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?肖克萊（W. B. Shockley，1910-1989）

撰文 | 周程（北京大學(xué)科學(xué)技術(shù)史教授）

責(zé)編 | 程莉

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晶體管被認(rèn)為是20世紀(jì)最重大的發(fā)明之一，引發(fā)了一場(chǎng)聲勢(shì)浩大的半導(dǎo)體革命。今天，“關(guān)鍵核心技術(shù)是要不來(lái)、買不來(lái)、討不來(lái)的。只有把關(guān)鍵核心技術(shù)掌握在自己手中，才能從根本上保障國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全、國(guó)防安全和其他安全”已成為社會(huì)共識(shí)，重新審視20世紀(jì)中葉美國(guó)貝爾電話實(shí)驗(yàn)室（1970年代更名為貝爾實(shí)驗(yàn)室，以下簡(jiǎn)稱貝爾）啟動(dòng)晶體管研發(fā)的過(guò)程，并從中汲取有益的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)增強(qiáng)我國(guó)的關(guān)鍵核心技術(shù)的創(chuàng)新能力無(wú)疑大有裨益。

接下來(lái)，筆者擬以貝爾的晶體管研發(fā)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者肖克萊（W. B. Shockley，亦譯肖克利）為線索，著重考察肖克萊在點(diǎn)接觸晶體管發(fā)明過(guò)程中所發(fā)揮的作用，以及他的結(jié)型晶體管和結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的發(fā)明經(jīng)緯，然后再結(jié)合核心技術(shù)創(chuàng)新管理中的一些問(wèn)題進(jìn)行若干粗淺的討論。對(duì)肖克萊發(fā)明結(jié)型晶體管等史實(shí)已經(jīng)非常熟悉或者興趣不濃的讀者可以直接從第五節(jié)的“分析討論”開(kāi)頭讀起。

加盟貝爾電話實(shí)驗(yàn)室之初

肖克萊于1910年2月13日生于英國(guó)倫敦，父母都是美國(guó)人，父親畢業(yè)于美國(guó)麻省理工學(xué)院，曾以采礦工程師等身份在包括中國(guó)在內(nèi)的多個(gè)國(guó)家工作過(guò)，后被派駐英國(guó)；母親畢業(yè)于斯坦福大學(xué)，27歲時(shí)同年長(zhǎng)自己24歲的丈夫結(jié)婚，婚后兩年生下肖克萊。1913年4月肖克萊一家遷回美國(guó)舊金山。作為獨(dú)生子，肖克萊童年時(shí)接受過(guò)良好的啟蒙教育。讀初中期間，肖克萊深受好友的父親——斯坦福大學(xué)物理系教授、X射線領(lǐng)域?qū)＜伊_斯（P. Ross）的影響，并被其收為義子。1932年，肖克萊在加州理工學(xué)院物理系獲得學(xué)士學(xué)位；此后，轉(zhuǎn)入他父親的母校麻省理工學(xué)院主攻固體物理學(xué)，并于1936年獲得博士學(xué)位；同年6月，肖克萊接受貝爾基礎(chǔ)研究部主任凱利（M. J. Kelly）的邀請(qǐng)加盟貝爾。

凱利1936年出任貝爾基礎(chǔ)研究部主任前，曾任該部電子管部門負(fù)責(zé)人。由于貝爾的母公司美國(guó)電話電報(bào)公司（AT&T）當(dāng)時(shí)使用的電話交換機(jī)主要是電子管式的，而電子管卻存在著啟動(dòng)需要預(yù)熱時(shí)間，以及能耗大、散熱難和壽命短等不足。盡管如此，科研人員，尤其是擁有眾多電子管專利的歐洲公司的科研人員仍然希望沿著原有技術(shù)軌道——通過(guò)對(duì)電子管加以改進(jìn)來(lái)解決這些難題。但凱利卻認(rèn)為有必要另辟蹊徑，從固體物理方面來(lái)探索一下替代電子管的出路。基于以量子力學(xué)為基礎(chǔ)的固體物理深具研究?jī)r(jià)值的判斷，貝爾的基礎(chǔ)研究部決定充實(shí)、加強(qiáng)固體物理方面的研究力量。

上任伊始的凱利除了組織室內(nèi)有關(guān)科研人員學(xué)習(xí)、進(jìn)修新興的量子力學(xué)知識(shí)外，還把目光轉(zhuǎn)向了正在麻省理工學(xué)院攻讀固體物理學(xué)博士學(xué)位的肖克萊。他親赴麻省理工學(xué)院當(dāng)面向肖克萊發(fā)出了加盟貝爾的邀請(qǐng)，并在肖克萊報(bào)到后不久，向其提出將目光放遠(yuǎn)一點(diǎn)，爭(zhēng)取在開(kāi)發(fā)電子管替代產(chǎn)品方面有所作為的希望。

肖克萊加入貝爾初期，被安排在電子管部門工作。1938年，凱利在重組物理學(xué)研究部時(shí)，將肖克萊編入了一個(gè)新成立的獨(dú)立研究小組，讓其盡量少受知識(shí)結(jié)構(gòu)老化的權(quán)威的干擾，可以集中精力從事固體物理的基礎(chǔ)研究，并賦予其充分的研究自主權(quán)。這種幾乎不受老體制約束的寬松的研究環(huán)境，激發(fā)了肖克萊大膽嘗試的熱情，并促使其于1939年12月底認(rèn)識(shí)到用半導(dǎo)體材料取代電子管制作放大器在原理上是可行的。不過(guò)，其后不久，德軍開(kāi)始攻擊法、英，二戰(zhàn)的規(guī)模不斷擴(kuò)大。為未雨綢繆，美國(guó)科研人員不得不將他們正在從事的常規(guī)性研究置于一旁，而把研究方向轉(zhuǎn)向軍事技術(shù)，貝爾當(dāng)然也不例外。這樣，肖克萊等人的半導(dǎo)體放大器的研究也就被迫暫時(shí)中斷了。

1940年8月，因受德軍的空中威脅，國(guó)內(nèi)的科學(xué)研究難以為繼，故英國(guó)首相丘吉爾（W. Churchill）決定派遣著名物理學(xué)家蒂澤德（H. Tizard）率領(lǐng)一個(gè)特使團(tuán)訪美，啟動(dòng)英、美雷達(dá)技術(shù)合作研究項(xiàng)目。受其影響，肖克萊于1940年底離開(kāi)貝爾總部，來(lái)到惠帕尼實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)始從事雷達(dá)用磁控管和晶體測(cè)距元件的研究；1942年5月，他又被抽調(diào)到美國(guó)海軍部所屬的反潛艇作戰(zhàn)研究小組擔(dān)任技術(shù)指導(dǎo)；此后，又于1944年被調(diào)到美國(guó)空軍基地負(fù)責(zé)為新組建的B-29轟炸機(jī)作戰(zhàn)小組提供技術(shù)培訓(xùn)，以使他們能夠熟練使用微波瞄準(zhǔn)儀。1945年1月，肖克萊終于結(jié)束了在國(guó)防部的戰(zhàn)時(shí)研究工作，重返貝爾，來(lái)到凱利的麾下。

凱利從戰(zhàn)時(shí)所涉及的軍事研究，尤其是從微波研究以及雷達(dá)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中認(rèn)識(shí)到，戰(zhàn)后基于微波理論的通訊技術(shù)極有可能取得重大突破，而固體物理將在其中扮演一個(gè)非常關(guān)鍵性的角色。因此，貝爾有必要迅速恢復(fù)因戰(zhàn)爭(zhēng)而中斷的固體物理方面的研究。他認(rèn)為才思敏捷、精力旺盛的肖克萊是負(fù)責(zé)這個(gè)關(guān)鍵性研究項(xiàng)目的最佳人選。

1945年3月下旬，凱利帶著兩位協(xié)助其制定戰(zhàn)后研究計(jì)劃的助手肖克萊及其同學(xué)菲斯克（J. Fisk）驅(qū)車前去拜訪貝爾實(shí)驗(yàn)室的同事、超短波無(wú)線電通訊專家、P-N結(jié)光生伏打效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)者奧爾（R. Ohl）。會(huì)面時(shí)，奧爾出示了一只無(wú)線電接收機(jī)，該接收機(jī)使用點(diǎn)接觸晶體檢波器作為信號(hào)放大器。盡管這種放大器非常粗糙，且性能極不穩(wěn)定，但奧爾用其制作成無(wú)線電接收機(jī)，仍是一件了不起的創(chuàng)舉。凱利當(dāng)時(shí)希望肖克萊發(fā)揮其固體物理學(xué)理論專長(zhǎng)給奧爾的放大器作出一個(gè)合理的解釋。

受奧爾演示實(shí)驗(yàn)的影響，肖克萊開(kāi)始清理戰(zhàn)前的研究思路，重新思考固體放大器的研制問(wèn)題。他認(rèn)為，戰(zhàn)時(shí)其好友塞茨（F. Seitz）等人在參與開(kāi)發(fā)雷達(dá)用晶體檢波器時(shí)已經(jīng)掌握了制備超高純硅晶體的方法，并使用摻雜技術(shù)制造出了具有較好導(dǎo)電性能的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，這應(yīng)該成為固體放大器的新的研究起點(diǎn)。

經(jīng)過(guò)一番努力之后，肖克萊形成了利用空間場(chǎng)效應(yīng)設(shè)計(jì)一種全新的硅半導(dǎo)體放大器的想法。之后他便開(kāi)始嘗試用實(shí)驗(yàn)來(lái)檢證自己的設(shè)想。然而，無(wú)論怎么努力，當(dāng)初的設(shè)想都無(wú)法獲得確證。肖克萊感到困惑，但又無(wú)法做出合理的解釋，于是不得不暫時(shí)轉(zhuǎn)去研究其他問(wèn)題。

?肖克萊的場(chǎng)效應(yīng)放大器構(gòu)想示意圖

點(diǎn)接觸晶體管的誕生

1945年7月，升任貝爾執(zhí)行副總裁不久的凱利宣布，重新組建物理部門下屬研究機(jī)構(gòu)，由肖克萊和化學(xué)家摩爾根（S. Morgam）領(lǐng)導(dǎo)固體物理組，該組下設(shè)半導(dǎo)體和冶金兩個(gè)研究小組，分別負(fù)責(zé)器件和材料的研究開(kāi)發(fā)，并明確由肖克萊兼任半導(dǎo)體研究小組組長(zhǎng)。研究小組成立后不久，肖克萊在貝爾的一些伙伴——實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家布拉頓（W. H. Brattain）和皮爾遜（G. L. Pearson）、物理化學(xué)家吉布尼（R. Gibney）和電路專家H.穆?tīng)?span style="color: rgb(136, 136, 136);">（H. Moore）等人便先后加盟半導(dǎo)體研究小組。在肖克萊的推薦下，同年10月凱利又以高薪為半導(dǎo)體研究小組引進(jìn)了精通固體物理的杰出理論物理學(xué)家J.巴丁（J. Bardeen）。

巴丁加盟貝爾后不久，肖克萊便帶著困惑同他談起了自己的“場(chǎng)效應(yīng)放大器”實(shí)驗(yàn)。巴丁對(duì)上司肖克萊早期的空間場(chǎng)效應(yīng)思想未得到確證的問(wèn)題頗感興趣，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的苦思冥想后，提出了“表面態(tài)理論”。早年曾從事過(guò)表面態(tài)問(wèn)題研究的肖克萊鼓勵(lì)巴丁先就表面態(tài)問(wèn)題進(jìn)行深入探索。于是，此后的一段時(shí)期，半導(dǎo)體研究小組將研究重點(diǎn)由場(chǎng)效應(yīng)放大器的研制轉(zhuǎn)向了半導(dǎo)體基礎(chǔ)理論問(wèn)題——表面態(tài)的研究。因?yàn)楸砻鎽B(tài)問(wèn)題不弄清楚，場(chǎng)效應(yīng)放大器的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)就無(wú)法入手。

?巴丁的表面態(tài)解釋示意圖

經(jīng)過(guò)一年多反反復(fù)復(fù)的實(shí)驗(yàn)，半導(dǎo)體研究小組的表面態(tài)研究取得了重大進(jìn)展。1947年9月，研究小組確認(rèn)表面態(tài)效應(yīng)確實(shí)存在。進(jìn)一步研究后發(fā)現(xiàn)，在電極板與硅晶體表面之間注入諸如水之類的含有正負(fù)離子的液體，加電壓后會(huì)使表面態(tài)效應(yīng)獲得增強(qiáng)或減弱。表面態(tài)效應(yīng)長(zhǎng)期以來(lái)一直是導(dǎo)致場(chǎng)效應(yīng)放大器實(shí)驗(yàn)失敗的主要原因，其作用機(jī)理解明之后，設(shè)計(jì)、試制半導(dǎo)體放大器的一個(gè)重大障礙便被排除了。

1947年11月21日，巴丁向布拉頓提出了著手進(jìn)行半導(dǎo)體放大器研制實(shí)驗(yàn)的建議。二人當(dāng)天便進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并在輸出回路中觀測(cè)到了微弱的放大電流信號(hào)。實(shí)驗(yàn)初步達(dá)到了預(yù)期效果，布拉頓和巴丁激動(dòng)不已，當(dāng)晚就將這個(gè)好消息打電話告訴了肖克萊。肖克萊此時(shí)正忙于處理固體物理學(xué)中其他領(lǐng)域的一些學(xué)術(shù)問(wèn)題，因?yàn)樗粌H是半導(dǎo)體研究小組組長(zhǎng)，而且還是整個(gè)固體物理組的負(fù)責(zé)人。當(dāng)他得知布拉頓和巴丁的半導(dǎo)體電流放大試驗(yàn)初獲成功的消息后，非常興奮。在其后小組討論會(huì)上，肖克萊對(duì)接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)提了一些建議，但他并沒(méi)有過(guò)深地介入相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

?巴丁等人11月21日的實(shí)驗(yàn)原理圖

接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)雖然又取得了一些進(jìn)展，但也遇到了一些難題。主要是他們的放大裝置幾乎沒(méi)有電壓增益以及只能在不超過(guò)10赫的超低頻范圍內(nèi)工作，而實(shí)用放大器必須能夠放大數(shù)千赫的輸入信號(hào)。1947年12月8日，肖克萊與巴丁、布拉頓等人開(kāi)會(huì)就實(shí)驗(yàn)中所遇問(wèn)題的解決方案進(jìn)行了討論。巴丁提議用耐高反向電壓的鍺晶體取代硅晶體試一試。巴丁與布拉頓使用鍺晶體進(jìn)行數(shù)次實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，放大器的功放系數(shù)雖有一定幅度的提升，但響應(yīng)頻率并沒(méi)有獲得改善。布拉頓認(rèn)為，這也許是因?yàn)殡娊赓|(zhì)的響應(yīng)頻率具有滯后性之故。因此，接下來(lái)需要做的就是如何擺脫電解質(zhì)的滯后影響了。

1947年12月11日，吉布尼提供了一個(gè)表面生成了氧化層（旨在替代電解質(zhì)）的N型鍺片，吉布尼在氧化層上面沉積了5個(gè)小金粒。布拉頓在金粒上面打了一個(gè)小洞,用鎢絲穿過(guò)小洞和氧化層插入鍺晶體作為一個(gè)電極,希望通過(guò)改變金粒塊和鍺晶體之間的電壓以改變鎢絲電極與鍺晶體之間的導(dǎo)電率。布拉頓在做實(shí)驗(yàn)時(shí),發(fā)現(xiàn)金粒與鍺晶體之間的電阻很小,即氧化層并沒(méi)有起到絕緣作用。盡管如此，布拉頓還是決定做幾組實(shí)驗(yàn)試一試。在一次實(shí)驗(yàn)中，布拉頓非常偶然地在鎢絲上加了負(fù)電壓,在金粒上加了正電壓,沒(méi)有料到在輸出端出現(xiàn)了和輸入端變化相反的信號(hào)。初步測(cè)試的結(jié)果是:電壓放大倍數(shù)為2，上限頻率可達(dá)10千赫。這意味著無(wú)需在鍺晶體表面特意制作一層氧化膜，簡(jiǎn)單地讓金粒和鍺晶體表面直接接觸就可獲得良好的響應(yīng)頻率。

理論物理學(xué)家巴丁敏銳地意識(shí)到金粒與鍺晶體的接觸界面上已經(jīng)出現(xiàn)了一種新的，與加電解質(zhì)完全不同的物理現(xiàn)象。據(jù)此，巴丁重新設(shè)計(jì)了一組實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是盡可能地使鍺晶體表面上的鎢絲觸點(diǎn)與金屬電極靠得近一點(diǎn)。巴丁推算后指出，兩者之間的距離應(yīng)達(dá)到50微米的數(shù)量級(jí)。這對(duì)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家布拉頓來(lái)講不是難事。他和技師很快地制作出了一套符合巴丁要求的實(shí)驗(yàn)裝置，并于12月16日下午，與巴丁一起進(jìn)行了改進(jìn)后的首次實(shí)驗(yàn)。在這次實(shí)驗(yàn)中，他們獲得了1.3倍的輸出功率增益和15倍的輸出電壓增益。因此，有學(xué)者主張應(yīng)該將這一天確定為晶體管的發(fā)明日。

?最早的點(diǎn)接觸半導(dǎo)體放大器剖面示意圖

一周后的12月23日，肖克萊領(lǐng)導(dǎo)的半導(dǎo)體研究小組使用含有新發(fā)明的固體放大器的實(shí)驗(yàn)裝置為貝爾的主管領(lǐng)導(dǎo)演示了音頻放大實(shí)驗(yàn)。這是一次沒(méi)有使用電子管的音頻放大實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)一如人們所期待的那樣獲得了成功。后來(lái)，研究小組將這種固體放大器命名為“transistor”，中文譯作“晶體管”。由于這種晶體管主要由兩根金屬絲與半導(dǎo)體進(jìn)行點(diǎn)接觸而構(gòu)成，故被稱作為雙極點(diǎn)接觸晶體管。

?全球第一個(gè)點(diǎn)接觸型晶體管

不過(guò)，點(diǎn)接觸晶體管問(wèn)世之初，發(fā)明者們并沒(méi)有立即公開(kāi)相關(guān)信息。因?yàn)樗麄冃枰阉l(fā)明的晶體管的工作原理弄清楚，特別是要把晶體中的載流子究竟是如何流動(dòng)的問(wèn)題解釋清楚；而且，申請(qǐng)專利和通報(bào)軍方也需要時(shí)間。

1948年6月17日，貝爾電話實(shí)驗(yàn)室的專利代理人完成了點(diǎn)接觸型晶體管的專利申報(bào)手續(xù)。6月23日，貝爾又向美國(guó)軍方代表展示了其所發(fā)明的晶體管演示裝置，并最終獲準(zhǔn)對(duì)外公開(kāi)。與此同時(shí)，肖克萊和皮爾遜，巴丁和布拉頓分別為《物理評(píng)論》雜志合作撰寫(xiě)了一組介紹晶體管及其工作原理的短文。各項(xiàng)準(zhǔn)備工作做好之后，貝爾6月30日在總部大樓內(nèi)召開(kāi)了記者招待會(huì)，公開(kāi)了全球第一個(gè)晶體管問(wèn)世的消息。

多項(xiàng)晶體管技術(shù)的發(fā)明

點(diǎn)接觸晶體管的發(fā)明是半導(dǎo)體研究小組送給貝爾的最豐盛的圣誕禮物，作為研究小組組長(zhǎng)，肖克萊在為之感到高興之時(shí)，也為自己未能成為這項(xiàng)突破性研究工作的主角而惱怒不已。更令他難堪的是他竟然不能被列入點(diǎn)接觸晶體管專利發(fā)明人名單。其原因主要有兩個(gè)：一是盡管他是半導(dǎo)體研究小組的負(fù)責(zé)人，但他并沒(méi)有直接參與有關(guān)點(diǎn)接觸晶體管發(fā)明的后期關(guān)鍵性實(shí)驗(yàn)；二是早在20年前就已有人提出了內(nèi)容與肖克萊的場(chǎng)效應(yīng)思想相近的專利申請(qǐng)，并于1930年獲得了批準(zhǔn)，故不能再將場(chǎng)效應(yīng)思想作為專利申請(qǐng)書(shū)的基本內(nèi)容。肖克萊為此感到沮喪，但他并沒(méi)有因此而氣餒。在此后的一段時(shí)間里，除半導(dǎo)體之外，肖克萊幾乎別無(wú)所思，甚至是新年夜都不例外。

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的思考之后，肖克萊于1948年元月23日想出了在半導(dǎo)體中加一個(gè)調(diào)節(jié)閥的方法。也就是，設(shè)計(jì)一種類似于三明治結(jié)構(gòu)的晶體管，這種晶體管最外兩層使用性質(zhì)相同的半導(dǎo)體材料，中間夾層使用性質(zhì)完全相反的半導(dǎo)體材料，三根導(dǎo)線分別與各層相連。由于這個(gè)中間薄層的功能與自來(lái)水管道中的閥門相似，故肖克萊把這種器件稱作為“半導(dǎo)體閥”。這種“半導(dǎo)體閥”的一個(gè)明顯優(yōu)點(diǎn)是，三根導(dǎo)線和半導(dǎo)體層都采用結(jié)連接。因此，可克服點(diǎn)接觸晶體管所具有的對(duì)震動(dòng)過(guò)于敏感，性能不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。

?N-P-N結(jié)型晶體管原理示意圖

三明治結(jié)構(gòu)的結(jié)型晶體管的構(gòu)想提出來(lái)了，接下來(lái)擺在肖克萊面前的問(wèn)題就是，如何從理論上確認(rèn)其是可行的，以及如何用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其可行性？

P-N結(jié)的存在早在1940年前后就已被貝爾的斯卡夫（J.H. Scaff）等人發(fā)現(xiàn)。但由于戰(zhàn)時(shí)高純度的硅和鍺不易入手，而且即使有也因摻入雜質(zhì)不易控制而很難制成合適的P-N結(jié)，故對(duì)P-N結(jié)的研究進(jìn)展不大。戰(zhàn)后，貝爾已經(jīng)能夠使用蒸發(fā)的方式制作鍺P-N結(jié)，但這種P-N結(jié)蒸發(fā)層中的電子和空穴的遷移率太低。為解決這一難題，接替吉布尼的空缺加入半導(dǎo)體研究小組的物理化學(xué)家斯帕克斯（M. Sparks）將溶化了的P型鍺晶體液滴滴到熾熱的N型鍺晶片上讓其融合后形成了P-N結(jié)。對(duì)這種P-N結(jié)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究后，斯帕克斯于1949年4月確認(rèn)可以使用P-N結(jié)實(shí)現(xiàn)功率放大。

受這些研究的鼓舞，肖克萊加快了對(duì)P-N結(jié)以及基于P-N結(jié)的晶體管的研究進(jìn)程，并于1949年7月分別在《物理評(píng)論》和《貝爾系統(tǒng)技術(shù)雜志》上發(fā)表了題為《流經(jīng)P-N結(jié)的電流》和《半導(dǎo)體的P-N結(jié)理論及P-N結(jié)晶體管》的論文。這篇論文后來(lái)成了半導(dǎo)體研究領(lǐng)域中最經(jīng)典的權(quán)威論文之一。

盡管理論研究表明肖克萊的三明治結(jié)構(gòu)的結(jié)型晶體管具有可行性，但是實(shí)際制作這種晶體管卻遇到了很多困難。經(jīng)過(guò)物理化學(xué)家蒂爾（G. Teal）等人的艱苦努力，1950年初，總算用單晶生長(zhǎng)技術(shù)直接從熔晶中制作出P-N結(jié)。其后，蒂爾與斯帕克斯緊密合作，終于于1950年4月中旬借助拉晶機(jī)，使用雙摻雜技術(shù)，制成了第一只N-P-N型晶體管。經(jīng)檢測(cè)，這只晶體管具有信號(hào)放大功能，但它的響應(yīng)頻率遠(yuǎn)低于點(diǎn)接觸晶體管的工作頻率。進(jìn)一步分析后得知，問(wèn)題出在中間層太厚。可是將中間層做薄后，導(dǎo)線又很難焊接上去。盡管如此，肖克萊仍為這一重大研究進(jìn)展的取得而感到十分的高興。

?用單晶生長(zhǎng)法制備P-N結(jié)示意圖

結(jié)型晶體管問(wèn)世后不久，朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)便爆發(fā)了。肖克萊二戰(zhàn)期間曾在國(guó)防部所屬的研究部門工作過(guò)，不僅在軍方擁有一批朋友，而且對(duì)一些軍事技術(shù)也比較熟悉。因此，他很快便為結(jié)型晶體管找到了用處，那就是用其制作迫擊炮炮彈的近爆電子引信，以增強(qiáng)對(duì)地面部隊(duì)的殺傷力。軍方的需求刺激研究小組成員對(duì)結(jié)型晶體管進(jìn)行了一系列改進(jìn)。至1951年初，除響應(yīng)頻率外，結(jié)型晶體管的性能幾乎在每一個(gè)方面都超出了點(diǎn)接觸晶體管。1951年7月4日，貝爾為結(jié)型晶體管的發(fā)明舉行新聞發(fā)布會(huì)時(shí)，新聞發(fā)言人這樣評(píng)價(jià)道：這種只有豆粒大的器件是“絕對(duì)新穎的又一種類晶體管，與以前開(kāi)發(fā)的晶體管相比，其擁有的各種性能都是空前的”。巴丁后來(lái)在諾貝爾獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)會(huì)上也承認(rèn)：“在大多數(shù)應(yīng)用中，結(jié)型晶體管已經(jīng)代替了點(diǎn)接觸晶體管?！?/p>

結(jié)型晶體管問(wèn)世后，肖克萊并沒(méi)有陶醉在取得重大突破的喜悅之中，仍以飽滿的熱情從事著他的晶體管研究。他將結(jié)型晶體管的原理與自己早期提出的場(chǎng)效應(yīng)理論結(jié)合起來(lái)思考，在1952年正式提出了單極場(chǎng)效應(yīng)晶體管的構(gòu)想。不到一年，肖克萊的合作者戴西（G. C. Dacev）和洛斯（I. M. Ross）便將此一構(gòu)想成功地化為現(xiàn)實(shí)，制作出了第一個(gè)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。

?結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管原理示意圖

結(jié)型晶體管和結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管相繼問(wèn)世后，肖克萊開(kāi)始將注意力轉(zhuǎn)向了晶體管生產(chǎn)技術(shù)的開(kāi)發(fā)。當(dāng)時(shí)，人們寄予厚望的結(jié)型晶體管的中間層無(wú)法進(jìn)一步做薄，因此其響應(yīng)頻率只能達(dá)到10~20兆赫，嚴(yán)重地制約了晶體管的使用范圍。為此，肖克萊及其部下于1953年底開(kāi)始著手這一難題的解決。他們從鍺晶體入手，借助于分區(qū)提純法獲得了超純鍺晶體，進(jìn)而于1954年使用擴(kuò)散法制作出了可放大170兆赫輸入信號(hào)的鍺晶體管。這種響應(yīng)頻率較之當(dāng)時(shí)市場(chǎng)上流行的最好的晶體管的響應(yīng)頻率要高出10倍。自此，其所發(fā)明的結(jié)型晶體管的市場(chǎng)主導(dǎo)地位便完全確立了。

離開(kāi)貝爾電話實(shí)驗(yàn)室之后

1954年2月，肖克萊決定暫時(shí)離開(kāi)貝爾，到其母校加州理工學(xué)院擔(dān)任客座教授。當(dāng)時(shí)，肖克萊的心境很不好。主要是因?yàn)樵谪悹柡茈y繼續(xù)呆下去了。在1951年貝爾人事大調(diào)整中，不少過(guò)去的部下獲得了升遷，一些人甚至還變成了他的領(lǐng)導(dǎo)，而他仍然只是研究小組負(fù)責(zé)人。貝爾管理層認(rèn)為肖克萊雖是一位出色的科研帶頭人，但不適宜擔(dān)任行政管理職務(wù)。因?yàn)槠涔芾矸绞竭^(guò)于簡(jiǎn)單，很多人都不愿意與他共事。巴丁就是在忍無(wú)可忍的情況下辭職跑到伊利諾伊大學(xué)搞超導(dǎo)研究去的，布拉頓也平靜地離開(kāi)他轉(zhuǎn)到了貝爾的其他部門。此外，還有一件事令肖克萊感到不悅，那就是在晶體管專利使用費(fèi)分配問(wèn)題上貝爾對(duì)他的貢獻(xiàn)并沒(méi)有給予足夠的尊重。

在加州理工學(xué)院執(zhí)教四個(gè)月后，肖克萊發(fā)現(xiàn)這里并不盡如人意。于是，他于1954年7月接受軍方的邀請(qǐng)，到華盛頓擔(dān)任了國(guó)防部武器系統(tǒng)鑒定組副組長(zhǎng)。最初，他認(rèn)為這項(xiàng)工作頗有挑戰(zhàn)性，干得興致勃勃，但后來(lái)又覺(jué)得沒(méi)有太大的意思。1955年7月，肖克萊辭去了國(guó)防部的工作，并決定不再回貝爾搞科研，而去“下?！眲?chuàng)辦高科技公司。

在加州理工學(xué)院的老同學(xué)貝克曼（A. O. Beckman）的資助下，以及在斯坦福大學(xué)校長(zhǎng)特曼（F. Terman）的鼓動(dòng)下，肖克萊籌備一段時(shí)間后，于1956年2月在舊金山的海灣地區(qū)正式創(chuàng)辦了肖克萊半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室，并因此而被稱作為硅谷的奠基人之一。

憑著自己在電子工業(yè)界的威望，肖克萊很快便從美國(guó)各地招聘來(lái)了一批從事半導(dǎo)體研究開(kāi)發(fā)的精英。是年6月，肖克萊指定年僅29歲的物理學(xué)家諾伊斯（R. Noyce）負(fù)責(zé)一個(gè)八人研發(fā)小組，這個(gè)小組中，除一人30歲出頭外，其余七人都在30歲以下。這些人都是當(dāng)時(shí)美國(guó)電子領(lǐng)域的拔尖人才，正處于創(chuàng)造力的高峰。如果不是肖克萊親自招募，他們或許不會(huì)匯集到加州。

正當(dāng)肖克萊為新創(chuàng)辦的公司忙得不亦樂(lè)乎的時(shí)候，傳來(lái)了一個(gè)令人振奮的好消息，肖克萊同巴丁、布拉頓一起因發(fā)明了晶體管而榮列1956年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)呙麊?。這將肖克萊的人生推向了高潮。

但是，從斯德哥爾摩領(lǐng)獎(jiǎng)歸來(lái)后，肖克萊的“家長(zhǎng)制”作風(fēng)越來(lái)越嚴(yán)重，導(dǎo)致員工與肖克萊之間的溝通越來(lái)越糟。1957年9月18日，肖克萊半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)部門的諾伊斯、G.穆?tīng)?span style="color: rgb(136, 136, 136);">（G. E. Moore）等“八大金剛”集體辭職，在仙童（Fairchild）照相器材公司的資助下創(chuàng)辦了仙童半導(dǎo)體公司。此舉無(wú)疑使肖克萊的半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室受到了重創(chuàng)。眼看著自己投資100萬(wàn)美元組建起來(lái)的半導(dǎo)體公司人才不斷外流，虧損越來(lái)越嚴(yán)重，貝克曼意識(shí)到自己的這位老同學(xué)雖然是世界上最杰出的物理學(xué)家，但絕不是一位出色的商業(yè)管理者。因?yàn)樗诠纠镒顬殛P(guān)心的是研究和開(kāi)發(fā)，而不是市場(chǎng)需求；他為硅谷培養(yǎng)了一批出類拔萃的領(lǐng)導(dǎo)人，但卻不能給自己公司的投資者帶來(lái)商業(yè)利潤(rùn)。萬(wàn)般無(wú)奈之際，貝克曼于1960年4月將半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)讓給了克利維特晶體公司（Clevite Transistor Company），肖克萊改任新公司的晶體管部顧問(wèn)。

在肖克萊商海失意之時(shí)，斯坦福大學(xué)校長(zhǎng)特曼向他伸出了挽留之手，邀請(qǐng)他擔(dān)任斯坦福大學(xué)首任波尼亞托夫（A.M. Poniatoff）工程科學(xué)講座教授。1963年，肖克萊接受了特曼的邀請(qǐng)。至此，肖克萊的由科學(xué)家、發(fā)明家轉(zhuǎn)變?yōu)槠髽I(yè)家的夢(mèng)想便徹底破滅了。

在斯坦福大學(xué)，肖克萊的興趣點(diǎn)不斷擴(kuò)散，一段時(shí)期里，曾以晶體管的發(fā)明為案例來(lái)研究科學(xué)家的創(chuàng)造力問(wèn)題。這項(xiàng)工作可以說(shuō)是他創(chuàng)業(yè)前的一項(xiàng)研究工作的繼續(xù)。在擔(dān)任國(guó)防部武器系統(tǒng)改進(jìn)小組副組長(zhǎng)期間，他曾寫(xiě)過(guò)一篇《研究型實(shí)驗(yàn)室個(gè)人產(chǎn)出變化率的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析》。不過(guò)，肖克萊最終并沒(méi)有將這項(xiàng)研究工作深入下去，以致他沒(méi)能像普賴斯（D. Price）和加菲爾德（E. Garfield）一樣成為1960年代科學(xué)計(jì)量學(xué)興起的奠基人之一。此外，這一時(shí)期，肖克萊還寫(xiě)過(guò)數(shù)篇有關(guān)晶體管取得重大突破的非常有價(jià)值的科技史論文。

20世紀(jì)60年代后期，肖克萊對(duì)遺傳與智力之間的關(guān)系問(wèn)題產(chǎn)生了濃厚的興趣，并開(kāi)始支持一種有著廣泛爭(zhēng)議的傳統(tǒng)觀念，即人種之間存在智力差別。他多次鼓動(dòng)美國(guó)國(guó)家科學(xué)院資助這方面的研究。為此，他還與當(dāng)時(shí)擔(dān)任科學(xué)院院長(zhǎng)的早年好友塞茨發(fā)生了一次激烈的沖突。進(jìn)入70年代后，肖克萊對(duì)人種學(xué)和優(yōu)生學(xué)越發(fā)著迷。他宣稱黑人的智商要比白種人低20%，認(rèn)為黑種人的高繁殖率妨礙了種族的進(jìn)化，建議智力在某一個(gè)程度以下的人接受絕育。這種種族歧視的觀點(diǎn)引起了人們的憤怒，弄得斯坦福大學(xué)黑人學(xué)生在校園里游行抗議，并火燒其模擬像。哈佛、耶魯?shù)却髮W(xué)也不得不拒絕他前去演講。

1974年9月，肖克萊從斯坦福大學(xué)退休。晚年的肖克萊仍然沒(méi)有改變其爭(zhēng)強(qiáng)好勝的性格。他不僅喜歡同人爭(zhēng)辯，還喜歡航海和游泳，不時(shí)向自己的熟人提出挑戰(zhàn)，弄得同事們都設(shè)法躲避他。日益孤獨(dú)的肖克萊后來(lái)患了前列腺癌，不幸于1989年8月謝世，享年79歲。

肖克萊一生獲得了50項(xiàng)以上的專利，并發(fā)表了許多論文。除獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)外，他還獲得了美國(guó)物理學(xué)會(huì)的巴克萊（Buckley）獎(jiǎng)、國(guó)家科學(xué)院的科姆斯托克（Comstock）獎(jiǎng)，機(jī)械工程師協(xié)會(huì)的霍利（Holley）獎(jiǎng)?wù)碌?。此外，還于41歲時(shí)當(dāng)選美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士，是當(dāng)時(shí)獲此殊榮的最年輕的科學(xué)家之一。1962年，他還擔(dān)任了美國(guó)總統(tǒng)科學(xué)顧問(wèn)委員會(huì)委員。

1999年，美國(guó)《洛杉磯時(shí)報(bào)》評(píng)選的“本世紀(jì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域50名最有影響力人物”中，肖克萊和當(dāng)年離他而去的諾伊斯以及另一位集成電路發(fā)明人基爾比（J. S. Kilby）三人并列第一。這表明后人對(duì)肖克萊在晶體管的發(fā)明與應(yīng)用方面的貢獻(xiàn)給予了充分的肯定。史學(xué)家和美國(guó)電氣與電子工程學(xué)會(huì)資深會(huì)員邦丟派迪阿（P. K. Bondyopdhyay）曾這樣評(píng)價(jià)道：“正是結(jié)晶體管這個(gè)肖克萊在理論上革命性的發(fā)明帶來(lái)了半導(dǎo)體革命，開(kāi)啟了硅時(shí)代”。

分析討論

肖克萊的一生跌宕多姿，給我們留下了很多值得思考的問(wèn)題。

（1）桀驁不馴的肖克萊如果不是被凱利這個(gè)伯樂(lè)慧眼識(shí)中，并被委任為固體物理研究組負(fù)責(zé)人，讓其統(tǒng)率一批跨學(xué)科的資深研究人員從事半導(dǎo)體研究，貝爾有可能如此快速地發(fā)明晶體管嗎？

1947年12月，點(diǎn)接觸晶體管發(fā)明之時(shí)，全權(quán)負(fù)責(zé)半導(dǎo)體放大器研發(fā)工作的肖克萊才37歲，巴丁39歲，布拉頓45歲。也就是說(shuō)，核心研究人員都比肖克萊年紀(jì)大，但貝爾并沒(méi)有論資排輩，并沒(méi)有為研究小組安排一位德高望眾的老科學(xué)家，譬如說(shuō)安排在貝爾第一個(gè)獲得諾貝爾獎(jiǎng)的固體物理學(xué)家戴維孫（C.J.  Davisson）來(lái)傳、幫、帶。研究表明，杰出科學(xué)家做出重大貢獻(xiàn)的最佳年齡區(qū)在25~45歲之間，其最佳峰值年齡為37歲左右，50歲以上仍取得重大研究突破，并因此而獲諾貝爾獎(jiǎng)?wù)叻浅Ｉ僖?jiàn)。世界首個(gè)晶體管誕生于貝爾很大程度上要?dú)w功于凱利組建起了這么一支以肖克萊為首的年輕的科研突擊隊(duì)。肖克萊后來(lái)自己也說(shuō)，如果不是凱利讓他領(lǐng)銜負(fù)責(zé)晶體管的研發(fā)，估計(jì)點(diǎn)接觸晶體管在貝爾至少要晚誕生一年。而要是真的晚一年誕生的話，晶體管的發(fā)明很有可能由美國(guó)當(dāng)時(shí)的另一個(gè)半導(dǎo)體研究據(jù)點(diǎn)普渡大學(xué)（Purdue University）完成。

此外，貝爾在開(kāi)發(fā)晶體管方面所取得的成功與其堅(jiān)持搞多學(xué)科交叉研究也有很大的關(guān)聯(lián)。肖克萊所率的研究小組匯聚了一批千里馬，他們當(dāng)中既有理論專家，又有實(shí)驗(yàn)高手；既有物理學(xué)家，又有電路專家、材料專家。也就是說(shuō)，研究團(tuán)隊(duì)不是按照傳統(tǒng)的學(xué)科性質(zhì)，而是按照任務(wù)需求組建的。這種任務(wù)導(dǎo)向型的人才搭配，為晶體管的發(fā)明提供了強(qiáng)有力的人力資源保障。

（2）作為半導(dǎo)體研究小組負(fù)責(zé)人的肖克萊，如果在場(chǎng)效應(yīng)放大器研究受阻時(shí)，無(wú)權(quán)自行決定將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向固體物理基礎(chǔ)理論問(wèn)題——表面態(tài)的研究，研究小組有可能發(fā)明點(diǎn)接觸晶體管嗎？

肖克萊領(lǐng)導(dǎo)的半導(dǎo)體研究小組的主要任務(wù)是研制固體放大器，以替代電子管。最初，研究人員想依據(jù)肖克萊提出的空間場(chǎng)效應(yīng)思想，用半導(dǎo)體材料制作一種場(chǎng)效應(yīng)放大器，但實(shí)驗(yàn)受阻。在分析實(shí)驗(yàn)受阻的原因時(shí)，巴丁提出了表面態(tài)問(wèn)題。表面態(tài)問(wèn)題如果確實(shí)存在，不把它的機(jī)理弄清，就無(wú)法設(shè)計(jì)、制作肖克萊的場(chǎng)效應(yīng)放大器。因此，巴丁等人認(rèn)為展開(kāi)表面態(tài)研究是必要的。在組長(zhǎng)肖克萊的支持下，研究小組開(kāi)始轉(zhuǎn)向表面態(tài)是否存在，以及倘若存在如何調(diào)控等問(wèn)題的研究。此項(xiàng)基礎(chǔ)理論研究，花費(fèi)了研究小組一年多的時(shí)間。半導(dǎo)體研究小組自1945年7月成立到1947年底發(fā)明點(diǎn)接觸晶體管，兩年半的時(shí)間里共花去100多萬(wàn)美元的科研經(jīng)費(fèi)，其中相當(dāng)大的數(shù)額花在表面態(tài)問(wèn)題的研究上了。

表面態(tài)問(wèn)題是巴丁調(diào)到貝爾后才提出來(lái)的，也即研究小組當(dāng)初并沒(méi)有打算要研究這一問(wèn)題。如果貝爾在科研經(jīng)費(fèi)等問(wèn)題上管得太死，不給肖克萊足夠的研究自由度，那么我們很難想象會(huì)有后面的晶體管的發(fā)明。事前提出研究計(jì)劃和經(jīng)費(fèi)預(yù)算進(jìn)行項(xiàng)目申報(bào)是必要的，但是，科研過(guò)程中存在很多不確定性，因此僅以項(xiàng)目申報(bào)書(shū)中所列條項(xiàng)作為科研的最終驗(yàn)收依據(jù)，特別是經(jīng)費(fèi)的使用依據(jù)存在很多弊端?？蒲泄芾聿荒芟衿髽I(yè)管理那樣，每一項(xiàng)計(jì)劃都要求在規(guī)定的條件下（主要是時(shí)間和經(jīng)費(fèi)）按質(zhì)按量完成?？蒲校貏e是探索性很強(qiáng)的基礎(chǔ)研究無(wú)法達(dá)到當(dāng)初的預(yù)期目標(biāo)根本不足為怪。

（3）如果肖克萊只擁有一支搭配合理的研究隊(duì)伍和充裕的研究經(jīng)費(fèi)以及足夠大的研究自由，但所需的試驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)設(shè)備受制于人，不容易入手，研究小組的創(chuàng)新是否具有可持續(xù)性？

二戰(zhàn)期間，人們?cè)谘兄铺綔y(cè)飛機(jī)用的高頻雷達(dá)時(shí)發(fā)現(xiàn)，用硅晶體或鍺晶體制成的檢波器比天然礦石檢波器的性能更好。在美國(guó)軍方的推動(dòng)下，戰(zhàn)時(shí)硅晶體和鍺晶體的提純以及摻雜技術(shù)獲得了快速發(fā)展。由于貝爾的母公司AT&T所屬西部電器公司是美國(guó)軍方指定的負(fù)責(zé)這些晶體檢波器生產(chǎn)的廠家，故負(fù)責(zé)檢波器批量生產(chǎn)技術(shù)開(kāi)發(fā)的貝爾陸續(xù)掌握了相關(guān)材料的提純和摻雜技術(shù)。但是，這些雷達(dá)用半導(dǎo)體材料仍然很難滿足實(shí)驗(yàn)室理論研究的需要，于是貝爾的科研人員又研制出了氣相沉積法、火成法等加工單晶硅和單晶鍺的方法，從而滿足了肖克萊等人對(duì)半導(dǎo)體試驗(yàn)材料提出的要求。如果研究所需的超高純度的單晶硅和單晶鍺不能及時(shí)入手，研究小組的研究活動(dòng)將成無(wú)米之炊。結(jié)型晶體管的構(gòu)思提出之后兩年多才獲得實(shí)驗(yàn)檢證，其主要原因就是研究小組當(dāng)時(shí)根本制作不出具有兩個(gè)PN結(jié)、中間層很薄的類似三明治結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)樣品。貝爾科研人員最終開(kāi)發(fā)出溫度和位移都極其精密的拉晶機(jī)之后才用雙摻雜技術(shù)通過(guò)生長(zhǎng)的方式成功制作出實(shí)驗(yàn)樣品。可以說(shuō)，晶體管的發(fā)明很大程度上得益于所需半導(dǎo)體試驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的及時(shí)研制與獲取。

1950年代初日本研究機(jī)構(gòu)曾試圖通過(guò)模仿方式搞出晶體管，但是頻頻失敗，個(gè)中原因就是其工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，根本就生產(chǎn)不出超高純度的半導(dǎo)體材料和相關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備。一個(gè)國(guó)家如果連實(shí)驗(yàn)所需的滴定管、氯化鈉、高純材料都要依賴進(jìn)口，其基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)想上臺(tái)階，關(guān)鍵核心技術(shù)想取得突破實(shí)際上是很困難的。

（4）在順境中長(zhǎng)大、出身于名門大學(xué)的肖克萊如果沒(méi)有能夠養(yǎng)成勝不驕、敗不餒的良好品性，在點(diǎn)接觸晶體管問(wèn)世之后，能夠很快地發(fā)明更為實(shí)用的結(jié)型晶體管以及提出體形場(chǎng)效應(yīng)晶體管的構(gòu)想嗎？

點(diǎn)接觸晶體管是在研制空間場(chǎng)效應(yīng)放大器過(guò)程中偶然發(fā)明的。雖然它的誕生并不意味著肖克萊提出的場(chǎng)效應(yīng)放大器思想的失敗，但它畢竟是世界上首個(gè)半導(dǎo)體放大器，具有里程碑意義。作為研究小組負(fù)責(zé)人肖克萊沒(méi)有能夠成為這個(gè)事件的主角，免不了會(huì)產(chǎn)生挫折感。但他并沒(méi)有因此而一蹶不振，相反他在反思與發(fā)明失之交臂的深層原因之后，更加發(fā)奮努力，連元旦假日都不休息，以致在點(diǎn)接觸晶體管問(wèn)世后一個(gè)月便針對(duì)其缺陷提出了嶄新的結(jié)型晶體管的構(gòu)想，此后，他又再接再厲，創(chuàng)下了在15個(gè)月里獲得5項(xiàng)相關(guān)發(fā)明專利的佳績(jī)。功夫不負(fù)有心人，1950年4月研究小組終于成功地試制出結(jié)型晶體管，并在此后迅速搶占了商業(yè)化應(yīng)用的先機(jī)。用事實(shí)證明了自己的實(shí)力之后，肖克萊并沒(méi)有陶醉在成功的喜悅之中，而是進(jìn)一步將這種三明治結(jié)構(gòu)的晶體管與自己最初提出的場(chǎng)效應(yīng)思想聯(lián)系起來(lái)思考，終于又提出了結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的構(gòu)想，此構(gòu)想后來(lái)又被實(shí)驗(yàn)證實(shí)。

這個(gè)例子告訴我們，非智力因素對(duì)科學(xué)家創(chuàng)造力的影響不容低估。一些科研人員之所以碌碌無(wú)為，或取得初步成功后便再也做不出像樣的成績(jī)，并非完全輸在智力、教育方面，而是心理素質(zhì)和道德修養(yǎng)不夠高，容易被帽子、票子和位子拖累。

（5）肖克萊是半導(dǎo)體研究小組負(fù)責(zé)人，卻沒(méi)有被列人點(diǎn)接觸晶體管的發(fā)明人名單；他獲得了許多發(fā)明專利，但貝爾并未準(zhǔn)許他獲得更多份額的專利使用費(fèi)。這反映出來(lái)的是一種什么樣的創(chuàng)新文化？

在我們看來(lái)，點(diǎn)接觸晶體管的發(fā)明不能沒(méi)有晶體管研發(fā)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人肖克萊的一份功勞。而在美國(guó)，肖克萊雖然主導(dǎo)了晶體管項(xiàng)目的研究，也親自參與了多次實(shí)驗(yàn)，但因沒(méi)有參與關(guān)鍵性的實(shí)驗(yàn)，其早先的構(gòu)想與呈現(xiàn)出來(lái)的首個(gè)晶體管也沒(méi)有直接的關(guān)聯(lián)，結(jié)果仍然被毫不留情地排除在點(diǎn)接觸晶體管發(fā)明者名單之外。顯然，美國(guó)的創(chuàng)新文化不是一味地鼓勵(lì)人們?nèi)?zhēng)經(jīng)費(fèi)、爭(zhēng)位子，而是鼓勵(lì)人們積極地參與實(shí)驗(yàn)研究，進(jìn)行思想理論創(chuàng)新。一個(gè)科研人員不論他多么有權(quán)、有錢，只要他沒(méi)有實(shí)際參與研究、實(shí)驗(yàn)，也沒(méi)有為科研工作提供有價(jià)值的思想，那么他就沒(méi)有資格享有該項(xiàng)成果的署名權(quán)。

再者，在貝爾從事科研過(guò)程中形成的諸多發(fā)明皆屬于職務(wù)發(fā)明，因?yàn)樵诖罂茖W(xué)時(shí)代不使用科研機(jī)構(gòu)的設(shè)備儀器，不由科研機(jī)構(gòu)提供經(jīng)費(fèi)和薪資，一些發(fā)明根本就搞不出來(lái)。既然是職務(wù)發(fā)明，那么專利使用費(fèi)的分配就不能由個(gè)人主宰。貝爾在專利使用費(fèi)分配額問(wèn)題上明知有可能招致肖克萊的不快，甚至有可能誘發(fā)他出走，仍然不愿意無(wú)原則地遷就這名杰出的學(xué)術(shù)帶頭人。綜觀貝爾處理肖克萊的專利問(wèn)題的方式，我們可以感受到一種講究實(shí)事求是，講究實(shí)際貢獻(xiàn)，反對(duì)爭(zhēng)名奪利，反對(duì)浮躁激進(jìn)的創(chuàng)新文化的存在。

（6）肖克萊當(dāng)選為美國(guó)國(guó)家科學(xué)院最年輕的院士之一后，仍然只能做項(xiàng)目研究小組組長(zhǎng)，而沒(méi)有被委以更高的科研管理職務(wù)，這算不算是一種人才打壓？

歷史上，像肖克萊這樣多次利用新的理論原理預(yù)測(cè)出電子器件的發(fā)展走向，并在不久后組織研制出預(yù)想實(shí)物的物理學(xué)家并不多見(jiàn)?？峙抡l(shuí)都不會(huì)否認(rèn)肖克萊的科研預(yù)見(jiàn)能力，但是，他在科研過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的自我中心主義則令人嘆息。為了驗(yàn)證自己的設(shè)想，他會(huì)讓下屬中止各自的研究而去幫他進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。而對(duì)別人的研究興趣，他難得給予足夠的尊重，以致像巴丁這樣后來(lái)因從事超導(dǎo)理論研究再次獲得諾貝爾獎(jiǎng)的理論物理學(xué)家都不惜辭職離他而去，像布拉頓這樣的優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家和長(zhǎng)期的合作伙伴最終都不愿意與其共事。

在大科學(xué)時(shí)代，科研工作關(guān)鍵不在于是否是由科研能力強(qiáng)的內(nèi)行來(lái)管理，而在于領(lǐng)導(dǎo)者是否善于聽(tīng)取下屬的意見(jiàn)，能否博采眾長(zhǎng)，充分調(diào)動(dòng)各自的積極性?？蒲心芰?qiáng)并不意味著管理能力也強(qiáng)。貝爾高層意識(shí)到了這些，所以才不惜重用肖克萊的多名部下，也不肯將科研能力突出的肖克萊提拔到重要的領(lǐng)導(dǎo)崗位上來(lái)。后來(lái)肖克萊領(lǐng)導(dǎo)多名科技精英在加州創(chuàng)業(yè)失敗，可以說(shuō)在某種程度上佐證了貝爾高層當(dāng)初決定的正確性。

（7）肖克萊作為世界上最杰出的物理學(xué)家之一，創(chuàng)辦公司時(shí)也曾吸引來(lái)了像諾伊斯、穆?tīng)栠@樣的科技精英前來(lái)相助，為什么科研力量如此強(qiáng)大的高科技公司最終還是難逃厄運(yùn)呢？

企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理與科研院所的經(jīng)營(yíng)管理不同，它不僅涉及到技術(shù)創(chuàng)新，而且還涉及市場(chǎng)創(chuàng)新和組織創(chuàng)新。企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的實(shí)質(zhì)在于把技術(shù)這種生產(chǎn)要素引入生產(chǎn)體系，實(shí)現(xiàn)技術(shù)要素與其他生產(chǎn)要素的新組合，使技術(shù)發(fā)明得到商業(yè)化應(yīng)用。導(dǎo)致企業(yè)利潤(rùn)增長(zhǎng)的是技術(shù)創(chuàng)新，而不是單純的技術(shù)發(fā)明，更不是科學(xué)發(fā)現(xiàn)。企業(yè)的科技優(yōu)勢(shì)并不必然的導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。因此，企業(yè)的研發(fā)必須考慮市場(chǎng)的需求，不能在研發(fā)過(guò)程中一味地強(qiáng)調(diào)技術(shù)的先進(jìn)性。脫離生產(chǎn)實(shí)際和市場(chǎng)需求的研發(fā)不可能導(dǎo)致創(chuàng)新的成功。

肖克萊作為一名長(zhǎng)期在貝爾從事研發(fā)工作的物理學(xué)家，勇于到加州創(chuàng)辦高科技公司，精神可嘉。但他對(duì)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的理解是不充分的。由于他過(guò)于重視技術(shù)研發(fā)，致使研發(fā)費(fèi)用開(kāi)支瀕臨失控。這樣當(dāng)然會(huì)對(duì)公司的生產(chǎn)造成沖擊。生產(chǎn)不出有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品的結(jié)果是，公司的凝聚力不斷減弱。在技術(shù)開(kāi)發(fā)方面，肖克萊低估了實(shí)驗(yàn)室里的技術(shù)和工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)之間的差異。在貝爾的超高技術(shù)環(huán)境下，一些樣品的試制根本不成問(wèn)題，但是肖克萊要在自己的處于初創(chuàng)時(shí)期的公司里大批量生產(chǎn)，無(wú)論他聘來(lái)的技術(shù)人員多么優(yōu)秀，多么努力，也無(wú)法做得到。加上肖克萊好自以為是，聽(tīng)不進(jìn)部下的建言，最終將公司引入歧途也就不足為怪了。

（8）作為諾貝爾獎(jiǎng)獲得者的肖克萊，如果不是在美國(guó)，而是在東方，提出一個(gè)自己甚感興趣的課題立項(xiàng)建議，它有可能被自己的同事好友們無(wú)情地拒絕嗎？

創(chuàng)辦高科技公司失敗后的肖克萊，在應(yīng)邀擔(dān)任斯坦福大學(xué)教授期間，對(duì)人種與智能之間的關(guān)系問(wèn)題產(chǎn)生了濃厚的興趣，并形成了黑人的智力比白人的低、遺傳對(duì)智力的影響比環(huán)境的要大的看法。盡管他多次要求美國(guó)國(guó)家科學(xué)院立項(xiàng)資助這方面的研究，但是他的建議始終沒(méi)有獲得通過(guò)。肖克萊作為美國(guó)科學(xué)院的院士，科學(xué)院院長(zhǎng)塞茨的多年好友，連這么一個(gè)課題立項(xiàng)要求都無(wú)法獲得通過(guò)。這在某種程度上印證了美國(guó)學(xué)術(shù)界同行評(píng)議的嚴(yán)肅性和權(quán)威性。的確，肖克萊在生物學(xué)方面沒(méi)有什么專長(zhǎng)，但他畢竟是諾貝爾獎(jiǎng)獲得者，既然他認(rèn)為人種與智力的關(guān)系是一個(gè)值得深入研究的學(xué)術(shù)問(wèn)題，那么尊重他的意見(jiàn)，或?qū)⑵浣ㄗh作些修改，設(shè)置一個(gè)這方面的研究課題無(wú)傷大雅。但是，美國(guó)學(xué)術(shù)界卻絲毫情面都不講，弄得肖克萊頗為難堪。

由此可以看出，美國(guó)的學(xué)術(shù)生態(tài)和東方的存在不少差異。在美國(guó)，一個(gè)權(quán)威超出自己的學(xué)術(shù)研究范圍說(shuō)事不會(huì)被認(rèn)為是權(quán)威性的意見(jiàn)。而在東方，這種意識(shí)比較薄弱，盲目崇拜權(quán)威的現(xiàn)象相當(dāng)普遍。在這種文化氛圍中，若院士不僅是一個(gè)榮譽(yù)性的稱號(hào)，還擁有課題立項(xiàng)建議和評(píng)審等實(shí)權(quán)，那么他對(duì)端正學(xué)風(fēng)所負(fù)有的社會(huì)責(zé)任將十分巨大。

結(jié)    語(yǔ)

肖克萊發(fā)明結(jié)型晶體管引發(fā)了半導(dǎo)體革命，揭開(kāi)了硅時(shí)代的序幕。這項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)的攻克無(wú)疑是多種因素共同作用的結(jié)果。但從上述考察中可以看出，攻克關(guān)鍵核心技術(shù)至少有必要處理好新秀與元老、遠(yuǎn)期與近期、個(gè)人與團(tuán)體三個(gè)方面的關(guān)系。

（1）新秀與元老關(guān)系。肖克萊發(fā)明結(jié)型晶體管時(shí)并沒(méi)有院士稱號(hào)，也沒(méi)有其他任何帽子。但是貝爾實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)負(fù)責(zé)人凱利卻將研制晶體管的重任全權(quán)托付給了這樣的一位剛過(guò)而立之年的固體物理學(xué)界的新秀，而沒(méi)有交給擁有眾多耀眼頭銜的資深專家。實(shí)踐證明，正是因?yàn)閯P利用人不唯帽子，貝爾才得以攻克晶體管這項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)。像足球這樣高度依賴經(jīng)驗(yàn)的行業(yè)，也許花重金聘用一位資深教練是必要的。但是科學(xué)研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)需要的是不墨守成規(guī)，因此經(jīng)驗(yàn)雖然重要，但它并非決定性因素，是故在科研領(lǐng)域沒(méi)有必要像足球領(lǐng)域那樣高薪聘請(qǐng)經(jīng)驗(yàn)豐富的權(quán)威專家來(lái)帶隊(duì)指導(dǎo)。由于攻克關(guān)鍵核心技術(shù)需要走前人從未走過(guò)的路，因此資深院士、諾貝爾獎(jiǎng)得主并不一定比科研新秀擁有更多的優(yōu)勢(shì)，也正因?yàn)槿绱?，資深院士、諾貝爾獎(jiǎng)得主很少有再創(chuàng)輝煌、再摘桂冠的。相反，將資源投放給像肖克萊這樣的青年才俊卻有可能實(shí)現(xiàn)顛覆性技術(shù)創(chuàng)新。

（2）長(zhǎng)遠(yuǎn)與近期關(guān)系。如果將貝爾成立固體物理研究組的時(shí)間點(diǎn)——1945年7月作為貝爾正式啟動(dòng)晶體管項(xiàng)目的起點(diǎn)，將首個(gè)點(diǎn)接觸晶體管誕生的時(shí)間點(diǎn)——1947年12月作為終點(diǎn)，那么晶體管項(xiàng)目只花了兩年半的時(shí)間就開(kāi)花結(jié)果了。即使將宣布結(jié)型晶體管問(wèn)世的時(shí)間點(diǎn)——1951年7月作為終點(diǎn)，晶體管項(xiàng)目也只花了六年的時(shí)間就大功告成。不要說(shuō)兩年半，即使是六年，對(duì)攻克晶體管這樣的關(guān)鍵核心技術(shù)來(lái)講都不算長(zhǎng)。問(wèn)題是，早在二戰(zhàn)爆發(fā)前，凱利就支持肖克萊啟動(dòng)了“固體放大器”的研究。如果將1938年肖克萊加入新成立的獨(dú)立研究小組作為晶體管項(xiàng)目的起點(diǎn)，那么貝爾的晶體管研制經(jīng)歷了十個(gè)年頭才初見(jiàn)成效。很明顯，攻克關(guān)鍵核心技術(shù)和實(shí)現(xiàn)顛覆性技術(shù)創(chuàng)新需要有長(zhǎng)期的積淀，不能指望三、五年內(nèi)就大功告成。如果科研人員耐不住寂寞，一心想著早出成果、快出成果、出大成果，不愿意做長(zhǎng)期規(guī)劃，那么他很難在短期內(nèi)實(shí)質(zhì)性地取得重大研究突破。因此，科研管理部門不僅要寬容失敗，而且還要有容忍科研人員長(zhǎng)期勞而無(wú)功的雅量。

（3）個(gè)人與團(tuán)體關(guān)系。肖克萊無(wú)疑是組織實(shí)施晶體管研究的領(lǐng)軍人物，而且是一名固體物理專家。如果只是開(kāi)展理論研究，依靠一名造詣很深的專才，就有可能在理論前沿取得重大突破。問(wèn)題是理論研究和應(yīng)用研究是兩回事。理論研究呼喚的是精通某一領(lǐng)域的專才，而應(yīng)用研究呼喚的卻是通曉多個(gè)領(lǐng)域的通才。由于一個(gè)人的知識(shí)面是有限的，因此搞應(yīng)用研究，尤其是開(kāi)展關(guān)鍵核心技術(shù)的攻關(guān)，需要構(gòu)建一個(gè)緊密合作型的知識(shí)和技能能夠?qū)嵭谢パa(bǔ)的跨學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)。由于肖克萊率領(lǐng)的晶體管研制團(tuán)隊(duì)是按照任務(wù)需求組建的，故得以匯聚一批學(xué)科背景各異的專家，他們當(dāng)中既有理論專家，又有實(shí)驗(yàn)高手；既有物理專家，又有材料專家。而且這些專家的工作場(chǎng)域都在貝爾實(shí)驗(yàn)室，隨時(shí)都可以聚在一起切磋討論。由于不僅打破了學(xué)科壁壘，而且還可以真正地開(kāi)展跨學(xué)科研究，因此貝爾的晶體管研究團(tuán)隊(duì)能夠有效克服大學(xué)中常見(jiàn)的那種多學(xué)科分散研究的諸多弊端，進(jìn)而得以率先實(shí)現(xiàn)晶體管這項(xiàng)顛覆性技術(shù)創(chuàng)新。這意味著，開(kāi)展關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，僅靠少數(shù)幾位明星科學(xué)家的分散努力是不行的，必須將多個(gè)方面的研究力量有效地整合起來(lái)才有可能取得成功！

本文系根據(jù)周程發(fā)表于《科學(xué)學(xué)研究》第26卷第2期上的“晶體管發(fā)明者肖克萊引發(fā)的科技管理問(wèn)題思考”一文改寫(xiě)而成。

制版編輯 | 楊梟