1948年:萧克利再设计出结构上由两个PN接面紧紧相邻在一起的半导体元件─接面电晶体,,此结构的电晶体特性稳定,且不难以当时的半导体技术来制作生产,旋即成为众多电子元件中广受瞩目的焦点,其後来的发展更成为半导体元件的主流。
1960年:柯恩(D.Kahng)及阿塔拉(M.Atala)以金属-氧化物-半导体(常以金氧半表示)的闸极结构,设计出以目前来看更为实用的场效电晶体。由於金氧半场效电晶体可大量缩小其体积、耗电量低、稳定性高、容易大量生产,因此在微电子的应用上,後来居上,不论在产量或是用途方面,都远超过其他任何一种电子元件。
如果要你票选二十世纪最重要的发明,你会选择什麼?以对人类影响至深至大而言,首推电晶体的发明。但你可知,五十年前,贝尔实验室首次发表了电晶体,所得到的反应竟是隔天纽约时报短短几行不起眼的文字,而几年後,电晶体的共同发明人萧克利、巴丁、布拉顿三人获颁诺贝尔物理奖。
第一个电晶体的发明过程。
贝尔实验室的创办人,Alexander Graham Bell (1847.3.3-1922.8.2)终其一生的愿望,就是发明一个好用的助听器(贝尔的老婆是听障者),这个愿望在他死後多年,因他的实验室研究员的发明而得以实现。
1833年法拉第(Michael Faraday,
1791-1867)发现了半导体,他发现硫化银的电阻与普通的金属不同,它的电阻随著温度的上升而降低,而普通金属的电阻都是随著温度的上升而增加的。在二次大战前,人们已开始进行半导体的研究,二次大战期间,贝尔实验室的人都被徵调去当兵。
萧克利 Schockley(William Schockley,
1910-1989)当兵期间是雷达军官,对真空管相当瞭解,对真空管体积大、耗电量多、易损坏的缺点也知之甚详。战争结束後,他亟想用当时正在发展中的半导体来取代真空管。
当时已知在半导体内移动的是自由电子与电洞,他想:「如果我在半导体内插入二个电极板,控制这二个电极板的电压,就可以影响半导体内自由电子与电洞的分布,我就可以改变电流,让电流通过外接的电阻,就可以使电压放大。」(当时应用中的真空管三极体主要功能就是放大、开关)
但是他一直无法在半导体内插入电极板,在他准备放弃前他找了布拉顿(Walter H. Brattain,
1902-1987)来帮忙,Brattain是农家小孩出身,手很灵巧,他依照Schockley的要求,将平行刀片插进半导体内,可是电流却没有如Schockley所预期般的放大。
前後尝试了三年,一直没有成功。巴丁(John Bardeen,
1908-1987)是一个理论物理学家,他与Brattain在同一个办公室,他觉得Schockley的构想不错,他也很疑惑,为何无法得到预期的结果?(预期经过电晶体後,电流应放大)
【巴丁得过二次的诺贝尔奖,一次是因制做出电晶体,一次是因建立了超导体的微观理论。】
他花了一个月的时间,潜心研究,解决了这个问题。他发现,当金属片存在半导体中时,会产生金属屏蔽效应,虽然在半导体二端加了电场,电场却无法穿越半导体。他认为如果要控制电流的话,不是控制晶体内部电子或电洞,是应该要控制表面,要从表面来想,不是从块状物来想。朝这个方向去研究,他们只用了一年多,就做出了第一个电晶体。
1947年12月23日三位科学家─巴丁、布莱坦、萧克利发明了如右图所示的电晶体但於次年六月才正式发表。
第一个电晶体依其结构又称为点接触电晶体,品质相当不稳定,难以控制。
电晶体的构想是Schockley提出,最後却是由Bardeen解决了理论的问题而得以成功,不服输的Schockley为此闭关苦思一个月,接著发明了接面型电晶体(BJT)。品质稳定,得以大量生产。Schockley後来离开了贝尔实验室,在加州湾区开创第一家半导体公司,引起了风起云涌的矽谷盛事。
第一个电晶体的结构简介
在图上可看到在有机玻璃的下方基座上有一小块平板形状的灰色锗晶体,晶体底面紧压著两片分隔仅约0.1mm的平行金薄片,晶体上面则顶著一箭头形的金属电极。如果在此电极和其中之一的金薄片施加顺向偏压,而在电极和另一金薄片之间加上逆向偏压,则此电路具有将小讯号放大的功能。这种结构称为点接触型电晶体。
几个星期後,肖克利将之改良为p-n接面型电晶体,并建构了相关的理论。由於他们三位在半导体研究的开创性贡献,1956年获颁诺贝尔物理奖。
电晶体的体积不但比真空管小得多,而且耗电量很低,又反应迅速,因此在发明後短短数年之内,就取代了真空管,把电子工业的技术带入了一个新的纪元。
半导体、PN二极体
接面电晶体(BJT)
场效应电晶体(MOSFET)
微电子技术
▲痴人说梦话, 科技 文盲才具有如此奇葩的想法。古代没有电,没有光刻机,没有人设计芯片。不知道硅材料可以制作半导体。1894年特拉斯才发明交流电,1883年才发明无线电;世界上第一个半导体二极管是在1947年发明的。中国第一个半导体二极管是在1957年研制出来的 。
科技 水平的提高是一个循环渐进过程,古代人根本没有制作手机的技术。苹果仅仅只是一个乱苹果。即便是造出来的模型,也没有摄像头,没有扬声器,没有电池的玩具而已。
别说你带着苹果公司10000人穿越到古代,就算是把苹果整个公司搬到古代去也造不出来手机。
1、去了古代之后,你面临的第一个重要的问题就是稳定的环境。 洪水、泥石流加上干旱、连年的战争等,别说做出手机,就是能够生存下去就非常困难了。人人都思温饱,哪还有心情搞研发。
2、就算你有了稳定的研发环境,没有交流电一切都白搭。 还记得清政府第一次看见电、看见照相的时候那“恐惧”的表情么?整个西方文明的发展,都伴随着 科技 的进步,而其中“交流电”就成了最重要的发明之一,只要是用电设备,无论是家里的照明等、冰箱、洗衣机以及电脑的工作都离不开电,而在古代,有煤油灯就不错了,还可能让你用多余的煤油灯去写代码、搞编程?
3、没有高精度的仪器,对于半导体行业来说等于是“残废”。 半导体行业之所以高端,主要就是因为高精度的仪器需要以及复杂的电路设计,就算现在国内都没有一台像样的光刻机,更别说在古代了。没有光刻机,手机最主要的CPU元件就没有,那手机依旧失去了最基本的运算能力。
就算你带苹果公司10000人,哪怕是整个苹果公司, 在古代别说造手机,能够把苹果机身的玻璃或者金属造出来就已经非常不错了!
感谢受邀。
首先我们先来谈谈古代,古代基本是一个以战乱为主的一个生活局面,百姓每天的日子都基本是过一天是一天的生活状态,在这样的年代里生活,考虑的是更多的温饱问题,那么,这些人穿越到古代同样如此。
其次,制造手机需要有强大的工业体系,然而古代并没有。工业体系的背后需要电、水、火、石油等资源,而古代都是使用煤油进行照亮,需要解决到电的问题。
其次,就是技术材料的问题,从古代到现代需要了上百年,上千年的时间才到了我们现在的 科技 时代,做一个cpu需要光刻机,做一个屏幕,需要无尘车间等等之间的,手机就是 科技 的结合体,古代的 科技 服务于自然、温饱问题,现代的 科技 服务于人的 娱乐 消遣,综合国力问题
所以,作者苹果公司10000人,甚至十万人也做不出智能手机。
以上是个人观点,望采纳,不喜勿喷[送心][来看我]
如果你们穿越到古代,若得不到统治者的支持,连基本的衣食住行以及安全都成问题,还会潜心研究制作手机吗?只怕会为每天的食不果腹,衣不蔽体而忧心不已。
如果得到统治者的全力支持,但是做手机之前,还是先要把需要的材料先研究出来才行,当然了这是一项庞大的工程,不是一朝一夕就能完成的,甚至需要几代人的努力,那么还要培养后继的 科技 人才,最后能不能研究出手机就看你们的造化了。
古代什么工业基础都没有,要造手机,就要从庞大的工业制造体系的第一步走起。
古代没有电,没有光刻机,没有人设计芯片。不知道硅材料可以制作半导体。1894年特拉斯才发明交流电,1883年才发明无线电;世界上第一个半导体二极管是在1947年发明的。
科技 水平的提高是一个循环渐进过程,恐怕需要很多年才得以实现。
我觉得你的想法很不错,我们知道目前科学的穿越方式是通过曲速引擎将这10000个人送到古代,
但是这需要非常大的能量。是地球上不具备的,需要开采宇宙资源。1W人的时间旅行成本太高。
并且穿越完成之后因为无法携带现在的机械设备和电子设备,只能从零开始。
下面我们来模拟这个猜想:
在很多科幻片中,比如星际迷航系列,你们的普通引擎是无法突破到光速的,根据科学家的模拟,目前能实现时间旅行的方式就是使用 曲速引擎 。
曲速引擎是一种超光速的推进系统,它包含传送器、超光速引擎、跳跃引起等。你可以设定不同的时间和地点,在时间两点之间进行瞬间移动。
10000人的穿越需要的能量太过庞大。很有可能耗尽地球上的所有资源,这样的能量是地球没有办法承受的,甚至地球会因此毁灭。甚至可能由于能量不足,导致你们穿越的地方和地点不同。这个在很多的科幻电影中都出现过。这样根本无法达到预期的效果。
假设上面的问题已经解决,并且大家都已经到底预定的地点。这个时候你们需要完成第一个重要-- 冶炼 ,毕竟在没有资源的情况下你们需要从铁器时代开始, 冶炼是最基本的 ,虽然这些人都是高级工程师,但是在做这些劳动力的货的时候根本没有力气,产出还低。而且加上人员的损耗,整个工作完成下来至少要半年。除去工伤的、饿死的、生病的、被野兽叼走的,人员每年估计减少1%,只剩下9900人。
待金属被冶炼出来,你们需要进行人员分配,5000人将开始完成第二个重要的任务,制造能量-- 电能。 可以通过交流电技术,通过风力、火力、甚至水能来完成最原始的发电机 , 但是这个时候还没有办法进行电量存储的。因为电池还没做出来。在当时的条件下,冶炼的在每天以1%的人头减少。而电能属于更加危险的工种,比例损耗更大,就是每年以2%的比例减少。
为了保存能量, 开始了电池的制作,电池需要很多的化学物质,按目前的锂电池来说,就需要继续进行化学的提炼出锰酸锂知或者钴酸锂,镍钴锰酸锂等主要原材料。
有了电,你们就可以加速生产, 各研究人员主要的经历将主力放在大型设备的研发上,比如制作芯片最主要的设备--光刻机,不说别的,整套设备的配件生产和组装至少需要 10年时间 ,这段时间因为高速的发展,导致很多过劳,已经失去劳动力。你的资源只剩下5000*0.9的10字方≈1743人,5000*0.8的10字方≈537人,合计:2280人。
这个时候你们不得不雇佣当地的土著来帮忙做一些危险的工作,这其中你们还省略了农业的发展。剩下来的工程师开始制作马达,屏幕,摄像头,充电器等更多的手机配件,大概至少要花费5年的时间。
通过15年的努力,你们完成了第一款苹果手机诞生,并且此款手机传遍每一个角落,并被人误传为其有摄魂术,被当时的统领所得之,于是开始发兵征讨,但是当时穿越过来的人虽然只剩下2000多人,但是结合现代化的 科技 和雇佣的当地土著,连续抵抗了数十次的进攻。
但最终因势单力薄,长期的这种生活迫使里面的工程师出现内讧,有些人想通过自己的 科技 手段成立自己的王国,有的则想要被招安。最后一部分人还是被收买,成为了统领的信息情报员,2000名工程师还是被朝廷招安。最后的结局让他们成为了108将。
你要是能做出来,我就把手机
1、
1美元逼出来的华人“半导体教父”
1953年,一位麻省理工的年轻硕士同时拿到了福特 汽车 和希尼凡亚公司的offer,当时的福特 汽车 ,是全球 汽车 行业的霸主,不论是实力还是前景都不是后者能够比拟的,后者希尼凡亚公司,从事的是半导体产业,当时全球的半导体发展也不过几年,属于一个新兴行业,前途未知。
本来这个选择题很容易做,换做是谁都会选择去福特工作, 但是因为在谈薪资的时候,福特公司的薪资比希凡尼亚少了1美元,使得这位年轻硕士改变了注意,选择了薪资多1美元的希凡尼亚,进入到了半导体行业。
人生的际遇有时就是这样,因为年轻时的“短视”和“意气用事”,却造就了一代风云人物的崛起。 这位年轻硕士,便是后来的华人“半导体”教父,一手创建了全球最大的半导体制造商台积电的张忠谋。
这位1美元逼出来的“半导体教父”,或许在中国大陆地区,并不是那么知名,除了半导体相关行业的人士,知道并了解他的并不多。但是,在中国的香港、台湾地区,在美国,他就是“华人之光”,最成功的“华人企业家”的代名词。
他所创建的台积电有多厉害呢?业内流传着这么一句话足以说明:“全球高 科技 ,没有他就做不出来”。
我们都知道半导体、芯片这些高 科技 的产品,是许多顶尖产品的“心脏”和基础,经过了这两年的一些事件,我想中国人也对芯片这种东西的重要性有着切身体会了。
这里简单说一下全球芯片行业的模式,能够很好的说明台积电的厉害。
目前全球国际芯片厂商分为两大模式:
一种是IBM、英特尔这样的,通过自主研发出专利技术,然后授权给厂商们进行生产,拥有专利技术的赚大头,组装生产的赚小头。
还有一种是台积电模式,不管是专利技术还是组装生产,全部都自己来,而且全部都能做到世界顶尖水平,尤其是在代工市场份额上, 尽管一大堆代工企业崛起,依然无法撼动他的地位,至今仍然占有全球55%左右的份额,可谓“独孤求败”。
而这一切,都是张忠谋凭借着一己之力打下的江山,看到这里,你是不是对他开始有了敬佩之情呢?
2、
经过了“乱时代”,
我们要引领“大时代”
1931年,张忠谋出生在浙江宁波。父亲是县里的财政处长,家境颇为殷实,也为他创造了良好的教育环境。
可在那个战乱四起的年代,张忠谋还是免不了随着家国命运一起颠沛流离。 1932年张家迁居南京,1937年抗日战争爆发,一家人又匆匆南下广州,而不久后广州又遭到日军轰炸,辗转到了香港,可到了香港没几年,香港沦陷,一家人还是在q林d雨中日夜担忧,苟且偷生。
张忠谋至今还记得日军攻打香港时一个星期戒严,全城断水断粮的场景: “旅馆里的食物渐渐吃尽,后来吃的都是罐头,到最后罐头也吃尽了,幸而那时戒严已经结束了,等父母回到家中,财物已被歹徒抢劫……”
此后,一家人又南上重庆,一路要穿越战区,也是提心吊胆,九死一生。1945年日军投降,经历了短暂的狂喜之后,内战开打,国民党强制推出“货币改革”,其实就是用一文不值的“金圆券”换老百姓手里的黄金、美金,洗劫人民的财产供他们逃跑之用。
张忠谋在上海亲眼见到,由于对金圆券没有信心,民众把所有的钱都争抢着去买不动产保值,导致上海房价一天上涨数倍。 这就是一个政权末日时的疯狂。
江山鼎革之际,张家人再度搬到了香港,张忠谋也在当地的培英中学读书,毕业后留学美国,入读哈佛大学。
从乘飞机前往美国的那一刻起,张忠谋知道,自己经历了十几年的“乱时代”算是过去了。多年之后,当张忠谋深入了解到半导体行业的前景之后,他做出了一个判断: “这个世界由野心家引领的乱时代过去了,未来是和平的时代、拼经济的年代,而企业家就是引领这个大时代的人物”。
正是因为有着类似中国古代知识分子“登车揽辔,澄清天下”的情怀,1987年,56岁的张忠谋接受了“台湾工业技术研究院”的邀请担任院长,但他并不满足于在实验室里的工作,他想要创办一家中国人自己的芯片公司,于是开始了人生第一次创业。
在那个个人电脑鲜有人接触,智能手机更是没有出现的年代,从事半导体芯片行业想要做大市场,谈何容易?
在张忠谋的前面,还有IBM、英特尔这样的行业航母霸占了巨大的市场份额,他一个技术出身的人,不懂得资本运作,想要迎头赶上更是难上加难。 正是这样的现实,让许多人嘲笑这位56岁还要出来“折腾”的半导体老兵,有人劝他,在大企业里再干几年就退休了,领着高额的退休金,当个“院长”名利双收那日子不香吗?
要做事的人,总是会经历这些嘲笑和不解,如果他们也和普通人一样,安于现状,混吃等死,只想着把自己的小日子过好,那么奇迹要谁来创造呢?
3、
“老兵不死,只是凋零”
面对着重重困难,张忠谋秉承着一颗要引领大时代的心,一个一个的迎头解决。
首先,做芯片需要庞大的资金,张忠某没有,但是他想到了办法,台积电先提供芯片代工,让小规模的制造商专注于开发与半导体相关的知识产权,而无需先付出巨大的固定成本,大幅降低了半导体公司进入的门槛。
在台积电创办的第二年,迎来了第一位大客户——英特尔。 英特尔的创始人之一Andrew Grove亲自来到台湾参观,在看过张忠谋的产品之后,竟然给出了266个缺陷的意见。 台积电的工程师们夜以继日的优化工艺,最终通过了英特尔的认证,赢得了第一张大合同。
这次订单非常关键,不仅给台积电带来了利润,还因为有了英特尔的背书,台积电在业内的名气开始慢慢打响。
接下来的30多年,张忠谋带领着台积电一步一个脚印,不断攀上了新的高峰。
1997年,台积电在美国纽约证券交易所上市。
2002年,台积电成为第一家进入半导体产业前十名的晶圆代工公司。
2010年,台积电为全球四百多个客户提供服务,生产超过七千多种的芯片。同年全年营收为新台币4,195.4亿元,不断刷新纪录。
2017年3月20日, 台积电的市值首富超越了英特尔,成为全球市值最高的芯片公司。同年台积电净利润达到800亿元,是同年华为公司的两倍。
2019年,台积电在美国《财富》杂志评选为 "全球最大500家公司" 排行榜中,营收规模名列全球第363名,获利规模名列全球第39名。同年,2019年8月,在"全球顶尖100家公司" 排行榜中,公司市场价值名列第37名。
今年已经89岁的张忠谋,在2018年的时候宣告了从台积电退休,将公司业务全部交予后辈打理。但是,他的另一份事业又重新开始了,那就是写作。用张忠谋自己的话来形容退休状态,就是“老兵不死,只是凋零”。
少年时的张忠谋,曾经也是一位文学爱好者,有着一个作家梦。 但是父亲在看了他写的文章后,说了一句:“如果你选择当作家,恐怕要饿肚子了”。这句话点醒了张忠谋,他很认真的读了自己的文章后,也意识到和专业的作家水准还有很大的差距。于是放弃报考文科,选择了攻读商科。
“世事洞明皆学问,人情练达即文章”,年少不经事的张忠谋,写的都是“为赋新词强说愁”的东西, 如今经历了80余年的沧桑,不仅读了万卷书,行了万里路,还引领了一个时代的崛起,再加上退休后有着大把闲暇,他终于又拿起了笔,准备为自己写一部传记。
我相信,这一定是一部非常精彩的传记,有让我们更深入的了解张忠谋和他所经历的“乱时代”和“大时代”。
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