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1、晶体管诞生 70 年回首中国集成电路来时路“时间： 1947 年 12 月 16 日日记号： 38139- 7”这场实验的主角是一个比火柴棍短且粗的半导体放大器，后来，它被命名为点接触式晶体管。点接触式晶体管成了人类打开晶体管大门的第一把钥匙。大门推开后，一场信息技术革命席卷全球。70 年后，晶体管已经变得几乎无处不在。人类以其为砖瓦，搭建出一个个虚拟世界。我们至今仍未找到晶体管的替代品，以其为基础的集成电路，还将被人类长期依赖。晶体管的问世，人类微电子革命的先声晶体管诞生之前，人们已经有了电子管，或者叫真空管。电子管具有信号放大作用，但是毛病一箩筐 寿命低、体积大、可靠性差。所以，人们希望找
2、到一种器件替代电子管。美国电话电报公司（at&t ）下属的贝尔实验室成了寻找路上的开路先锋。贝尔实验室创建于 1925 年。成立伊始，它就是世界上规模最大的工业实验室。 3600 名工作人员中，有 2000 名是技术人员。1945 年 7 月， “二战 ”临近结束，为了适应战后研究方向的调整，贝尔实验室进行了各个研究部门的改组。这次改组中，物理部门成立了 3 个研究小组，其中之一就是固体物理研究组。该组又分为半导体和冶金两个小组，麻省理工大学博士肖克莱兼任半导体小组组长。他将小组的研究计划定为研制 “半导体放大器 ”。半导体是指常温下导电性能介于导体和绝缘体之间的材料，像硅和锗，就是常见的半导
3、体材料。清华大学微电子所所长魏少军说，要理解晶体管的工作原理，可以想象一个大坝的水闸。当大坝闸门合上，无水流出，水力发电机就无法发电；当闸门打开，水流涌出，水力发电机就可以输出电流。 “闸门的开合直接影响到了水力发电机的运转，这就是用一个弱信号，去控制了一个强信号。 ”而晶体管的基本原理就是 “放大 ”，用小电流去控制大电流。贝尔实验室对晶体管的构思由来已久。晶体管的诞生，是长期积累的结果。从诺贝尔奖的归属来看，荣誉最终给了 3 个人 肖克莱、布拉顿和巴丁。1947 年 12 月 16 日，摆在布拉顿和巴丁面前的是一个多次改进后的、构筑在锗晶体之上的器件。锗晶体表面，用一根弹簧压着一个两边包裹
4、着金箔的三角形塑料楔子。这两边的金箔，就是信号的输入端和输出端。就是它，在那天的实验中，成功放大了 30% 的输出功率和 15 倍的输出电压。用现代标准来衡量，这点触式晶体管的原型实在太过质朴笨拙，但无可否认，它就是人类微电子革命的先声。在它之后，又有双极型、单极型晶体管和硅晶体管相继问世。“从移动计算到智能计算，当今时代的种种变化，都离不开电子信息系统。而晶体管，是其中最为基础的器件。 ”魏少军说，晶体管之于信息革命，如同铁器之于农业革命，如同蒸汽机之于工业革命，“它的重要性怎么强调都不为过。 ”起步不晚的中国，还是落后了晶体管应该被拿来做更多的事情，不过前提是，它要足够小。如何找到一種高效
5、的晶体管、导线和其他器件的连接方法？1958 年左右，美国两位 30 岁出头的年轻人，各自拿出了自己的解决方案 就是我们今天已经熟知的集成电路。如果说，晶体管的诞生，是蝴蝶扇动了翅膀，那么，远隔大洋的中国，也敏锐地嗅到了风暴来袭的信号。中国的起步并不晚。 20 世纪 50 年代中期，正值我国开始实施第一个五年计划。半导体这门新兴科学技术受到了党和政府的高度重视。1956 年，在没有技术资料和完整设备的条件下，我国成功研制出了首批半导体器件 锗合金晶体管。 1965 年，我国又拥有了集成电路。“说起我国第一代半导体人，那真是非常了不起。 ”中科院微电子研究所所长叶甜春感慨， “他们带着知识归国，
6、自己研制设备，自己制备材料，自己培养了第一批学生，完全白手起家。 ”头 20 年，我国集成电路和国际上的差距并不大；但在第二个 20年，道路开始曲折。差的不在技术，而是产业。一个还没有完成工业化的国家，刚刚从计划经济时代走出，还不知道如何组织大规模商品生产。此时，还想更进一步，发展高新技术产业，更是难上加难。产业发展不起来，技术研发也步履维艰，陷入恶性循环。叶甜春记得， 1986 年自己刚入集成电路这一行时，整个行业都处在痛苦的转型期。大家还在学习高质量低成本地批量制造产品，在混沌中摸索。20 世纪 80、90 年代，国际集成电路产业开始起飞。 “这是国家发展阶段的差异，也没什么好埋怨的。 ”
7、叶甜春坦言。真正的转折点发生在 2008 年。那一年，国家科技重大专项启动。 “核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品 ”“极大规模集成电路制造装备及成套工艺 ”等专项都指向了集成电路。 5 年后，技术储备到了一定程度，加大产业投入也就被提上议事日程。2014 年，国务院发布国家集成电路产业发展推进纲要，设立国家产业投资基金。 “效果一下子就显现出来了。为什么能这么快？因为技术体系已经建立起来了，能支撑产业体系的快速发展了。 ”叶甜春总结， “这是一套组合拳，堪称完美。 ”到了能打大战役的时候了2017 年 1 月，晶体管诞生之国美国，在一份报告中将矛头对准了中国。美国总统科技顾问委员会称，中国的芯片业已经对美国的相关企业和国家安全造成了严重威胁，建议美国总统下令对中国的芯片产业进行更加严密的审查。
