同時的發(fā)明─集成電路

1、同時的發(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？全世界電子科學界都焦急地關注著肖克利的行蹤。據(jù)說，300年前當牛頓宣布準備在他的故鄉(xiāng)建一所工廠時，全世界的物理學界也是如此心態(tài)。果然，從硅谷的了望山傳來消息：肖克利半導體實驗室宣告成立，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位年輕的科學家，陸續(xù)加盟肖克利實驗室，他們年齡全都在30歲以下，風華正茂，學有所成，正處在創(chuàng)造能力的巔峰。其中，

2、有獲得雙博士學位者，有來自大公司的工程師，有著名大學的教授。肖克利慧眼識英才，青年科學家也都由衷地感到，今后要與肖克利博士一起，去改寫人類電子世紀的歷史。這種感覺不久就得到驗證：當年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。年輕人簇擁著科學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”。在麻省理工學院取得固體物理學博士學位后，他曾選擇了一家很小的公司任職，因為只有在小公司里，他才可能獨當一面，既當科學家，又當企業(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，來硅谷的經歷與諾依斯大抵相似。招齊員工后，肖克利下令實驗室大量生產晶體管，要把成本降到每只5分錢。然而，肖克利雖然雄心勃勃，但對管理卻一竅不通，把實驗室的生產指揮得一塌糊涂，全然聽不進別人的善意規(guī)勸。特曼教授后來評論說：“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?！蹦贻p人徹底地失望了：一年之中，實驗室沒有任何拿得出手的產品問世。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管理，大家一致同意“策反”諾依斯，他看起來是唯一有點兒領導才能的人。沒料到諾依斯除了于心不忍外，也早就萌生了“外心”。當8位青年聯(lián)名遞上辭職書的時候，肖克利不由得火冒三丈。“你們簡直是一群叛徒！”肖克利指著諾依斯的鼻子，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“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個天才的叛逆”。肖克利實驗室因主要骨干出走一蹶不整，1960年被另一家實驗室收買，1968年徹底關門。實驗樓經過改造后，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備。肖克利博士本人“下海”未果，掉頭“上岸”，被斯坦福大學請去當他的榮譽教授，講授本人擅長的電子學理論。諾依斯和另外7個“叛逆”并沒有“亡命天涯”，他們鐵了心，一定要在硅谷干出個名堂。遠在新澤西州的一家照相器材公司愿意為他們在硅谷投資辦實業(yè)，從事半導體的研究與開發(fā)。由于公司的老板名叫費爾柴爾德，中文直譯為“仙童”，“8個叛逆”新開張的這家公司被命名為仙童半導體公司。1957年10月，仙童公司也在了望山租下一間小屋，距離肖克利實驗室和惠普公司發(fā)跡的汽車庫差不多遠。“仙童”們商議要制造一種雙擴散基型晶體管，以便用硅來取代傳統(tǒng)的鍺材料，這是他們在肖克利實驗室尚未完成卻又不受肖

6、克利重視的項目。諾依斯給伙伴們分了工，由赫爾尼和莫爾負責搞“擴散工藝”，而他自己帶著拉斯特專攻“平面照相技術”，其他的人也都各司其職。在諾依斯精心運籌下，公司業(yè)務迅速發(fā)展，員工增加到了100多人。同時，一整套制造硅晶體管的平面處理技術也日趨成熟。科學家赫爾尼是眾“仙童”中的佼佼者，他像變魔術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構，然后用拍照片的辦法，把結構顯影在硅片表面氧化層上，腐蝕去掉不需要的圖形后，再把那些具有半導體性質的微粒擴散到硅片上。氧化、照相、刻蝕、擴散，半導體平面處理技術仿佛為“仙童”們打開了一扇奇妙的大門，

7、他們突然看到了一個廣闊的空間：用這種方法既然能做一個晶體管，為什么不能在硅片上集成幾十個，幾百個，乃至成千上萬呢？1959年1月23日，諾依斯在日記里詳細地記錄了這一閃光的設想。肖克利40年代發(fā)明的晶體管比起電子管來，確實是小得多，但是，隨著電腦功能越來越強，“個頭”也就越長越大。以一臺中型電腦為例，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。過去人們對電子管所列舉的種種弊端和責難，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想的時候，晶體管的集成化試驗

8、卻已在德克薩斯儀器公司悄悄地進行。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)出第一臺全晶體管收音機。1958年7月，達拉斯天氣炎熱，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公司任職不足兩個月，因而無權享受休假的樂趣。人去樓空，反而給他提供了思考和試驗的機會。讀中學時，基爾比的父親期盼他能考上麻省理工學院，成為優(yōu)秀的電子工程師?？荚嚨慕Y果，成績一貫優(yōu)秀的基爾比以3分之差落第，不得已進入二流的伊利諾斯大學就讀。然而，好學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的基爾比，從英國科學家達默的思想里發(fā)現(xiàn)了“新大陸”。早在1952年，達默就曾指出，由半導體構成的晶體管，完全可以把它們組裝在一塊平板上而去掉之間的連線，半導體甚至也可以構成電阻器電容器等等。基爾比暗自思忖，別看晶體管很小，其中真正起作用的，只是丁點大小的晶體，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。他很想有機會把達默的思想變成事實。進入TI公司工作之前，基爾比曾在一家小型實驗室一干就是10年，搞過晶體管助聽器和其他電子工藝，積累了豐富的實踐經驗。TI公司目前交給他的任務是設法把許多單獨的晶體管擠進很小的空間，

10、為軍方制作一種“微模組件”?；鶢柋认耄c其煞費苦心裝配那些晶體管，何不動手直接在小平板上制作它們呢？現(xiàn)在，機會似乎來了。基爾比原來設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行實驗。終于，他成功地在一個鍺片上形成了若干個晶體管、電阻和電容，并用熱焊的方法把它們用極細的導線互連起來。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余個元件。1959年2月6日，基爾比向美國專利局申報專利，這種由元件組合的微型固體被叫做“半導體集成電路”，是一種用于無線電設備的“振蕩器”，功能與休利特和帕卡德“下?！睍r的當家產品相似，但被縮

11、微成一塊很小的固體組件。巧合得很，當基爾比遠在達拉斯孤軍作戰(zhàn)的時候，硅谷的“仙童”們也走到了研制集成電路的邊緣。當基爾比發(fā)明集成電路的消息從達拉斯傳到硅谷，諾依斯不禁驚訝萬分，他當即召集眾“仙童”商議對策?；鶢柋雀械綖殡y的問題，比如硅材料問題，在硅片上進行兩次擴散和導線互相連接問題等等，正是仙童公司的拿手好戲。諾依斯高瞻遠矚地提出可以用蒸發(fā)沉積金屬的方法代替熱焊接導線，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了發(fā)明專利，時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)明權打起了官司。

12、其實，在集成電路的制造技術上，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被富蘭克林學會授予巴蘭丁獎章，基爾比被譽為“第一塊集成電路的發(fā)明家”。而諾依斯被譽為“提出了適合于工業(yè)生產的集成電路理論”的人。1969年，法院最后的判決下達，也從法律上實際承認了集成電路是一項同時的發(fā)明，基爾比和諾依斯的大名并列著寫進了電子和電腦的發(fā)展史冊。集成電路開始著手導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個月，研制成功第一臺用集成電路組裝的計算機。該機共有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個天才叛逆”創(chuàng)建的仙童公司，在硅谷里演出了又一出“大