一百多年来，一条模拟狗一直在摆动它的数字尾巴。 试图扩大我们的感官功能-视觉，听觉，甚至某种意义上的触觉，导致工程师和科学家寻找电报，电话，无线电和雷达的最佳组件。 幸运的是，这些搜索找到了一种创建新型数字机器的方法。 我决定讲讲这种不断
提升的故事，在此期间，电信工程师为第一台数字计算机提供了源材料，有时甚至自己设计和创建了这些计算机。
但是到了1960年代，这种卓有成效的合作结束了，我的故事也随之而来。 数字晶体管的制造商不再需要研究电报，电话和无线电的世界，以寻找新的，经过改进的开关，因为晶体管本身提供了取之不尽，用之不竭的改进之源。 年复一年，他们挖得越来越深，总是寻找方法以指数方式提高速度并降低成本。
但是，如果晶体管的发明在
Bardin和Brettein的
工作中停止，那么这一切都不会发生。
慢启动
大众媒体对贝尔宣布晶体管的发明没有热情。 1948年7月1日，《纽约时报》在《广播新闻》摘要的底部摘了三段。 此外，此消息接after而来，显然是其他消息似乎更为重要：例如，一小时的广播节目“华尔兹时间”（Waltz Time）应当在NBC上出现。 事后看来，我们可能想笑，甚至骂不知名的作者-他们怎么可能不认识使世界颠倒的事件？
但是，回顾过去会扭曲感知，放大那些我们知道的意义的信号，尽管当时它们在一片混乱的海洋中迷失了。 1948年的晶体管与计算机的晶体管截然不同，如果您不决定打印这篇文章，则可以在其中一种晶体管上阅读本文。 它们之间的差异如此之大，以致于尽管名称相同，并且有连续的继承关系将它们连接起来，但即使不是相同的属，也应将它们视为不同的物种。 它们具有不同的成分，不同的结构，不同的功能原理，更不用说大小上的巨大差异。 仅由于不断的不断发明，巴丁和布雷丁建造的笨拙的装置才能改变世界和我们的生活。
实际上，只有一个接触点的锗晶体管并没有受到更多的关注。 他从电子管继承了一些缺陷。 当然，他比最紧凑的灯小得多。 没有热线意味着它产生的热量更少，消耗的能量更少，不会烧坏并且在使用前不需要加热。
但是，灰尘在接触表面上的积聚会导致故障，并消除了使用寿命更长的可能性。 他发出更大的声音； 仅在低功率和窄频率范围内工作； 在热，冷或潮湿的情况下被拒绝； 而且无法统一生产。 由同一个人以相同方式创建的多个晶体管将具有截然不同的电气特性。 所有这些伴随的成本是标准灯的八倍。
贝尔的实验室（和其他专利拥有者）直到1952年才解决了足以使单点接触式晶体管成为实用设备的生产难题，即使到那时，它们也没有特别普及到价格敏感度相对较低的助听器市场之外。电池寿命方面的优势超过了缺点。
但是，最初的尝试已经开始将晶体管变成更好更有用的产品。 实际上，它们早于公众了解其存在的那一刻就开始了。
肖克利的野心
1947年底，比尔·肖克利（Bill Shockley）激动不已地开始了前往芝加哥的旅行。 他对如何超越Bardin和Brettein最近发明的晶体管有模糊的想法，但是到目前为止，他没有机会开发它们。 因此，他没有在工作的各个阶段之间进行休息，而是在酒店度过了圣诞节和新年，并用他的想法填写了约20页的笔记本。 其中提出了一种新的晶体管建议，该晶体管由半导体三明治组成，即在两个n型块之间的p型锗片。
受到袖手旁观者的鼓舞，肖克利在返回穆雷·希尔（Murray Hill）时向巴丁（Bardin）和布雷特斯坦（Bretstein）索赔，要求为晶体管的发明提供一切荣耀。 是不是让巴丁和布雷汀坐在实验室里的是他对场效应的想法？ 因此是否有必要将专利的所有权利转让给他？ 但是，肖克利的诀窍却是横摆：贝尔的专利律师发现，一个不知名的发明家
朱利叶斯·埃德加·利林菲尔德 （
Julius Edgar Lilienfeld）大约在20年前，即1930年为一种场效应半导体放大器申请了专利。当时的材料，但相交的风险太大-最好完全避免在专利中提及场效应。
因此，尽管贝尔的实验室为肖克利贡献了发明家的名望，但他们在专利中只提到了巴丁和布雷特斯坦。 但是，您无能为力：肖克利的野心摧毁了他与两名下属的关系。 巴丁停止研究晶体管，而专注于超导。 他于1951年离开实验室。布雷特斯坦（Bretstein）留在那儿，但是拒绝再次与肖克利（Shockley）合作，并坚持调动到另一个小组。
由于无法与他人合作，Shockley并未在实验室中晋升，因此他也离开了实验室。 1956年，他回到了帕洛阿尔托（Palo Alto），建立了自己的晶体管制造公司Shockley Semiconductor。 临走前，他与妻子吉恩（Gene）从子宫癌中康复时分手，并嫁给了艾美·列宁（Emmy Lenning），他很快就结了婚。 但是，在他加州梦的两半中-一家新公司和新妻子-只有一个实现了。 1957年，他的最佳工程师对他的管理风格和领导公司的方向感到恼怒，离开他创建了一家新公司Fairchild Semiconductor。
1956年的肖克利因此，肖克利丢下了空洞的公司，在斯坦福大学电气工程系工作。 在那里，他继续以种族变性和
种族卫生的理论将他的同事们（以及他最年长的朋友，物理学家
弗雷德·塞茨 ）推离他，这些理论使他对上次战争结束以来在美国特别是学术界不受欢迎的话题感兴趣。 他在引发争执，夸大媒体和引发抗议方面感到高兴。 他于1989年去世，离开孩子和同事，仅由永远致力于他的第二任妻子艾美（Emmy）探访。
尽管他在企业家领域的可悲尝试失败了，但肖克利却将谷物丢进了肥沃的土壤。 旧金山湾区生产了许多小型电子公司，这些公司在战争期间受到了联邦政府的资助。 Fairchild Semiconductor是Shockley的后代，催生了数十家新公司，其中几家如今已广为人知：Intel和Advanced Micro Devices（AMD）。 到1970年代初，该地区赢得了嘲笑硅谷的绰号。 但是请稍等-毕竟，巴丁和布雷汀创造了一个锗晶体管。 硅从哪里来？
因此，在2009年，它看上去像是休克利半导体公司以前位于山景城的一个废弃地方。 今天，这座建筑被拆除了。通往硅十字路口
肖克利在芝加哥一家酒店发明的新型晶体管的命运比他的发明者的命运要快乐得多。 全部归功于一个人种植单一纯半导体晶体的愿望。 得克萨斯州的物理化学家戈登·蒂尔（Gordon Thiel）于1930年代在贝尔的实验室找到了一份工作，当时他曾研究过无用的锗作为博士学位。 了解晶体管后，他深信通过由纯单晶而不是由当时使用的多晶混合物制造，可以显着提高其可靠性和功率。 肖克利拒绝了他的尝试，认为它们是浪费资源。
然而，在机械工程师约翰·利特尔（John Little）的帮助下，蒂尔（Teal）坚持并取得了成功，创造了一种能够从熔融锗中提取微小晶核的设备。 锗围绕原子核冷却，扩展了其晶体结构，形成了连续且几乎纯净的半导体晶格。 到1949年春季，泰尔（Thiel）和利特尔（Little）可以应要求制造晶体，测试表明，他们远远落后于多晶竞争对手。 特别是，添加到其中的次要载流子可以在一百微秒甚至更长的时间内存活（在其他晶体样品中，不超过十微秒）。
现在，蒂尔（Teal）负担得起更多资源，并招募了更多人加入他的团队，其中另一位是从得克萨斯州贝尔实验室来到的物理化学家-摩根·斯帕克斯（Morgan Sparks）。 他们开始改变熔体以制造p型或n型锗，并添加了相应杂质的球。 在不到一年的时间内，他们将技术改进到可以直接在熔体中生长锗npn三明治的程度。 它的工作原理完全符合Shockley的预测：p型材料的电信号调制了与周围n型片相连的两个导体之间的电流。
贝尔实验室的工作台上的Morgan Sparks和Gordon Teal几乎在所有方面，具有结点生长的晶体管都超过了其祖先的一点接触。 尤其是，它变得更加可靠和可预测，产生的噪声更少（因此更加灵敏），并且具有极高的能源效率-能耗比典型的电子灯少一百万倍。 1951年7月，贝尔实验室组织了另一场新闻发布会，宣布了一项新发明。 实际上，甚至在第一个晶体管成功进入市场之前，它就已经变得微不足道了。
但这仅仅是开始。 1952年，通用电气（GE）宣布开发一种采用结合金法制造晶体管的新工艺。 在其框架中，两个铟球（p型施主）融合在n型锗薄片的两侧。 该工艺比合金中不断增长的转变更简单，更便宜，因此，这种晶体管的电阻较小，支持高频。
成长和合金晶体管次年，戈登·泰尔（Gordon Thiel）决定返回家乡，并在达拉斯的德州仪器（TI）工作。 该公司以Geophysical Services，Inc.的名义成立，最初生产用于石油勘探的设备，在战争期间TI开设了一个电子部门，现在在获得Western Electric（贝尔实验室制造部门）的许可后进入了晶体管市场。
蒂尔（Teal）带来了实验室获得的新技能：生长和
熔合硅单晶的能力。 德国最明显的弱点是其对温度的敏感性。 当暴露于热中时，晶体中的锗原子会迅速释放出自由电子，并逐渐变成导体。 在77°C的温度下，他通常像晶体管一样停止工作。 晶体管销售的主要目标是军队-潜在的消费者，价格敏感度低，并且对稳定，可靠和紧凑的电子组件有巨大的需求。 但是，对温度敏感的锗在军事用途的许多情况下将无用，尤其是在航空航天领域。
硅要稳定得多，但必须支付比钢的熔点高得多的熔点。 考虑到要制造高质量的晶体管，需要非常纯净的晶体，这造成了很大的困难。 热的熔融硅会吸收其中的任何坩埚中的杂质。 蒂尔（Teal）和TI团队能够利用杜邦（DuPont）的超纯硅样品克服这些困难。 1954年5月，在俄亥俄州代顿的无线电工程学院的一次会议上，泰尔证明了即使在浸入热油的情况下，在他的实验室中生产的新型硅器件仍可以继续工作。
成功的暴发户
最终，在晶体管首次发明大约七年后，它可以由同义的材料制成。 在晶体管出现之前，将经过大约相同的时间，大致类似于我们的微处理器和存储芯片中使用的形式。
1955年，贝尔实验室的科学家成功地学习了如何使用新的合金化技术制造硅晶体管-他们不是将固态杂质球添加到液体熔体中，而是将气态添加剂引入半导体的固态表面（
热扩散 ）。 通过仔细控制过程的温度，压力和持续时间，它们精确地达到了所需的合金深度和合金化程度。 加强对生产过程的控制，可以更好地控制最终产品的电气性能。 更重要的是，热扩散使批量生产产品成为可能-可以对一块大的硅板进行合金化，然后将其切割成晶体管。 由于生产的组织要求高昂的前期成本，军方为贝尔实验室提供了资金。 他们需要一种用于早期雷达探测的超高频线路（
露水线路 ）的新产品，一系列旨在探测从北极飞来的苏联轰炸机的北极雷达站，并准备为每个晶体管支付100美元（这是新的可以花2000美元购买一辆汽车）。
合金化与控制杂质位置的
光刻技术共同打开了在单个半导体衬底上蚀刻整个电路的可能性-Fairchild Semiconductor和Texas Instruments在1959年同时构思了这一点。Fairchild
平面技术使用化学沉积金属膜连接晶体管的电触点。 它消除了对手动接线的需求，降低了生产成本并提高了可靠性。
最终，在1960年，贝尔实验室的两名工程师（约翰·阿塔拉和德文·卡恩）实施了最初的场效应肖克利晶体管概念。 半导体表面上的薄氧化层能够有效地抑制表面状态，其结果是来自铝栅的电场渗透到硅中。 从而诞生了MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）（或MOS结构，来自金属氧化物半导体），事实证明它是如此易于小型化，并且仍在几乎所有现代计算机中使用（有趣的是Atalla是最初来自埃及，来自韩国的Kang，几乎只有我们整个历史上的这两位工程师都没有欧洲血统。
终于，在第一个晶体管发明之后的十三年，出现了一些看起来像您的计算机晶体管的东西。 它比平面晶体管更容易生产，消耗的能量更少，但是对信号的反应却相当缓慢。 只有在单个芯片上具有成百上千个组件的大型集成电路得到普及之后，场效应晶体管的优势才得以发挥。
场效应晶体管专利插图场效应是贝尔对晶体管发展的最后主要贡献。 Bella Labs（及其Western Electric），General Electric，Sylvania和Westinghouse等主要电子制造商已经建立了令人印象深刻的半导体研究体系。 从1952年到1965年，仅贝尔实验室就此主题注册了200多项专利。 尽管如此，商业市场还是很快落入了德州仪器（Texas Instruments），Transitron和Fairchild等新兴公司的手中。
早期的晶体管市场规模太小，主要参与者无法关注：到1950年代中期，每年约有1800万美元，而电子市场的总市场规模为20亿美元，但是这些巨头的研究实验室却充当了意外的训练营， , , .
当电子管市场在1960年代中期开始严重萎缩时，贝尔，西屋和其他实验室与新贵竞争已经为时已晚。将计算机过渡到晶体管
在1950年代，晶体管在四个最重要的领域入侵了电子世界。前两个是助听器和便携式收音机，它们的低功耗以及较长的电池寿命大大超过了其他考虑因素。第三是军事用途。美国陆军寄希望于将晶体管作为一种可靠，紧凑的组件，并将其用于从野外无线电到弹道导弹的任何地方。但是，起初他们在晶体管上的支出更像是押注技术的未来，而不是确认其当时的价值。最后，还有更多的数字计算。在计算机领域，电子管上的开关的缺点是众所周知的，战前一些怀疑论者甚至认为电子计算机不能成为实用的设备。当成千上万的灯组装在一个设备中时，它们会消耗大量的电能，产生大量的热量，并且就可靠性而言，它们只能依靠其定期烧毁。因此，低功耗，冷态和无螺纹的晶体管已成为计算机制造商的救星。当将其用作开关时，它的缺点是放大器（例如，噪声较大的输出信号）不会出现这样的问题。唯一的障碍是成本，并且在适当的时候它将开始暴跌。美国在晶体管计算机上进行的所有早期实验都是在军方渴望探索有前途的新技术潜力和工程师转换为改良开关的愿望之间发生的。1954 TRADIC , , , . MIT TX-0 1956. , -, . Philco SOLO ( – ), 1958 ( - ).
, , . , Manchester Transistor Computer,
Harwell CADET ( , ENIAC, ),
Mailüfterl , , – .
第一台使用晶体管的计算机的名称引起了很多争议。当然，一切都取决于对单词的正确定义的选择，例如“第一”，“晶体管”和“计算机”。无论如何，都知道故事在哪里结束。晶体管计算机的商业化几乎立即开始。年复一年，具有相同价格的计算机变得更加强大，具有相同功率的计算机变得更加便宜，而且这一过程似乎势不可挡，以至于随着重力和能源节约而上升到了法律的高度。我们是否需要争论哪个鹅卵石首先倒塌？摩尔定律从何而来？
在切换历史即将结束时，值得提出一个问题：是什么导致这种崩溃的出现？为什么摩尔定律存在（或曾经存在-我们再打赌）？对于飞机或真空吸尘器，没有摩尔定律，就像电子灯或继电器没有摩尔定律一样。答案包括两个部分：- 开关的逻辑属性，作为工件类别。
- 使用纯化学工艺制造晶体管的能力。
首先，关于转换的本质。需要大多数伪像的属性来满足广泛的物理限制。客机必须支撑许多人的总重量。真空吸尘器必须能够在一定时间内从特定的物理区域吸入一定量的灰尘。如果减少到纳米级，飞机和吸尘器将毫无用处。该开关是从未有人用手触摸过的自动开关，其物理限制要少得多。它应该具有两个不同的状态，并且应该能够将其状态更改通知其他类似的开关。也就是说，他应该做的就是打开和关闭。晶体管有什么特别之处？为什么其他类型的数字交换机没有经历过如此指数级的提高？. . . , – . . – . , : , , , .
为什么需要小型化？尺寸的减小给整个星系带来了令人愉悦的副作用：切换速度的提高，能耗的降低以及单个副本的成本。这些强大的激励机制促使每个人都在寻找进一步减少转换的方法。而且，半导体工业在一个人的一生中已经从制造钉子大小的开关变成了每平方毫米包装数以千万计的开关。从每台交换机8美元的请求到每台2000万交换机的报价。1971年的Intel 1103内存芯片。单个晶体管的尺寸只有几十微米，已经无法用肉眼分辨。从那以后，它们减少了千倍。还有什么要读的：
- 欧内斯特·布鲁恩和斯图尔特·麦克唐纳，《微型革命》（1978年）
- 迈克尔·里奥丹（Michael Riordan）和莉莲·霍德森（Lillian Hoddeson），《水晶之火》（Crystal Fire）（1997）
- 乔尔·舒尔金（Joel Shurkin），《破碎的天才》（Broken Genius）（1997）