幫助中國(guó)抗戰(zhàn)的老兵,做出了“車(chē)輪子”之后最偉大的發(fā)明
杰克·基爾比的前半生平平無(wú)奇。
1923年,基爾比出生于美國(guó)密蘇里州,他的成績(jī)一般,是個(gè)業(yè)余無(wú)線(xiàn)電愛(ài)好者,高中畢業(yè)時(shí),以三分之差未能進(jìn)入麻省理工學(xué)院,這讓他一生耿耿于懷。
1941年,當(dāng)他入讀伊利諾伊大學(xué)不久,就爆發(fā)了珍珠港事件。
基爾比應(yīng)招入伍,成了一名光榮的無(wú)線(xiàn)電通訊工程師,來(lái)到中緬印戰(zhàn)區(qū),主要負(fù)責(zé)無(wú)線(xiàn)電維修工作,確保盟軍的無(wú)線(xiàn)電通信保持通暢。
作為通信兵,他的足跡從中國(guó)的云南到陜西,幾乎橫穿了大半個(gè)中國(guó)的中西部地區(qū),為抗擊日本侵略者貢獻(xiàn)了自己的力量。
二戰(zhàn)結(jié)束,基爾比回到大學(xué)繼續(xù)深造,學(xué)習(xí)電子工程,學(xué)費(fèi)由軍隊(duì)承擔(dān)。
1947年獲得電子工程學(xué)士學(xué)位的基爾比,拿到了3個(gè)offer,他選擇了Globe Union的中心實(shí)驗(yàn)室工作。
1958年,35歲的基爾比跳槽到德州儀器(Texas Instruments,簡(jiǎn)稱(chēng)TI),在這里,一個(gè)百年一遇的機(jī)會(huì)出現(xiàn)了,他將做出人類(lèi)歷史上“車(chē)輪子”之后最偉大的發(fā)明。
1
德州儀器的前身本來(lái)是石油工業(yè)的衍生公司,主要做地質(zhì)數(shù)據(jù)的采集,勘探數(shù)據(jù)的處理。
在晶體管發(fā)明以后,這家公司推出了一個(gè)叫做Regency TR-1的袖珍晶體管收音機(jī),僅售49.95美元,一年就賣(mài)出了10萬(wàn)臺(tái)。
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嘗到甜頭的德州儀器從此堅(jiān)定地走向了科技公司的道路。
晶體管是貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明的,用于取代笨重且昂貴的真空管,它由半導(dǎo)體制成,體積小,價(jià)格便宜,用電量?jī)H有真空管的千分之一,并且發(fā)熱量很小。
但是,電子設(shè)備需要用到各種器件:晶體、電阻、電容等,這些器件大小不一,并且非常笨重,它們被各自制造出來(lái)然后再互相連接,在連接點(diǎn),工人們必須進(jìn)行手工焊接才行。
一個(gè)地方出錯(cuò),整個(gè)設(shè)備都無(wú)法工作,在當(dāng)時(shí)有個(gè)專(zhuān)有名詞“Tyranny of numbers”來(lái)描述這個(gè)問(wèn)題。
美國(guó)軍方想了一招叫做“Micro-Module program”,做法很簡(jiǎn)單,把每個(gè)電子零件的大小及形狀統(tǒng)一,這樣連接工藝就可以標(biāo)準(zhǔn)化了。
德州儀器就在這個(gè)計(jì)劃當(dāng)中。
但是剛剛加入德州儀器的基爾比覺(jué)得這個(gè)方法不好,決定找一個(gè)替代方案。
7月的達(dá)拉斯非常炎熱,1958年夏天更是創(chuàng)造了歷史記錄,按照慣例,公司都要求員工在7月份休假,應(yīng)對(duì)酷熱的天氣。
但是基爾比剛進(jìn)單位,假期不夠,只能苦命地呆在辦公室,繼續(xù)干活兒。
也許是無(wú)人干擾,基爾比可以深入思考,他的創(chuàng)造力爆發(fā)了。
為了解決互聯(lián)問(wèn)題,大家的通常思路是找到最好的(也是最貴的)材料,使得每個(gè)組件都小型化。
基爾比確認(rèn)為:為什么不用同一種材料(半導(dǎo)體)制造所有組件,然后讓整體更小,更便宜呢?
最好的電阻器使用碳等材料做的,但硅和鍺也可以做到這一點(diǎn)。
最好的電容器是由陶瓷制成的,但再次是半導(dǎo)體。
純導(dǎo)體如金和銀可以到店,但硅和鍺也可以。
并且硅就是沙子啊,地球上無(wú)窮無(wú)盡,價(jià)格極其便宜。
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1958年7月24日,拼圖漸漸成形,基爾比在筆記本中寫(xiě)道:由很多器件組成的極小的微型電路是可以在一塊晶片上制作出來(lái)的。由電阻、電容、二極管和三極管組成的電路可以被集成在一塊晶片上。
當(dāng)其他人專(zhuān)注于零件小型化和性能優(yōu)化時(shí),基爾比找到了新路:把一般性能的零部件集成在一起,設(shè)計(jì)可以大規(guī)模制造的電路。
光有理論不行,還必須得把它做出來(lái)。
領(lǐng)導(dǎo)休假回來(lái),基爾比向領(lǐng)導(dǎo)作了匯報(bào),領(lǐng)導(dǎo)半信半疑:你做個(gè)東西出來(lái)看看?
1958年9月12日,基爾比真的搞出來(lái)一個(gè)東西,這個(gè)東西看起來(lái)非常粗糙,就像是用鍺拼湊而來(lái)。
這個(gè)圖看起來(lái)很大,實(shí)際上,它只有這么大:
電路的功能很簡(jiǎn)單,就是產(chǎn)生一個(gè)正弦波。
基爾比做了一個(gè)演示,包括德州儀器董事長(zhǎng)在內(nèi)的幾位高管都參加了。
基爾比按下開(kāi)關(guān),示波器屏幕上會(huì)出現(xiàn)一條無(wú)休止的正弦曲線(xiàn)。
功能簡(jiǎn)單,設(shè)備簡(jiǎn)陋,但大家意識(shí)到:基爾比取得了重大突破。
這可能是一個(gè)劃時(shí)代的發(fā)明,是人類(lèi)歷史上第一個(gè)集成電路!
2
德州儀器迅速將基爾比的發(fā)明申請(qǐng)了專(zhuān)利,并且對(duì)外進(jìn)行了展示。
奇怪的是,集成電路并沒(méi)有引發(fā)多大的轟動(dòng)。
當(dāng)時(shí)甚至出現(xiàn)了反對(duì)的意見(jiàn):
“集成電路沒(méi)有充分利用材料特性,半導(dǎo)體根本不是最好的電阻材料?!?/p>
“晶體管這么好的器件不應(yīng)該和器件在一個(gè)材料上混用?!?/p>
更有甚者,很多大公司的人認(rèn)為:“集成電路會(huì)讓很多電路設(shè)計(jì)工程師失業(yè)!”
歷史是多么相似啊,就像汽車(chē)出現(xiàn)要代替馬車(chē)一樣,新事物的出現(xiàn)總會(huì)遇到極大的阻力。
等到集成電路一統(tǒng)天下,大家會(huì)發(fā)現(xiàn),那些工程不但不會(huì)失業(yè),需求反而會(huì)大大增加,因?yàn)槭袌?chǎng)變成了原來(lái)的百倍,千倍。
1962年9月12號(hào),美國(guó)總統(tǒng)在休斯敦的萊斯大學(xué)發(fā)表了一個(gè)著名的演講:We choose to go to the Moon。
計(jì)劃在60年代就把人送上月球并安全返回。
這個(gè)計(jì)劃讓NASA一下子釋放出了海量的資金支出。
登月計(jì)劃的制導(dǎo)系統(tǒng),遙測(cè)系統(tǒng),紅外跟蹤都需要都需要執(zhí)行大量的計(jì)算,但是火箭載荷有限,每一磅的載荷都需要五磅的推進(jìn)劑來(lái)支撐。
集成電路的優(yōu)勢(shì)立刻就凸顯了出來(lái),美國(guó)政府主導(dǎo)了整個(gè)集成電路的市場(chǎng)。
等到阿姆斯特朗在月球上邁出他的第一步,阿波羅項(xiàng)目已經(jīng)購(gòu)買(mǎi)了超過(guò)100萬(wàn)塊集成電路,大規(guī)模的采購(gòu)使得價(jià)格從32美元降低到了8美元,并且持續(xù)下降,1971年,價(jià)格已經(jīng)低至1.2美元。
集成電路取代了晶體管,成為市場(chǎng)的主流。
1971年,一家叫DataPoint的公司請(qǐng)Intel定制一個(gè)微處理器,這時(shí)的Intel比較“搞笑”,它把自己定位為一個(gè)存儲(chǔ)業(yè)務(wù)的公司,因?yàn)椋好總€(gè)終端只能有一個(gè)處理器,但是可以有無(wú)限量的內(nèi)存。
所以Intel不想接這個(gè)業(yè)務(wù),CEO羅伯特·諾斯說(shuō):處理器是沒(méi)啥用的產(chǎn)品,只有DataPoint資助開(kāi)發(fā),并且把產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)移給Intel我們才做。
DataPoint答應(yīng)了這些條款,這被科技界認(rèn)為是最糟糕的一次商業(yè)決策。
Intel設(shè)計(jì)的8008微處理器,開(kāi)啟了一個(gè)1000億美元的市場(chǎng),并且成為了這個(gè)市場(chǎng)的主宰者。
微處理的出現(xiàn),開(kāi)始讓計(jì)算機(jī)走向千家萬(wàn)戶(hù)。
3
發(fā)明了集成電路之后,基爾比并沒(méi)有止步不前,他后來(lái)又發(fā)明了手持式計(jì)算器和熱敏打印機(jī)。
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基爾比獲得了無(wú)數(shù)的榮譽(yù):國(guó)家科學(xué)獎(jiǎng)、國(guó)家技術(shù)獎(jiǎng)、美國(guó)國(guó)家工程學(xué)院獎(jiǎng)?wù)?,?guó)家發(fā)明家名人堂。
2000年,集成電路問(wèn)世42年后,基爾比因“為信息時(shí)代奠定了基礎(chǔ)”,獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
德州儀器的集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室也以他的名字命名:Kilby Labs。
2005年,基爾比在德州達(dá)拉斯市的家中與世長(zhǎng)辭,享年81歲。
這一年,集成電路已經(jīng)由一塊簡(jiǎn)陋芯片,發(fā)展成為總銷(xiāo)售額高達(dá)4000億美金以上的龐大產(chǎn)業(yè)。
隨著時(shí)間的流逝,集成電路越發(fā)重要,電腦、手機(jī)、汽車(chē)、冰箱、洗衣機(jī)、電視、打印機(jī)......到處都有它的身影。
集成電路的發(fā)明,正式標(biāo)志人類(lèi)社會(huì)全面進(jìn)入“硅文明”時(shí)代的大門(mén),它的出現(xiàn),不亞于蒸汽機(jī)之工業(yè)文明。
晶體管的發(fā)明者之一的巴丁甚至一針見(jiàn)血的指出道:集成電路為“車(chē)輪子”之后最重要的發(fā)明。
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最后,必須說(shuō)一下集成電路的專(zhuān)利之爭(zhēng)。
在基爾比發(fā)明集成電路的時(shí)候,“八叛徒”創(chuàng)立的仙童公司也在獨(dú)立進(jìn)行半導(dǎo)體研究,霍爾尼發(fā)明了發(fā)明了重要的平面工藝,諾伊斯也想到了用同一個(gè)硅晶片制作各種器件,并且用平面工藝進(jìn)行連接。
但是德州儀器已經(jīng)公布了基爾比的發(fā)明,諾伊斯大受震動(dòng),感覺(jué)自己下手晚了。
他去專(zhuān)利局查看基爾比的專(zhuān)利申請(qǐng),發(fā)現(xiàn)其中是有缺陷的,尤其是線(xiàn)路像蜘蛛腿從兩邊伸出,這些飛線(xiàn)缺乏實(shí)用價(jià)值,無(wú)法大規(guī)模生產(chǎn)。
而自己的平面工藝,可以徹底消滅這些飛線(xiàn):
于是,諾伊斯把自己的想法也申請(qǐng)了專(zhuān)利。
這引發(fā)了德州儀器和仙童之間長(zhǎng)達(dá)十年的訴訟,最終雙方和解,交叉授權(quán)。
“利益”可以“排排座,分果子”,但“名器”卻不易調(diào)和。
誰(shuí)是真正的第一發(fā)明人?
德州儀器認(rèn)為:諾伊斯所做的只是將基爾比的發(fā)明產(chǎn)品化而已,根本不是什么“發(fā)明”。
而在仙童看來(lái),基爾比的發(fā)明毫無(wú)實(shí)用價(jià)值,簡(jiǎn)陋得根本不能看,如同“狗shi”一般,根本就稱(chēng)不上是“集成電路”。
即使在仙童內(nèi)部,第一個(gè)發(fā)明人的名分也難以確定,諾伊斯的“構(gòu)想”來(lái)源于赫爾尼發(fā)明的平面處理工藝,而拉斯特則是將這一“構(gòu)想”變成產(chǎn)品的人,發(fā)明人到底是誰(shuí)?
其實(shí),所有的發(fā)明創(chuàng)造都離不開(kāi)團(tuán)隊(duì)合作,如果把功勞都記錄在一個(gè)人頭上,對(duì)團(tuán)隊(duì)其他人不公平。但是把榮譽(yù)歸功于集體,某些人的躺贏又會(huì)挫傷關(guān)鍵人物的積極性。
所謂的第一發(fā)明人,無(wú)非是在合適的時(shí)間做了合適的事情,而恰巧被大眾所熟知而已。
世界上第一個(gè)電子計(jì)算機(jī)ENIAC小組的主要負(fù)責(zé)人是艾克特和莫奇利,但是馮·諾伊曼在火車(chē)上寫(xiě)了一份報(bào)告,被戈德斯坦上校大筆一揮,寫(xiě)上“馮·諾伊曼報(bào)告”的字樣,從此“馮·諾伊曼架構(gòu)”這個(gè)名稱(chēng)全球流行,有幾個(gè)人知道艾克特和莫奇利呢?