DPZ - 電的旅程

「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)

「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)

「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)

「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)

「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)

「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)

「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)

「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)

「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。