DPZ - 電的旅程

「第十三章：電晶體的誕生」
＜蕭克萊最後的微笑 ( 7 )＞……續上
1950年冬天，提爾示範了第一個用拉單晶技術製成的接面電晶體。到了1951年春天，接面電晶體的性能及良率在各方面都已經遠超過點觸電晶體，完全符合蕭克萊理論的預測，所以已可用理論來設計及生產各種不同性能的電晶體。
1951年6月，貝爾實驗室又在紐約舉行了記者招待會，鄭重推出了新的接面電晶體，宣佈了短期內量產的計畫，並開始接受訂單。這次會議距離第一次宣佈發明點觸式電晶體，已經整整三年。在記者會上，蕭克萊出盡風頭，但巴丁及布拉頓沒有出席。從此，接面電晶體完全取代了點觸電晶體。
不久巴丁離開了貝爾實驗室，加入伊利諾大學，從事超導體的理論研究工作。後來巴丁兩次獲得諾貝爾物理獎，一次是1956年，基於電晶體的發明，另一次是1972年，為他在超導體理論上的貢獻。巴丁是歷史上不可多得的科學家，也是一位謙謙君子，他在1991年逝世，享年八十三歲。
布拉頓留在貝爾實驗室，直到1967年才退休。他個人覺得1947年底發明電晶體的成功，有很多偶然因素，但重要的是心理上必須做好充分準備，才能把握機會，得到成功，所謂「偶然的機會獨鍾有心人」（Accidents favor the prepared minds.）。布拉頓退休後，回到家鄉教書，他最怕年輕人用可攜式電晶體收音機，到處播放震耳欲聾的搖滾樂。他口是心非的說，真後悔發明了電晶體！布拉頓在1987年逝世，活了八十五歲。……(完)

「第十四章：電子工業起步」
＜分享技術 ( 1 )＞
隨著接面電晶體的發展及投產，電晶體技術的前途明朗化了。貝爾實驗室下一步應該怎麼走？電晶體的技術應該怎樣來推廣？
貝爾實驗室和普通民營企業不同，是一家政府特准的壟斷企業的一部分，用在研究上的經費，來源是經政府批准、再附加在用戶的電話費上。所以廣義來說，貝爾實驗室不應該把這些技術據為己有，不與他人分享。另一方面，就算貝爾實驗室的母公司AT&T從電晶體技術上賺了大錢，這些利潤只會令政府調降電話費來維持適度的利潤，結果對公司沒有好處。況且在1949年，聯邦政府有意逼迫AT&T讓西電脫離，成為獨立公司，以減少壟斷性。
面對這些因素，貝爾實驗室樂得順水做個人情，決定開放電晶體技術的專利權。北大西洋公約國內的任何一家企業，只需繳25,000美元，就可獲得電晶體的製造技術及生產權。對很多有前瞻性的企業來說，這是千載難逢的機會。……(待續)

「第十四章：電子工業起步」
＜分享技術 ( 2 )＞……續上
1952年4月，一百多名來自世界各地和大約四十家企業的工程師，匯集在貝爾實驗室，接受為期十天的技術訓練，學習電晶體的原理及生產技術。貝爾實驗室很有誠意的傾囊相授，甚至包括怎樣製造及運用提爾的拉單晶設備。四十家參加的公司中，包括大企業如GE、IBM、RCA、西門子、飛利浦等，也包括當時還是中型公司的摩托羅拉、飛歌（Philco）、雷神（Raytheon）、希凡尼亞（Sylvania），以及當時名不見經傳的小公司，如德州儀器（Texas Instrument, TI，以下簡稱為德儀）。
在1952年，貝爾實驗室這種形式的技術轉移會議，前後進行了四次，後來的參加者還包括日本一家小公司，名叫（東京通訊工業株式會社(Tokyo Tsushin Kogyo , 簡稱TTK）。值得深思的是，在後來電晶體工業發展過程中，早期參加的大公司都不算太成功。最成功的反而是中小型的摩托羅拉、德儀和日本的TTK。……(待續)

「第十四章：電子工業起步」
＜分享技術 ( 3 )＞……續上
摩托羅拉本來是一間專生產汽車收音機的中型公司，後來成功開發了裝在警車上的雙向無線電話。用這些產品為基礎，摩托羅拉在二次大戰期間成功發展了多種軍用無線通訊設備，戰後業務踏上了高速發展的軌跡。電晶體技術和公司在無線通訊上的需求相輔相成，所以業務發展得非常順利。
德儀本來的產品是幾款探測石油用的聲波儀器，戰後營業額只有三百萬美元。但德儀管理階層在1946年出了一位傑出的領袖，名叫海格提（Patrick Haggerty），他看上了半導體工業的發展前途，把握了電晶體工業起步這個難逢的機會。德儀拿到電晶體技術後，就全心全力投入發展，穩紮穩打的從公司的組織結構及延攬人才做起，一切運作都充滿了自己獨特的風格，一度成為全世界最大的半導體公司，直到今天還是舉足輕重。
電子工業的大規模發展，最重要的是矽谷的誕生，不過這件事與1952年貝爾實驗室的技術轉移沒有直接關係，反而又牽涉到蕭克萊身上了，後面會再詳述。……(待續)

「第十四章：電子工業起步」
＜分享技術 ( 4 )＞……續上
1953年電晶體工業開始起步，但是因為生產的良率低，每一枚電晶體要賣到20美元，而一只真空三極管當時只要1、2美元。不過電晶體的能量消耗低、壽命長、體積小，這些性能在很多軍事應用方面非常重要，價錢反而是次要的。當時韓戰剛結束，冷戰不停升級，武器系統的性能快速提升，對尖端電子元件的需求量極大，於是電晶體開始在軍用無線電、雷達及電腦中取代真空三極管的地位。軍事工業的需求，維持著電晶體工業早期的緩步發展及利潤空間。……( 完 )

「第十四章：電子工業起步」
＜矽晶登台 ( 1 )＞
1954年有兩項重要的技術革新，使得電晶體生產成本大幅降低，同時擴大了應用範圍。
第一項是貝爾實驗室發展了一種高溫氣態「雜質擴散」（impurity diffusion）技術，可很精確的把硼及磷原子擴散到純淨的鍺晶片中去，製成大面積、高性能的p-n接面。
隨著技術的進步，更可用兩步式的擴散技術生產接面電晶體。拉單晶生產接面電晶體時，每一根拉出來的單晶鍺柱中只能有一個p-n-p接面，所以成本很高。但如果把一根純淨的鍺柱橫切成很多片晶圓，再用擴散技術以及「光刻」（photolithography）及酸蝕技術，在每一片單晶鍺片上可製造出大量的電晶體，這個方法可以把成本降低數百倍，生產出來的電晶體性能也更均勻。擴散及光刻技術，很快就應用到電晶體生產線上去了。貝爾實驗室資深研究員皮爾森（Gerald Pearson）和他的團隊還發展了用在矽晶片上的擴散技術，製成了大面積的單晶矽太陽電池，能量轉換率在1954年就超過了6%，開啟了太陽能發電時代。
1954年電晶體技術的另一個巨大突破，和貝爾實驗室只有間接關連。……(待續)

「第十四章：電子工業起步」
＜矽晶登台 ( 2 )＞……續上
大家還記得吧？德儀是1952年參加電晶體技術轉移的中小企業之一。他們先用貝爾實驗室的技術開始生產電晶體，後來德儀的海格提希望，在這個基礎上可以發展出屬於自己的技術來。在他的領導下，德儀成立了一個專門的研究所來推動這個策略。技術創新的成敗在很大程度上取決於研究人員的素質，德儀非常著意物色最理想的人才。海格提眼光獨到，看中了貝爾實驗室的提爾。提爾是第一個製造出接面電晶體的人，對於電晶體材料及製造技術上的每一細節，無一不曉，是發展產品的首選人才。他本來就在德州長大，現在有機會回家鄉大展抱負，何樂不為？……(待續)

「第十四章：電子工業起步」
＜矽晶登台 ( 3 )＞……續上
提爾加入德儀後，很快改良了電晶體的生產方式，更重要的是，開始發展用矽晶來做電晶體的技術。當時電晶體都用鍺晶來做，因為鍺晶在處理上比較容易。鍺的熔點低，只有攝氏900多度，而矽要攝氏1400多度；很多在鍺上可做到的技術，如區域精煉，在矽上就不能用。但這些都是可以解決的技術問題，不是基本限制。
提爾在離開貝爾實驗室前，已對矽材料做了大量研究工作。用矽製成的電晶體，最大的優點是可在高溫（攝氏100度以上）運用，鍺電晶體到攝氏70度就沒有功能了，嚴重限制了應用範圍。同時矽是從沙中提煉出來的，用之不盡，成本比鍺便宜很多，且性能穩定、導熱度高、結構牢固。其實矽還有一個巨大的優勢，當時大家還不知曉，稍後將會在描述積體電路時再作分曉。……(待續)

「第十四章：電子工業起步」
＜矽晶登台 ( 4 )＞……續上
1954年，提爾在德儀用拉單晶方法製成了世界上第一枚矽電晶體。在一次科技會議上，當大家還在寄望將來有人可用矽製成電晶體時，輪到提爾發言了。在他的演說中，先示範了用鍺電晶體做成的聲音擴大機，當他把鍺電晶體放入沸熱的水杯時，擴大器中播出的音樂消失了。提爾從容的把鍺晶體換成他從口袋中拿出來的幾個德儀新研發的電晶體，再投入沸水中，這時擴音機的音樂照樣播放，未受影響。在眾人的鼓掌聲中，他向大家宣布德儀已突破性的發展出矽電晶體。就這樣，提爾戲劇化的迎來了以矽為主體的電子時代，也為德儀在半導體工業界領先的地位跨出了一大步。……(完)

「第十四章：電子工業起步」
＜初試啼聲 ( 1 )＞
隨著接面電晶體概念的建立，再加上拉單晶、區域精煉及氣態擴散等技術的發展，電晶體工業的發展走上了康莊大道——產品種類愈來愈多，性能更佳而價錢不斷降低。太空及軍事的市場有限，產品更新率又低，電晶體銷量如果要有重大突破，有兩個廣大的市場可拓展：一個是電腦，當時已在高速發展中，另一個更大的潛在市場，是用電晶體來取代消費電子產品中的真空三極管，同時發揮電晶體的特性，來提升新產品的功能。海格提首先意識到這個想法，認為收音機是消費電子產品的最佳切入點。他的計畫是用電晶體來發展小得可以放在口袋裡的收音機，再用小型電池作為電源。……(待續)

「第十四章：電子工業起步」
＜初試啼聲 ( 2 )＞……續上
當時RCA及幾家主要的收音機公司，對電晶體的價格及性能均抱懷疑態度，沒有興趣和德儀合作。德儀最後找到了一家名叫IDEA的中型收音機公司，一起開發並生產了第一架為消費者設計的口袋型電晶體收音機，命名為Regency-TR1。整台收音機中，用了4枚德儀生產的鍺電晶體，每台售價49. 95美元，相當於今日的600美元，德儀認為這是市場上可接納的最高價位。新產品在1954年聖誕節假期推出，雖然昂貴，但供不應求。IBM總裁買了300台，贈給公司中最出色的職員，勉勵大家說：「德州的一家小公司可以發展出這麼優秀的產品，我們也一定能發展出全電晶體的高性能電腦！」
其他公司步德儀後塵，也陸續推出了用電晶體做成的微型助聽器、桌上型計算機等產品。社會大眾對電晶體開始有了直接的接觸。和真空管做的產品比較起來，電晶體發熱少、體積小、可靠、輕巧，得到消費者普遍的喜愛。唯一的缺點就是價錢太貴。德儀的TR-1電晶體收音機雖然在市場上很受歡迎，但公司不賺錢。管理階層覺得這種消費電子產品利潤低，推銷管道複雜，不能確定業務方向是否正確。德儀當時每枚電晶體供應給軍事用途可賣16美元，所以4枚電晶體就可賣64美元，比整台收音機價錢還高。後來電晶體生產成本雖降到每枚2.5美元，但收音機的利潤仍很低，有些得不償失。……(待續)

「第十四章：電子工業起步」
＜初試啼聲 ( 3 )＞……續上
德儀傳統習慣於高利潤、專門性的高檔軍事及工業用電子儀器，與終端消費電子產品市場大、競爭者多、利潤低的營業哲理背道而馳。要兩方面都成功，公司必須要有雙面性，好像人患有精神分裂症一樣，難於兼得。日後德儀不斷嘗試進入消費電子終端產品市場，總的來說是不成功的。在美國，很多大型高科技航太軍事公司都嘗試過這種策略，成功的例子極少。……(完)

「第十四章：電子工業起步」
＜日本先驅 ( 1 )＞
在1952年貝爾實驗室最後一次轉移電晶體技術時，有一家叫TTK的日本小公司，也繳了授權費來學電晶體技術。這家公司的兩個年輕創始人，名叫盛田昭夫（Akio Morita）及井深大（Masaru Ibuka）。井深大是一位出色的產品設計工程師；盛田昭夫也是學電機 出身，並且極有創新靈氣。
盛田昭夫家族在名古屋擁有馳名的清酒釀酒坊，已經營了十四代。盛田昭夫從十三歲開始就給培養成接班人，所以從小就很有生意頭腦，而且思想非常「西化」。長大後，盛田昭夫的主要興趣在電子技術上。1944年，盛田昭夫與井深大兩人在日本海軍服役時相識。戰後的1946年，兩個年輕人在東京的戰爭廢墟中一起成立了TTK，發展收音機和錄音機產品。兩年後，公司成功開發了一台小型錄音機，建立起專門的市場，不過兩人一直思考著在生意上怎樣可以有所突破。……(待續)

「第十四章：電子工業起步」
＜日本先驅 ( 2 )＞……續上
盛田昭夫從1948年開始，就一直留意貝爾實驗室發展的電晶體技術，認為對TTK的發展前途可能有影響。當1952年貝爾實驗室決定轉移電晶體技術時，盛田昭夫做了一個果敢的決策，成為亞洲唯一得到電晶體授權的公司。在接收技術時，盛田昭夫是第一次踏足美國，一切事物都是那麼新鮮，充滿了機遇和挑戰。他回日本後，TTK很快就開始生產鍺電晶體，但銷量並不理想，因為日本當時沒有電腦及軍用電子工業，美國電晶體工業早期是依靠這兩個市場支撐的。
盛田昭夫在1954年底看到德儀的Regency-TR1電晶體收音機，覺得可能是一個極大的商機，因為TTK已能生產電晶體，而微型收音機及錄音機的設計更是公司的核心技術。在1955年夏天，盛田昭夫又親身來美國，做進一步的市場調查，結論是電晶體收音機市場廣大，用日本的製造成本來算，利潤空間很大，結論和德儀相反。不過如果想成功，就必須一往直前，背水一戰，全力投入精力及資本，確保產品的性能、品質和成本。……(待續)

「第十四章：電子工業起步」
＜日本先驅 ( 3 )＞……續上
在全方位推出新產品之前，盛田昭夫非常有前瞻性的顧慮到品牌的重要性，他充分感覺到，若要把公司的品牌成功推廣全世界，TTK這個招牌是不適宜的，當時「日本製造」代表的是便宜的低檔貨。盛田昭夫和井深大兩人商量後，認為公司需要一個短而易讀的英文名字，這個名字就是Sony！
Sonus是拉丁文「聲音」的意思，同時Sonny是當年美國對年輕人的一種暱稱，充滿時代感。Sony在1957年推出了無論是外觀或內在設計，都和Regency-TR1極相似的口袋型電晶體收音機，單價只要美金29元，結果這個產品席捲全球，使Sony成為日本戰後新興電子工業的龍頭之一。在歷史上，很多電子產品都是先由美國公司發展，然後由亞洲公司取而代之，發揚光大。這個模式屢次重複，自有原因，我們後面會再探討。……(待續)

「第十四章：電子工業起步」
＜日本先驅 ( 4 )＞……續上
1956年，AT&T成功的完成了橫貫大西洋的電話電纜，在此之前都要用無線電技術。海底電纜可同時接通36條電話線。跨大西洋的電話電纜比電報電纜晚了幾乎一百年，主要原因是電話是類比訊號，在長矩離傳播過程中需要多個訊號重複站，要用高性能放大器。真空三極管可靠度低，不適合海底環境。不過令人驚奇的是，1956年完成的第一條跨大西洋電話電纜，重複站用的竟然是真空三極管！要到1958年，三極管才換成電晶體。
1956年，巴丁、布拉頓及蕭克萊三人共同得到諾貝爾物理獎。在發明過程中，巴丁及布拉頓第一次證明了三極體的可能性。蕭克萊發展了最重要的元件及理論。電晶體的發展包含著無數人的貢獻，在這三人背後，有凱利的遠見及支持，以及一群在多個領域表現出色的專家，和貝爾實驗室提供的優質研究設施及創新精神。在這段時間中，歐亞各國正在戰爭廢墟上重建，無暇也無力和美國競爭。貝爾實驗室的獨特運作模式，清晰而又集中的研究目標，及無可匹敵的技術能力與資源，開拓了電子工業的新方向，在人類駕馭電子的路途上跨越了一座極大的山峰。……(完)

「第十五章：矽谷與晶片」
從1954年開始電晶體工業正式起步了，前途無限光明。蕭克萊感覺到半導體基礎研究的創新高潮已過，下一步是整個工業的啟動了。在1954年他已四十四歲，正經歷中年危機，人生觀產生了巨大改變，對他來說科學研究和學術界的名聲已不是那麼重要。他把MG跑車換了高雅的Jaguar轎車。
蕭克萊對未來還未定方向，他覺得在貝爾實驗室已沒有太大意義，在這裡，一個專利發明人只能拿象徵性的一美元獎金；想發財是不可能的。他在管理方面又不擅長，無法在管理階層中晉升。1954年秋天，他到加州理工學院嘗試了四個月的客座教授生涯，結果覺得索然無味，他又去國防部做顧問，結果亦非他所喜。
他想要名利雙收，名已有了，利則還沒有。他已不希罕發表學術論文，只想自己的名字經常出現在《華爾街日報》上。他開始思考自己出來創業，發展電晶體產品。要創業，第一步必須尋找投資者。蕭克萊的名聲遠播，大家對他都有敬意，但洛克菲勒等很多可能投資的人，跟他深談之後都打了退堂鼓。最後蕭克萊想到了他在加州理工學院讀大學時的朋友貝克曼（Arnold Beckman）。

「第十五章：矽谷與晶片」
＜克萊與「八叛徒」( 1 )＞
貝克曼是化學博士，曾留任加州理工學院當教授。他有位朋友在南加州擁有「香吉士」（Sunkist）檸檬果園，在搾汁時需要不停準確量度果汁的酸性，他請求貝克曼幫忙，為此貝克曼發明了一個測量液體酸鹼性的電子儀器。貝克曼就憑著這個產品白手起家，成功創造了貝克曼儀器公司，專提供用在化學、光學及生物醫學研究上所需的儀器，在1955年時銷售額已達兩千萬美元。
貝克曼是個誠實的謙謙君子，對高科技有所偏愛。他久經考慮後決定投資一百萬美元，設立蕭克萊電晶體實驗室，專門生產用擴散技術為基礎的矽電晶體產品。貝克曼希望把新公司設立在南加州，鄰近貝克曼的大本營；但蕭克萊屬意北加州舊金山南面的柏羅阿多。他從小從那裡長大，氣候宜人，鄰近又有史丹福大學及加州大學柏克萊分校，易於接觸到世界各地最新的科技動向。史丹福大學的工學院院長突曼（Frederick Terman）更是鼎力支持。最後貝克曼同意了。這個決定促成了「矽谷」的誕生。…… (待續)

「第十五章：矽谷與晶片」
＜克萊與「八叛徒」( 2 )＞……續上
在1955年蕭克萊半導體實驗室成立，開始招攬人才加盟。讓蕭克萊很失望的是，舊日在貝爾實驗室的同僚們一個也不來。大家知道蕭克萊為人極難相處，有選擇的話大家都敬而遠之。沒有辦法蕭克萊只好去其他公司及各所一流大學中去找年輕人。
在當時蕭克萊的名聲如日中天，年輕人都以有機會參加蕭克萊實驗室為榮，所以蕭克萊很快就網羅了一群擁有專業訓練、充滿活力的年輕人，大家從全國各地搬到北加州來加盟，其中包括麻省理工物理博士諾宜斯（Robert Noyce）和加州理工的化學博士摩爾（Gordon Moore）。大家興奮的投入了創業熱忱中。第二年蕭克萊得到了諾貝爾物理獎，風頭之健，一時無雙。
可惜蕭克萊電晶體實驗室的好景不長。他在物理研究上成績超群，但在處理生意及人事管理上，卻是糟糕透頂。平常專橫獨斷，蠻不講理，疑心病又極重，甚至對自己員工也要用測謊機。更可嘆的是他對市場及產品定位毫無感覺。公司開始不久，他就把研究產品的重點轉移到另一個自己發明的技術上去。這個技術要用四層p-n的結構，遠較電晶體複雜。這個新元件基本上是一個電子控制的開關，而且開關之後會留在原位，不耗能量，理論上適用於電話的中央轉換站。這個應用是1937年蕭克萊第一天到貝爾實驗室上班時，凱利要他牢記的目標。……　(待續)

「第十五章：矽谷與晶片」
＜克萊與「八叛徒」( 3 )＞……續上
諾宜斯及摩爾等人知道這個新技術生產困難，市場狹小，勸蕭克萊不要去做，還是集中資源發展矽電晶體產品比較好，但是蕭克萊一意孤行，認為德儀已在矽電晶體技術上領先，跟在別人後面做沒有意思，產品上必須另擘新徑。同時他對經濟情況毫無興趣，公司財務不斷惡化，他毫不動容。
在這情形下，諾宜斯及摩爾這些年輕人忍無可忍，決定瞞著蕭克萊集體越級去和貝克曼直接面談，前後一共談了四次。這批年輕人共有八人，當時都是二、三十歲的人。他們向貝克曼建議讓蕭克萊去大學裡當教授或做顧問，公司再請一個專職的業務經理來管理，技術及產品的發展可由他們八人負責。
其實貝克曼對公司中這些事情也瞭解，充分同情他們的想法，但他對蕭克萊有諾言在先，不想違背，不像當年摩根在GE一腳踢開愛迪生那樣。蕭克萊知道此事後，氣得面如白紙，痛心自己聘請並發掘出來的八人，不單不能感恩圖報，更是背叛了他，直呼他們為「八名叛徒」。雖然蕭克萊太太後來否認他曾用過這個詞彙，但這個稱號一直傳了下來。經此一役貝克曼雖想繼續調停，但裂痕已太大，無可彌補。…… (待續)