半导体行业孕育之路 友情与背叛系出同源

　　那么对半导体及相关技术的发展，你知道多少？孕育了半导体行业的发展的“硅谷第一人”肖克利，背有“八叛逆”之名的人是什么下场......下面，让OFweek电子工程网小编通过时间轴来串通一下，帮你更清晰的了解半导体的发展吧！

　　百年积累 十年成就

　　从18世纪30年代，到19世纪40年代中间走过了110年，完成了第一次工业革命和第二次电气革命，并经过了第一次世界大战。期间半导体行业并未有较大发展，那么为何在这绵延百年的时间中没能完成从1945年到1957年十年时间久完成的跨越呢？或者更应该说，为什么能在十年间就迅速发展并集合完成了100年时间都没完成的积累？

　　1833年，英国巴拉迪最先发现硫化银的电阻随着温度的变化情况不同于一般金属，一般情况下，金属的电阻随温度升高而增加，但巴拉迪发现硫化银材料的电阻是随着温度的上升而降低。1839年法国的贝克莱尔发现半导体和电解质接触形成的结，在光照下会产生一个电压，这就是后来人们熟知的光生伏特效应。在1874年，德国的布劳恩观察到某些硫化物的电导与所加电场的方向有关，即它的导电有方向性，在它两端加一个正向电压，它是导通的；如果把电压极性反过来，它就不导电，这就是半导体的整流效应。1873年，英国的史密斯发现硒晶体材料在光照下电导增加的光电导效应，这是半导体又一个特有的性质。

　　半导体的这四个效应虽在1880年以前就先后被发现了，但半导体这个名词大概到1911年才被考尼白格和维斯首次使用。而第一个有实验结果的放大器是1938年，由波欧(Robert Pohl)与赫希(Rudolf Hilsch)所做的，使用的是溴化钾晶体与钨丝做成的闸极，尽管其操作频率只有一赫兹，并无实际用途，却证明了类似真空管的固态三端子元件的实用性。总结出半导体的四个特性一直到1947年12月才由贝尔实验室完成。

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     贝尔实验室与威廉·肖克利

　　我们不难看到，在半导体快速发展的时间，它的初期正好越过了另外一件全球性大事——第二次世界大战。正是由于军事的需要，在经过100多年的孕育之后，半导体行业被催生而出。

　　二次大战后，美国的贝尔实验室(Bell Lab)，决定要进行一个半导体方面的计画，目标自然是想做出固态放大器，它们在1945年7月，成立了固态物理的研究部门，经理是肖克利(William Shockley)与摩根(Stanley Morgan)。

　　威廉·肖克利(William Shockley)，美国物理学家，美国艺术与科学学院、电气与电子工程师协会高级会员，曾获利布曼奖、巴克利奖、康斯托克奖、霍利奖章。

　　1910年2月13日，肖克莱出生于英国伦敦。1932年获加利福尼亚理工学院学士学位，1936年获马萨诸塞州理工学院博士学位。1936～1942年在贝尔实验室工作，1942～1945年在美国海军反潜作战研究小组任职，1945～1954年任贝尔实验室固体物理研究所主任，1954～1955年任晶体管物理学研究主任。1958～1960年任肖克莱晶体管公司经理。1960～1965年在克莱韦特晶体管公司肖克莱晶体管部任顾问。1965～1975年任加利福尼亚理工学院客座教授、斯坦福大学工程科学与应用科学教授。

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     1947年11月17日，巴丁与布莱登(Walter Brattain)在矽表面滴上水滴，用涂了蜡的钨丝与矽接触，再加上一伏特的电压，发现流经接点的电流增加了！

　　12月16日，布莱登用一块三角形塑胶，在塑胶角上贴上金箔，然後用刀片切开一条细缝，形成了两个距离很近的电极，其中，加正电压的称为射极 (emitter)，负电压的称为集极 (collector)，塑胶下方接触的锗晶体就是基极 (base)，构成第一个点接触晶体管 (point contact transistor)。

　　12月23日，他们更进一步使用点接触晶体管制作出一个语音放大器，该日因而成为晶体管正式发明的重大日子。

　　在肖克莱理论的指导下，巴丁、布拉顿发明世界上第一只点接触型晶体管。1948年6月贝尔实验室报道了这一发明，并申请了专利。但是美国专利局认为在此研究中，肖克莱并没有重大作用，就从这项专利的发明人名单中把他去掉了。面对这一有关名利的事情，肖克莱既没有抱怨，也没有泄气，而是以对科学执着的精神，满腔热情地继续他的半导体研究工作。1949年肖克莱提出了结型晶体管理论，1950年贝尔实验室研制出了第一只结型晶体管。与点接触晶体管相比，它具有更显着的优越性，是晶体管真正的鼻祖。因为发明晶体管的巨大贡献，肖克莱、巴丁、布拉顿共同获得了1956年度诺贝尔物理学奖。

　　在点接触晶体管发明整整一个月后，肖克利想到使用p-n接面来制作接面晶体管 (junction transistor) 的方法，在肖克利的构想中，使用半导体两边的n型层来取代点接触晶体管的金属针，藉由调节中间p型层的电压，就能调控电子或电洞的流动，这是一种进步很多的晶体管，也称为双极型晶体管 (bipolar transistor)，但以当时的技术，还无法实际制作出来。

　　工业界在1950年代为了生产晶体管碰到许多困难。1951年，西方电器公司（Western Electric）开始生产商用的锗接点晶体管，1952年4月，西方电器、雷神(Raytheon)、美国无线电(RCA) 与奇异(GE)等公司，则生产出商用的双极型晶体管。但直到1954年5月，第一颗以矽做成的晶体管才由美国德州仪器公司(Texas Instruments)开发成功；约在同时，利用气体扩散来把杂质掺入半导体的技术也由贝尔实验室与奇异公司研发出来；

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    仙童之后 才散天下

　　1955年，成就了“本世纪最伟大发明”的“晶体管之父”肖克利（W.Shockley）博士，离开贝尔实验室返回故乡圣克拉拉，创建“肖克利半导体实验室”。1956年1月，肖克利被授予诺贝尔物理奖。同年罗伯特·诺伊斯（N. Noyce）、摩尔（R.Moore）、布兰克（J.Blank）、克莱尔（E.Kliner）、赫尔尼（J.Hoerni）、拉斯特（J.Last）、罗伯茨（S.Roberts）和格里尼克（V.Grinich）受雇与肖克利实验室（记住这几个家伙，“八个天才的叛逆”），并准备大干一场。

　　然而生活就是生活，它的魅力在于：你永远不知道下一秒钟会发生什么！相对于他在科技上的天赋，肖克利在人际关系的处理上简直惨不忍睹，他曾说，在10个人中就有一个是精神病人。所以，现在有两个精神病患者在为他工作。为这个原因，他要求所有雇员去接受心理测验。而因此，这个聚集了众多英才的实验室在之后的一年里寸功未建，并已崩分离析！在1960年时肖克利半导体实验室被克利维特公司收购。

　　“八叛逆”找到了一家地处美国纽约的摄影器材公司来支持他们创业，这家公司名称为Fairchild，音译“费尔柴尔德”，但通常意译为“仙童”。已经60多岁的费尔柴尔德先生仅仅提供了3600美元的种子基金， 要求他们开发和生产商业半导体器件， 并享有两年的购买特权。于是，“八叛逆”创办的企业被正式命名为仙童半导体公司，“仙童”之首自然是诺依斯。

　　1957年10月，仙童半导体公司仍然在硅谷嘹望山查尔斯顿路租下一间小屋，距离肖克利实验室和距离当初惠普公司的汽车库差不多远。“仙童”们商议要制造一种双扩散基型晶体管，以便用硅来取代传统的锗材料，这是他们在肖克利实验室尚未完成却又不受肖克利重视的项目。1958年，仙童公司Robert Noyce与德仪公司基尔比间隔数月分别发明了集成电路，开创了世界微电子学的历史。

　　1958年1月，IBM公司给了他们第一张订单，订购100个硅晶体管，用于该公司电脑的存储器。 到1958年底，“八叛逆”的小小公司已经拥有50万销售额和100名员工，依靠技术创新优势，一举成为硅谷成长最快的公司。[page]

    集成电路之争与摩尔定律

　　扩散、掩模、照相、光刻……，整个过程叫做平面处理技术，它标志着硅晶体管批量生产的一大飞跃：用这种方法既然能做一个晶体管，为什么不能做它几十个、几百个，乃至成千上万呢？1959年1月23日，诺依斯在日记里详细地记录了这一闪光的设想。

　　1959年2月，德克萨斯仪器公司（TI）工程师基尔比（J.kilby）申请第一个集成电路发明专利的消息传来，诺依斯十分震惊。1959年7月30日，他们也向美国专利局申请了专利。为争夺集成电路的发明权，两家公司开始旷日持久的争执。1966年，基尔比和诺依斯同时被富兰克林学会授予巴兰丁奖章，基尔比被誉为“第一块集成电路的发明家”而诺依斯被誉为“提出了适合于工业生产的集成电路理论”的人。1969年，法院最后的判决下达，也从法律上实际承认了集成电路是一项同时的发明。

　　1960年，母公司费尔柴尔德摄影器材公司以300万美元购买其股权。1964年，仙童半导体公司创始人之一摩尔博士，以三页纸的短小篇幅，发表了一个奇特的定律。摩尔天才地预言说道，集成电路上能被集成的晶体管数目，将会以每18个月翻一番的速度稳定增长，并在今后数十年内保持着这种势头。摩尔所作的这个预言，因后来集成电路的发展而得以证明，并在较长时期保持了它的有效性，被人誉为“摩尔定律”，成为新兴电子电脑产业的“第一定律”。

　　到1967年，公司营业额已接近2亿美元，在当时可以说是天文数字。在这一时期，母公司总经理不断把利润转移到东海岸，去支持费尔柴尔德摄影器材公司的盈利水平。目睹母公司的不公平，“八叛逆”中的赫尔尼、罗伯茨和克莱尔首先负气出走，成立了阿内尔科公司。随后，“八叛逆”另一成员格拉斯也带着几个人脱离仙童创办西格奈蒂克斯半导体公司。从此，纷纷涌进仙童的大批人才精英，又纷纷出走自行创业。

　　前CEO查尔斯·斯波克（C.Sporck）受雇并担任美国国家半导体（NSC）CEO，把NSC从康涅狄格州迁到了硅谷，使它从一家亏损企业快速成长为全球第6大半导体厂商。NSC于1959年5月27日由数名斯派里公司（Sperry Rand Corporation）的工程师创立，在1987年收购仙童半导体公司，1997年收购Cyrix。2011年4月4日，德州仪器宣布以65亿美元收购美国国家半导体，两家公司与2011年9月23日正式合并。销售部主任杰里·桑德斯（J.Sanders）带着7位仙童员工创办高级微型仪器公司（AMD）。1968年“八叛逆”中的最后两位诺依斯和摩尔，也带着格鲁夫（A. Grove）脱离仙童公司自立门户，于同年7月16日，创办英特尔（Intel）。

　　至此，半导体产业彻底完成了从实验室走向市场的历程。而最初的科学者们奠定了半导体和集成电路的基础，在之后半导体的发展中出现了一个个如今仍掌控着一地，甚或者一国科技命脉的企业，莫不从中汲取给养。