汇集了世界各国顶尖科技人才的贝尔实验室,在数学、物理学、计算机编程论、材料学、现代通信理论等领域都取得了划时代的成就。
1945年,著名物理学家威廉·肖克利回到战后的贝尔实验室,带领固体物理研究小组,研发制造能替代电子管的器件。1947年圣诞节前夕,受到肖克利的场效应理论启发,他的两位同事沃尔特·布拉顿和约翰·巴丁用几条金箔片、一片半导体材料和一个小纸架制成一个模型,可以传导、放大和开关电流。他们把这一发明称为“点接触型的锗晶体管”,标志着划时代发明——半导体的诞生。
肖克利缺席了最后的实验过程,因此1948年申请半导体专利时没有他的大名,这令他大为恼火,并立志要做一种与众不同的晶体管。1950年,肖克利研发出世界第一只PN结型晶体管,直到70年后的今天,我们所用的大多是这种晶体管。
晶体管诞生之初,其应用生态就呈现出多样性。在贝尔实验室的研究基础上,德州仪器于1954年发布了第一个可以量产的结型硅管,具备耐高温、散热强的特性,一举成为美国国防军事领域最主要的硅管供应商。同年德州仪器还推出了第一款便携式的晶体管收音机Regency TR-1,一下子成为爆款,卖出了10万多台。无论是上流社会的明星贵族,还是工薪阶层的一般家庭,少有人能够抵挡得住这款潮流产品的诱惑。
苹果公司联合创始人史蒂夫·沃兹尼亚克(Steve Wozniak)曾经评价Regency TR-1:
“如果没有这项技术,也就没有便携式媒体播放器,今天就不会有iPhone了。”
1954年到1956年,美国市场上共出售了1700万个锗晶体管和1100万个硅晶体管,价值5500万美元,到了1957年,晶体管的年产量达到了2900万个。
1946年,全球第一台计算机ENIAC由美国宾夕法尼亚大学研制成功,个头足足有一间屋子大。12年后IBM公司制作了第一台使用晶体管的计算机,直接瘦身到衣柜大小,但提升了几百倍的运算速度。
美国在半导体产业初创时期连续夺得世界第一,也与社会资本的大举进入密切相关。美国硅谷是现代投资业的起源地,洛克定律的发明人阿瑟·洛克创办的投资公司Davis & Rock是全球最早的风险投资机构,其促成的第一笔资金就给了初创不久的仙童半导体。Intel公司的初创也受惠于洛克和硅谷的风险投资。
此外,美国联邦政府对半导体的兴致也颇为浓厚,从一开始就高度介入半导体产业。正如经济学家Laura Tyson在1992年所观察到的:
“半导体行业从未摆脱政府干预这只看得见的手。”
20世纪50-60年代,美国军方通过签订合同,为半导体企业提供大量采购订单。据统计,70%以上的半导体研发经费来自政府采购。
基础研究坚实、应用生态繁荣、联邦政府庇护、风险资本加持,使得美国半导体产业在初创时构成了良性、可持续的创新循环。他们只需不断追赶摩尔定律,就可以保持住霸权地位。
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将日本人踹下深渊
1976年,日本政府发展超大规模集成电路计划(VLSI),撮合日立、NEC、富士通、三菱、东芝五大公司设立VLSI技术研究所,以美国为超越目标,举国攻坚半导体产业。