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"矽晶之火"這本書我在大學時就買來看過了
最近再重看一遍..獲得的似乎比以前更多
或許真的不同心態看同樣的東西所得到的結論也會不同
這本書真的值得推薦給每一個與電子產業有相關的人
從這本書你可以知道電晶體是如何發明的
這技術又是如何從一個通訊用元件變成現在每一個電子產品內的主要構成元素
但我覺得更有趣的是人性相關的部份
技術和獲利並不一定是同個方向..而歷史更是常告訴我們
技術的最先驅者反而最後都掌握不到市場正確的方向
例如本書裡最重要的人物蕭克利..雖然因電晶體的發明獲得諾貝爾獎..最後卻在產業完全不得志
又如AT&T和西方電氣..雖然對電晶體技術貢獻極大..
卻因為忽視積體電路的重要性..而錯失比通訊更大的電子市場
以下我想先用兩個不同的背景來總結一下本書的大綱
第一個是技術背景..再來是產業背景
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在電晶體發明之前..剛好是人類的科學有重大革命的時期
在巨觀方面..愛因斯坦的相對論..顛覆了固有牛頓的力學世界
在微觀方面..人類對於物體的量子行為試圖找尋新的理論去解釋它
此書從陰極射線到侖琴發現X-Ray並獲得第一屆諾貝爾獎開始
一路對量子力學的發展有個簡單的介紹
在一二次大戰期間..理論發展幾乎都落在歐洲上
但美國的實用主義反而在大戰結束後..把歐洲人發展的理論發揚光大..成為真正可用的技術
1930年代末期在經濟大衰條開始有起色時..AT&T便大力發展能改變未來的新科技
其中的一項便是開發能代替原先笨重又易損的真空管
而在那個時空背景下..大量的資源投入了半導體元件的研究
也把電晶體的三個發明人..蕭克利, 巴丁, 和布拉頓..結合到同一個研究小組裡
蕭克利是研發主管..以他極具個人特色的風格..為電晶體技術發展貢獻相當大
巴丁是理論專家..未來在離開電晶體領域後..又以超導體的研究再次獲得諾貝爾獎
布拉頓是高明的實驗製作專家..在十分需要實作結果的半導體研究中是不可或缺的人
其實我在大學念完電子學後..有天突然想起一個問題
究竟量子力學對於電晶體的發展有什麼重要性?
我在這本書裡找到了答案
那就是"表面態"..金屬或是半導體在表面部份的功函數又或是電荷分布
必需利用量子力學才能得到正確的解釋
巴丁的博士論文就是和這有關的理論
由於電子的"活動力"比質子強..所以在表面外部的地方..電子會有擴散出去的部份
但又因為電中和..於是在表面靠近內部的地方電子密度會變少
結果就是金屬或半導體表面的外部會有一層薄電子層..而內部會有一層薄電洞層
其間會形成一電場..這是用傳統理論無法得到和解釋的
或許大家會覺得這只是一個小小的效應..但是它在電晶體的發展上佔了十分重大的影響
在巴丁和布拉頓突破了表面態的問題後
他們成功地在1947年實作了人類第一個電晶體放大器
所使用的技術是點接觸電晶體..而非蕭克利一直主推的場效電晶體
因為蕭克利感到自己被排除在這最具突破性的發明之外
後來他便與巴丁和布拉頓漸行漸遠..直到同獲頒諾貝爾獎那天..他才和兩人有較正面的接觸
這裡也可以看出蕭克利非常獨裁性的作風
蕭克利一直想證明自己才是正確的
但在場效電晶體的嘗試一直失敗 (後來證實是表面態問題)
後來又發現在1930年就有人為這個概念申請專利
於是他又轉往結型PNP (or NPN)電晶體的方向..這種電晶體無論在製作上和穩定度上都比點接觸好
往後貝爾實驗室更在量產上做了相當大的努力..一步一步地將電晶體推向真實的世界
其中包括了長晶的方式..還有摻雜矽晶體的方法 (杜邦矽的高純度矽也是一大助力)
最重要的便是1955年發展出的雙重擴散法..讓電晶體的穩定和效率又往前邁進了一大步
雖然貝爾實驗室後來對於電晶體的發展錯估了形勢 (錯認積體電路的重要性)
但在1958年..由阿特拉帶領的小組..成功的製作出MOS場效電晶體
主要的發現便是利用二氧化矽當作金屬接點和矽的中間連結
二氧化矽不但堅固緊密..更可以中和掉表面態..使得外電場終於能穿透進矽裡面
種種適合大量量產的特性..讓MOS成為電晶體製程的一代驕子..直到現在還是沒有更好的選擇
巴丁後來回憶說..若當時他們實驗是用矽而不是鍺的話..
那很可能最一開始發明的就是MOS而不是點接觸
只能說這就是人生啊~
在電晶體發明約十年後..也就是1958年
德州儀器的基爾比構思出第一個單晶積體電路
在這之前每個電晶體都是獨立製作出的元件..然後再用外接金屬線接出想要的電路
但基爾比想到..當時的製程技術應該可以把電晶體和連線都做到在同一塊矽晶上
並在1959年完成人類第一個積體電路
在同個時間Fairchild的諾宜斯 (後來又開了間公司叫Intel)..也有相同的概念
就在這積體電路的推動下..矽晶之火便開始席捲了人類的世界
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就在許多公司都在為電晶體技術作出努力的同時
(一堆公司幾乎是近似軍備競賽般的投入..這應該也是電晶體技術能成熟的一大主因)
在商業化的方面..除了像AT&T用來代替傳統真空管的舊領域外
也開始有人將電晶體做成全新的商品
1954年第一個商用電晶體收音機上市了..裡面採用的便是德州儀器的鍺電晶體
就在差不多的時間裡..日本的傳統大公司如日立, 三菱, 東芝都已和RCA簽訂合約
獲得技術可以在日本製造以電晶體為基礎的產品
但這簽約金對於當時的東京通信工業可是非常龐大的數字
他們卻孤注一擲的壓寶在電晶體技術上..這公司就是未來的SONY
而在1956年..靈魂人物蕭克利的一個舉動也成為歷史上的一個紀念碑
在史丹福校區附近成立了"蕭克利半導體實驗室"
這是矽谷的第一顆種子..未來也從這裡長出了許多顆大樹
包括了最大的那一顆 Intel
蕭克利只用最好的人才..在他的員工名單裡
包含了未來許多大人物..例如諾宜斯和摩爾
但是他剛愎自用的風格..而且又執著於研究而非量產上的方向
最後所有的員工同時離職
而且分別都開設了自己的公司..其中以Fairchild最為成功
1966年..德州儀器和Fairchild在關於積體電路上達成了協議
後來諾宜斯和摩爾不認同Fairchild..便自行開創了新公司Intel
德州儀器和Intel也先後成為了IC界的霸主
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看完這本書後..其實我的感觸很複雜也很深
主要的感想有兩個面向
首先是一個人想做的和可以做的不一定能如願相同
但是真正帶給人們的影響也不一定就會被打折
例如蕭克利對於電晶體技術以及商業化的發展貢獻如此之大..甚至獲得諾貝爾獎
他是第一個了解電晶體能力的人..在大家都只認為它是真空管的代替品時
他就已經想到它可以用來改變電子產業
但是他其實最想要的是從電晶體技術中成為億萬富翁
卻如他在AT&T後來的待遇所反映出的..他是個萬中選一的殺敵大將..但卻不是個好君主
所以在他的手下都升遷至比他高的位子時..他只能默默的選擇出去開公司
雖然一開始大家都在他的光環下開心的和他一起打拼
最後卻發現他的個性十分糟糕..並且集體辭職以示抗議
如此的英雄最後的下場卻是落寞的
不過這本書也算是給了他該有的評價
畢竟若真要選一個在電晶體發展史上最重要的人..我想蕭克利應該是不二人選
第二個感想就是美國真的是能用"技術創新"以發起革命的國家
或許AT&T沒有從電晶體獲得最大的利益
但整體來說美國這種開放的風氣 (每個公司會互相分享技術)..讓美國人成為最大的獲利者
這種利用革命性"技術創新"以顛覆世界的方式
就目前為止..似乎都還是只有美國做得到
其餘的國家..包括台灣..主要都是著重在"商業創新"和"成本改良"上
單看德州儀器和Intel早期也有DRAM的產品線..但後來很早就放棄
和台灣現在一堆DRAM廠的慘況相比..就可以得知台灣是多麼執著於"成本改良"上了
(台灣DRAM廠本身是沒有技術的..所以只能靠商業和成本撐著..變成和傳統產業一樣..甚至更慘)
我一直覺得每個人的做法和想法..都是一種feedback
而且是一種只要結果不是負的..就會形成一種固定的feedback形式..至此每個人的一生似乎就決定了
台灣一直以來都是靠著"商業創新"和"成本改良"為產業的主軸
也因為都還過得去..形成固定的feedback形式後..就再也很難去嘗試"技術創新"了
這裡的"技術創新"是指可以帶領革命的那種 (ex. 電晶體, LCD, CCD/CMOS sensor, 太陽能)
如同台灣電晶體技術是從RCA過渡來的開始..這種模式已經成為台灣科技業的固有模式
也就是不去掌握最根本的"技術創新"..而是等技術差不多成熟後
再進入產業利用"商業創新"和"成本改良"來獲利
這樣也不一定是不好..像台積電靠晶圓代工稱王..和聯發科以成本在IC界獲利很高
(蔡明介自己寫書也說成本是他們的核心競爭力)
但我只是很好奇..難道台灣真的沒有辦法試著去領導一次技術革命嗎?
台灣無論是學術界或是產業界無時無刻都在喊著創新
但在現況的feedback下..真正的技術創新是無法實現的
產業界的創新都還是著重在商業模式和成本改良上
而學術界的創新幾乎都是一堆無法商業化的點子..或是無法從根本上帶領革命的技術創新
我個人是認為..只要不是從根本上的創新..那都會不如商業創新和成本改良來的重要
而且這也是台灣目前產業界的一個現象和死結
希望有一天能看到台灣產業出現一個突變的基因
一家能成功地依靠技術創新成功的公司..再正向feedback給台灣產業
這樣台灣科技業才有真正穩固的一天
台灣也才可能擁有像Intel, TI, Microsoft, Google, Apple這種等級的公司
像是ASUS的Eee PC其實是一個好的開始..難得有台灣能帶領產業的現象
我們的確都要加油啊~~
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