【中关村在线原创】今年恰逢摩尔定律诞生50周年。大家都知道今天摩尔定律是半导体芯片的集成密度每18个月翻倍。但是,很多人不知道的是摩尔定律的原话并非如此。在摩尔定律诞生之前的那段岁月,世界半导体行业恰如今天互联网行业一样繁荣。我们试图从中选取一角,回顾那段半导体行业蓬勃发展的峥嵘岁月,以及天才们给行业和这个世界带来的变化。
肖克利、贝尔实验室与晶体管
半导体(semiconductor)的发现是一个多世纪以前的事情。很多人发现,在导体(Conductor)和绝缘体(insulator)之间,还有一种材料,它们的导电特性介于两者之间,从1833年开始发现硫化银的电阻随着温度升高而降低的半导体特性开始,此后一百年的时间,人们逐渐发现了半导体的全部特性,而量子物理学在这个时候也正恰好处于结出累累硕果的全盛时期,从理论上证明了半导体。而且既然说摩尔定律,就不得不提到几件人与事:肖克利、贝尔实验室与晶体管。
贝尔实验室发明晶体管的三杰:巴丁、肖克利与布莱顿(从左至右)
到上世纪三四十年代,电子管的不足影响着方方面面:发热、易碎、寿命短且很占地方。而半导体方面的研究在当时已经很多。谁都能看出来晶体管取代电子管这一历史趋势,但是受制于一个问题:当时的晶体管只能实现单向整流,但是无法放大。
肖克利制作的具有放大功能的晶体管,当时用的是锗而不是今天常见的硅,整体大约2-3厘米大小
二战结束之后,肖克利从美国军方的部门回到了贝尔实验室,主持半导体方面的研究。肖克利本人是科研方面的天才,如果不是官方的极力阻止,核反应堆也是他的专利,而这个专利的获得甚至在曼哈顿工程之前。贝尔实验室在当时也人才济济,正在走向辉煌的路上,晶体管是早期的硕果之一。1947年12月15日,肖克利、布莱顿与巴丁一起见证了三极管放大的作用,1.3伏的直流电压被放大了15倍,当时实现的材料是锗而并非今天大规模采用的硅,几年之后才发现硅比锗更适合生产晶体管,硅的大范围使用,也成为“硅谷”这个名字的由来。而凭借着三极管的发明,肖克利等人获得了1956年诺贝尔物理学奖。
肖克利的厉害之处不仅仅在于研究的实验,在发现晶体管的专利不是自己的,因为最初的晶体管和结型场效应管的专利冲突,他钻进实验室,写了一本厚达558页的书:《半导体中的电子与空穴》,这本书对于后世所有研究半导体的人来说都有着圣经般的指导意义,也证明了他才是晶体管之父。
从肖克利实验室出走的“八叛逆”,有人称他们为“硅谷教父”,左一为年轻的摩尔
现在的记载当中,普遍有肖克利管理能力不善的说法。所以他不但与发明晶体管的两位同事分道扬镳,后来他的“肖克利实验室”一开始汇集了大量的人才,但是最终还是导致了“八叛逆”事件,集体接受了东海岸仙童摄影器材的资助,成立了飞兆半导体公司(Fairchild Semiconductor,中国大陆官方译名)。这八个人当中,就有戈登·摩尔(Gordon Moore)。
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