)共有587塊集成電路，重不過300克，體積不到100立方厘米，功率只有16瓦。有趣的是，“8個(gè)天才叛逆”創(chuàng)建的仙童公司，在硅谷里演出了又一出“大