晶体管诞生70年，回首中国集成电路来时路
本报记者 张盖伦
“时间：1947年12月16日
日记号：38139-7”
70年前，当物理学家沃尔特·布拉顿像往常一样写下他的实验日记，他不曾预料，一个时代即将开启。
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。”
