回顾历史——晶体管诞生60周年

    在半导体产业迅猛发展的今天，让我们一起来阅读这段60年前的历史…... 

    LSI 热烈庆祝晶体管诞生 60 周年

    60年前的1947年12月，3 名贝尔试验室的科学家共同发明了晶体管，从而开辟了现代电子时代，包括当今的LSI在内的全球性产业也由此诞生。 
 
                   
 
                            1947年的晶体管 

    自此人们与晶体管之间的联系日益紧密，这源于 1951 年晶体管首次在LSI位于宾夕法尼亚州Allentown联合大道 (Union Boulevard) 的原西方电子厂进行常规生产。西方电子 (Western Electric) 当时是一家集办公室、实验室、工厂于一体的公司。西方电子和贝尔实验室都是AT&T（贝尔系统）的一部分。

    由于在纽约的电子管市场不够大，也不够成熟，难以满足日新月异的技术需求，西方电子决定在1946年将公司业务扩展到宾西法尼亚州的Lehigh Valley，并于1947年的晚些时候在Allentown正式投入量产。当第一条晶体管生产线于1951年建成后，一场从电子管技术到固态技术的再培训计划也随之开始。1952年晶体管首次成功应用于电话网络。

    IOTATRON?

    每一项新发明都需要一个名称，贝尔实验室想了好几个，什么“半导体三极真空管”、“固态三极真空管”、 “表面状态三极真空管”、“晶体三极真空管”、“Iotatron”等。但最终John Pierce提出并采用了“晶体管”一词。 

    Pierce 回忆说：“我之所以提出这个名字，着重考虑了该器件是做什么的。那时，它本应该是电子管的复制品。电子管有跨导，晶体管就应该有跨阻” 此外，这个器件的名称应当与变阻器、电热调节器等其它器件名称相匹配。于是我建议采用“晶体管”这个名字。

    这一重要的周年庆典日前在加利福尼亚州和宾西法尼亚州隆重举行。

    鉴于Allentown市与晶体管之间的联系，市长 Ed Pawlowski发表声明，将今年的12月16日，星期天（也就是晶体管诞生60周年纪念日）命名为 “Allentown市晶体管日”。

    另外，LSI 将首枚晶体管的副本捐赠给坐落于加州Mountain View市的计算机历史博物馆(CHM)，在这里存放着信息时代各种具有历史意义的纪念物及名人故事。这个博物馆是世界上与计算机历史相关的物品、软件、文档、动态及动态影像和名人故事的最大最重要的收藏地。

    昨日的历史激励着今日的无限创新。

    LSI的首席执行官Abhi Talwalkar说：“人们常说，我们今天之所以能够取得如此辉煌的成就，是因为我们站在前辈巨人的肩膀上。在我们庆祝晶体管，这一20世纪无疑最重要的发明诞生之际这句话尤其适合。 幸运的是，发明晶体管的创新精神今天仍然像过去一样绽放着进取的光芒。”

    计算机历史博物馆的首席执行官John O’Toole补充说：“没有晶体管这个现代微电子技术的基本构建块，就不会有今天计算机产业的蓬勃发展。”

    晶体管的重要性起初不被理解。贝尔实验室名誉总裁 Ian M. Ross 在一篇 IEEE 文章中写道晶体管的发明“使我们的社会发生了伟大变革，这场变革的深远意义不亚于钢铁的发现、蒸汽机的发明以及英国工业革命。” 

                      
John Bardeen（左）、William Shockley（坐）和 Walter Brattain（右）共同发明了晶体管。

    晶体管的发明工作始于新泽西的默里山，在这里科学家们正在寻找电子管的替代品。电子管虽然能够放大音乐和语音，并使长途通话在 20 世纪上半叶成为现实，但问题在于电子管功耗大，产生的热量过多，且极易烧坏。 

    如图所示，正在探索新的解决方案的科学家——固态物理学理论家 William Shockley、实验物理学家 Walter Brattain 以及理论物理学家 John Bardeen。

  
    Bardeen 和 Brattain 过去一直在对半导体的性质进行研究。结合他们的专业技术，Bardeen 和 Brattain对另一种半导体材料锗进行了实验。锗是一种具有金属光泽、金刚石型晶体结构的灰白色物质。晶体管是在一次试验中偶然发现的，当时 Brattain 正在观察与两条相距千分之二英寸的电线接触的锗晶体可以产生放大效果。

    使用硅材料的技术被开发之前，锗在晶体管发展的初始几年一直被用作半导体材料。硅的储量更为丰富，是一种更耐用的半导体材料。 

                           
图为 20 世纪 50 年代，在西方电子的Allentown工作间，一名员工正在使用高精度天平称量成品晶体管

    上述提到的三位发明家共同获得了 1956 年的诺贝尔物理学奖。后来，Bardeen被聘请为伊利诺斯大学 (University of Illinois) 的教授；Brattain在华盛顿沃拉沃拉市的惠特曼学院(Whitman College)、哈佛大学(Harvard University)、明尼苏达大学(University of Minnesota)和华盛顿大学 (University of Washington) 做起讲师；而 Shockley 在担任斯坦福大学 (Stanford University)电气工程学院的教授的同时还成立了 Shockley 半导体实验室（贝克曼仪器有限公司的一部分），为硅谷及电子产业的诞生做出了杰出的贡献。集成电路的发明者、英特尔公司的创始人等后起之秀都曾在 Shockley 半导体实验室工作过。

    同时，他们发明的晶体管继续以或微小或巨大的方式改变着整个世界。

    1954 年，随着第一台晶体管无线电的售出，晶体管成为大众文化的一部分，这是为晶体管发明者们所称道的一个发展。

    直到 20 世纪50年代后期，晶体管成为了电子电话转接系统的一个不可分割的组成部分，也成为便携式收音机、计算机和雷达等其它重要产品和服务的关键组件。

                          
                                晶体管发展历程 

    随着半导体技术的不断发展，晶体管的运行速度更快，可靠性更高，成本也更低。1959 年，随着能够将大量的晶体管及其它电子器件集成到一块硅片上的集成电路的发明，晶体管取得了新的突破。 

    这些微芯片不仅使得晶体管的创新达到了新的高度，而且还推动了信息时代的发展。

    自晶体管发明以来，其尺寸不断缩小，到现在，60亿（相当于目前全球人口数量）枚晶体管所占面积不过仅为一张信用卡的大小而已。

                         
                  2007年12月16日成为Allentown市晶体管日