DPZ - 電的旅程

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回復: DPZ - 電的旅程

發表 由 Admin 于 周日 2月 09, 2014 8:58 am

「結語 ( 10 )」……續上
真空三極管是控制電子最基本的工具,可以用來放大微弱的訊號,解決了「類比型」技術最重要的瓶頸問題;同時也可用作由電子控制的高速「開關」,這是所有「數位型」技術的根本。真空三極管的功能在各種聰敏的電路應用中,發揮了很多獨特的性能,包括AT&T用來做高效率的訊號放大器,成功促成了橫貫北美洲的長途電話線;阿姆斯壯的振盪電路,產生了頻率純淨而又有持續性的高頻電磁波,導致了無線電收音機的誕生。猶他州鄉下小子法斯沃及白俄移民曹利金,聰敏的應用CRT及三極管發展出了電視機。沙諾夫的遠見,奠定了收音機及電視機的長遠發展及廣播媒體的誕生。
二次世界大戰催生了雷達、無線電導航等技術,為人類提供了千里眼、順風耳。在發展高速運算的計算機時,由於大規模的應用真空三極管,使得計算機的功能及應用範圍得到極大的昇華,奠定了現代電腦技術的根基。…… (待續)

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發表 由 Admin 于 周日 2月 09, 2014 8:58 am

「結語 ( 11 )」……續上
真空三極管的角色好像是一個「先行者」,促成了收音機、電視機、電腦等新功能的誕生。但是本身有各種先天限制,不能再把這些重要的應用再推前一步。貝爾實驗室的凱利在1936年看清了形勢,準確的把資源投入發展固態三極體的方向。經過無數傑出人才從各個技術層面做出的巨大努力,巴丁及布拉頓在1947年12月第一次證明了三極體的可行性。蕭克萊很快的發明了更可靠的接面電晶體,並發展了一套完整的半導體元件物理理論,一直沿用到今日。…… (待續)

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發表 由 Admin 于 周日 2月 09, 2014 8:58 am

「結語 ( 12 )」……續上
電晶體的成功,把電子工業帶上了康莊大道。蕭克萊當年要回家鄉創業的決定,促成了矽谷的誕生,而「八叛徒」的行徑及快捷半導體的獨特情況,導致了電子技術有效的發展及散佈。何尼的平面製程技術,奠定了現代半導體晶片技術的基礎,積體電路不過是平面製程的延伸。
自1962年以來,晶片技術沿著摩爾定律,用指數增長的速度高速發展,延續了五十年,直到今日。無數的聰敏才智之士,在這個過程中做出了各種各樣的貢獻,也為很多人創造了龐大的財富。今天的晶片技術已可把整部高功能的電腦放入一枚小小的晶片中,系統單晶片成了無數智慧型電子產品的「引擎」,改變了整個產業鏈及產品發展的流程。……(待續)

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發表 由 Admin 于 周日 2月 09, 2014 8:58 am

「結語 ( 13 )」……續上
在電子科技的高速發展過程中,半導體晶片技術是主導,但並不是唯一的重要技術。其他如LED、光纖通訊、液晶顯像及硬碟儲存器等技術,也突飛猛進,發展的速度可媲美或更超越半導體的摩爾定律。在過去四十年中,無論是電腦晶片處理資訊的功能、光纖通訊傳遞資訊的速度或硬碟的資訊容量,都增加了超過一百萬倍,促成了高性能及普及化的個人電腦、網際網路及智慧型手機等產品,迎來了今日的資訊時代。在各種元件「模組化」的過程中,把各種元件組合成最成功的產品,可以產生最大的利潤,蘋果電腦的iPhone是一個成功的例子,在小小的包裝中,綜合了電子工業兩百年發展的精華。…… (待續)

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發表 由 Admin 于 周日 2月 09, 2014 8:59 am

「結語 ( 14 )」……續上
在這段歷史中,整個技術發展過程像是走過一座又一座的迷宮。有些迷宮是沒有出路的,很多人一生的功夫都浪費在沒有結果的研究中;也有人找到了迷宮出口,但卻是一個錯誤的出口,誤入歧途,這種例子很多。有人找到了正確的出口,又把通道做了記號,跟在後面的人就把通道加寬、填平,再後面的人可長驅直駛而過。對這些後人來說,這個迷宮已不再存在。他們將面對下一個迷宮。就這樣人類把技術發展的路程愈推愈遠,知識與經驗不斷的積累,繼續傳遞下去。…… (待續)

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發表 由 Admin 于 周日 2月 09, 2014 8:59 am

「結語 ( 15 )」……續上
技術攻關的另一個比喻,可用摧毀一座堅固巨大的水壩來形容。開始時無法突破。在1939年蕭克萊第一次用氧化亞銅做場效電晶體時,實驗徹底失敗,下一步該如何走,根本毫無頭緒。當時無論在理論、材料或工藝上,根本不具備所需要的各種知識,技術問題就像大水壩一樣,無法撼動。
但在以後十年中,隨著知識及工藝一點一滴的累積,開始有了頭緒。新的知識慢慢侵蝕著水壩的結構。巴丁和布拉頓的示範,使得水壩開始漏水;接面電晶體及半導體元件理論的發展,使巨壩出現裂痕;積體電路問世時,整座大壩崩潰了。水庫中的積水排山倒海般的傾洩出來,這就是五十年來摩爾定律的情境了。可幸我們大家都是這大壩潰堤的受益者。…… (待續)

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發表 由 Admin 于 周日 2月 09, 2014 8:59 am

「結語 ( 16 )」……續上
一切發明都有其必然性,但一個人物或一個組織在某一情形下的所作所為,可影響事情發展的速度及方向。伏特的電池、德福雷斯特的真空三極管,以及蕭克萊、巴丁、布拉頓的電晶體,都是電子歷史上最重要的基本發明,觸發了其他技術的延伸。隨著技術的複雜性愈來愈深刻,近代發明中個人起的作用雖然仍存在,但重要性比例顯然減少。
在綜合研發的過程中,貝爾實驗室發揮了極大的作用,從真空三極管的改良,到電晶體的發明,再從光纖通訊技術的飛躍,到蜂巢式手機系統概念的創始,更不用說在資訊理論及各種訊號處理軟性技術上的貢獻了。貝爾實驗室在這個過程中所扮演的角色,值得我們深思。在發展其他新科技的過程中,怎樣創造貝爾實驗室這樣有效的機構呢?今日貝爾實驗室已式微,是不是傳遞了一個訊息,就是這一波巨大的電子技術發展浪潮已經到頂了呢?…… (待續)

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發表 由 Admin 于 周日 2月 09, 2014 8:59 am

「結語 ( 17 )」……續上
電子工業在高速發展中漸趨成熟,製造業的中心已東移到日本、韓國、台灣、新加坡及中國大陸,歐美的企業都把技術與管理力量集中在產品的定位及設計上,在價值鏈上把握著高利潤的環節。這種情形會慢慢改變。亞洲在手機、消費電子、電腦,甚至系統單晶片的硬體與軟體設計能力上,也在不斷增強。將來的關鍵是永不停歇的創新,掌握了未來的核心技術,就有更多的主宰權。
電子歷史從琥珀到黃沙(矽晶片及矽質光纖都是從沙中提煉出來的),已走了三千年,不過最重要的起點是1800年伏特發明電池,至今不過短短兩百又十年。在這段時間中,人類對電子的認識及應用能力,達到了空前的境界。無論從廣度或深度上看,這是整個人類進步史上最大的成就之一,不由得對人類的智慧產生無限的讚嘆。我們很幸運可以成為這個過程中的一小份子,也可享受到電子帶給我們生活上的一切方便及滿足。…… (完)

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發表 由 Admin 于 周日 2月 09, 2014 8:59 am

「讀後感」
電的旅程一書是我弟弟退休以後寫成的,在台灣出版,並榮獲2012年度最佳科學普及讀物獎,2013年該書在中國大陸出版,最近英文版也要上市了,此處借我Blog小小一角的地方,祝賀他的成功。不要說對年青人認識科學和電的知識有重要幫助,就是我這樣的關於工程的門外漢,通讀此書也覺得受益匪淺。
原始時代,人們從天上的雷電,認識到「電」的存在,但對於相關原理一無所知,心存驚畏而已。又從「靜電」及「磁石」的現象,對電及磁的現象充滿好奇,對電及磁的細究成了探索自然的重要一部份。
真正的突破來自法拉第,他發明了第一台人造的電池,提供了穩定的電流的裝置,並展開了一系列的實驗。他揭示了很多電及磁的基本物理現象,但他自己未能揭開基本原理的奧秘。直到麥克斯維爾發表了他的電磁理論,並用數學方程式表達了電、磁及電磁震動的內在規律,麥克斯維爾對電磁理論的貢獻,可以媲美牛頓對力學與加速度的研究。在法拉第及麥克斯維爾之後,電磁科技這座大廈打穩了基礎,從此實用的發明大量湧現,極大地改變了人類生存的環境,天然的化石能量轉化成電能,一瞬間可以傳送到千里之外,照亮黑夜 (電燈),驅動機器 (馬達),遠程通訊 (電報,電話),直到今天的全球定位,智能手機。
這個過程不僅有賴於發明家,也有賴於成功的企業管理人員。
自從工業革命以來,技術進步不止在電磁科學方面,在化學化工 (塑膠,各種合成材料),在基本材料 (各類金屬,合金),能源,在一切領域都突飛猛進,可以用來構建新發明的基本理論,基本材料都更完備,加上電腦的輔助,要發明一樣新產品可以說越來越容易,現在最缺的可能是新的構思,可以預見應用技術的革新跟新產品的湧現將如雨後春筍,就等著聰明及肯努力的年青人來開發了。

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