60年前，科學家們在貝爾實驗室證明了20世紀最重要的發明：第一隻真正的晶體管。

　　很難說電子時代起源於何時
，但是，WilliamSturgeon在1825年對電磁石的發展，為JosephHenry在1830年發明粗糙的電報機播下了種子，那是第一個被用於遠程通信(1英裏)的電氣係統。僅僅過了14年

，SamuelMorse通過連接華盛頓特區以及巴爾的摩之間的40英裏鏈路發送了一則消息。

　　盡管那時候電報機的特性簡單，令人驚訝的是需求增長相當快。到了1851年，西聯公司開始商業運營，也就是在同一個十年內
，CyrusFieldtongguoyigenyisuidedianlanlianjielexinjiushijie
，jinguanzhegendianlanzaichuanshulediyitiaoxiaoxizhihouqimazhongduanlesangexingqi。raner，houlaidenuliqudelechenggong。shunjianshixiandegendaxiyangbiandetongxinxuanjishizhezhongjishujiayuhuxiao。

　　盡管AlexanderGrahamBell在1875年發明的電話現今仍然受到普遍的讚譽，但是，它成為實用器件還是在ThomasEdison兩年以後發明碳麥克風之時。揚聲器的語音通過一包碳顆粒進行調製
，通過改變電路的電阻，從而把信號發送到接收器。

　　不久之後，許多發明家提出了無線通信的設想，GuglielmoMarconi在1896年申請的專利以及後續的實證中進行了整理。像電話以及電報機一樣，早期的無線電既沒有采用CPU
、晶體管，也沒有采用真空管。Marconi在其它發明家—特別是NikolaTesla—研yan究jiu的de基ji礎chu之zhi上shang，利li用yong高gao電dian壓ya和he火huo花hua隙xi把ba電dian磁ci波bo引yin入ru一yi隻zhi線xian圈quan和he天tian線xian。那na個ge信xin號hao在zai整zheng個ge頻pin譜pu上shang輻fu射she，以yi現xian今jin的de標biao準zhun看kan是shi難nan以yi想xiang像xiang地di吵chao雜za，但dan是shi，它ta們men管guan用yong。實shi際ji上shang
，泰tai坦tan尼ni克ke著zhu名ming的deSOS信號就是利用馬可尼無線電報公司製造的5KW火花隙裝置廣播出去的。[page_break]

　　電路與電有關，但不是電子電路。

　　jinguandianhuaxinhaosuizhejulidezengjiaerkuaisutuihua，yucitongshi，nashihoudewuxiandianshebeirengranjianlou
，tongxinjuliyouxian。quanshijietebieqiangliedixuyaonenggoukongzhidangshixinfaxiandedianzideliudongdeqijian。dagaijiushizainageshihou
，AmbroseFleming實現了電流在真空管中不可思議的流動

，Edison無wu意yi中zhong發fa現xian它ta能neng夠gou調tiao整zheng交jiao變bian的de電dian流liu，這zhe對dui於yu檢jian測ce無wu線xian電dian波bo恰qia到dao好hao處chu，因yin此ci，他ta發fa明ming了le第di一yi隻zhi簡jian單dan的de真zhen空kong二er極ji管guan。然ran而er
，因yin成cheng本ben高gao且qie燈deng絲si需xu要yao大da電dian流liu，它ta並bing沒mei有you取qu得de大da規gui模mo商shang業ye成cheng功gong。

　　在新世紀的第一個十年，LeedeForest往電子管的陽極和陰極之間插入一層柵格。利用這種新的元件，電路能夠實現放大、zhendanghekaiguan。naxiejiushirenheerjinzhidianzidianludejibencaozuo。liyongdianziguan，gongchengshimenrenshidaotamennenggouchuangjianjuyouqiyilingmindudewuxiandian，tongguojiqianyinglidedianlanfasongyuyin，bingzaijihaomiaoneiqiehuan“0”和“1”。在第一次世界大戰的四年期間

，單單西電公司一家就為美國軍隊生產了500百萬隻電子管。到了1918年
，美國一年的電子管產品就超過了一百萬隻，超過戰前該數字的五倍。

　　電子學的誕生

　　電子學被定義為“解決涉及電子在真空管、氣體介質以及半導體中流動的器件和係統的開發及應用的科學，”這個定義幾乎與電子管的發明同時出現。然而
，那是一個很糟的定義。我認為，電氣和電子電路之間的差異在於
，後者采用“有源”元件
，即執行調整、開kai關guan或huo放fang大da的de元yuan器qi件jian。第di一yi個ge真zhen正zheng的de有you源yuan器qi件jian可ke能neng是shi觸chu須xu線xian晶jing體ti，其qi中zhong

，一yi點dian彈dan性xing線xian接jie觸chu到dao作zuo為wei原yuan始shi二er極ji管guan的de原yuan質zhi方fang鉛qian礦kuang厚hou片pian。但dan是shi，我wo找zhao不bu到dao更geng多duo關guan於yu它ta們men的de起qi源yuan的de資zi料liao，看kan起qi來lai這zhe些xie晶jing體ti第di一yi次ci出chu現xian的de時shi間jian應ying該gai稍shao微wei早zao於yuFleming所做的先驅電子管研究。具有諷刺意義的是
，第一隻有源元件—早於電子管—是半導體，但是，幾乎又花了半個世紀的時間，科學家才宣稱“發現”半導體。

　　無線電最初僅僅采用幾隻電子管

，但是，不久高端設備采用了一打電子管。在1960年代末，我有一台軍用剩餘的1940年代的RBC無線電接收機
，其中，采用了19隻電子管。據說，在1940年代它價值2400美元(超過現今的3.3萬美元)。

　　在那時候—現今一如既往—日益增加的性能導致人們不斷地迫切需要更多的特色
、速su度du和he功gong能neng。在zai第di二er次ci世shi界jie大da戰zhan中zhong，雷lei達da的de發fa明ming對dui有you源yuan電dian子zi學xue產chan生sheng了le更geng為wei巨ju大da的de需xu求qiu。一yi些xie雷lei達da采cai用yong了le幾ji百bai隻zhi電dian子zi管guan。或huo許xu
，真zhen空kong電dian子zi管guan技ji術shu的de最zui高gao成cheng就jiu是shi1946年誕生的ENIAC，其中采用了大約1萬8000隻(zhi)電(dian)子(zi)管(guan)
，這(zhe)台(tai)機(ji)器(qi)每(mei)隔(ge)兩(liang)天(tian)發(fa)生(sheng)一(yi)次(ci)故(gu)障(zhang)。顯(xian)然(ran)，數(shu)字(zi)技(ji)術(shu)的(de)來(lai)臨(lin)已(yi)經(jing)把(ba)電(dian)子(zi)管(guan)逼(bi)到(dao)了(le)極(ji)限(xian)。人(ren)們(men)需(xu)要(yao)新(xin)型(xing)的(de)有(you)源(yuan)元(yuan)件(jian)，這(zhe)些(xie)器(qi)件(jian)產(chan)生(sheng)的(de)熱(re)量(liang)更(geng)低(di)、消耗的功率大為降低並且可靠性高。

　　在1956年
，JohnBardeen和WilliamShockley贏得了與半導體工作相關的諾貝爾獎。正是在接下來的一年
，WalterBrattain與JohnBardeen發明了晶體管。雖然一些人聲稱，這是第一個“實用”的此類半導體器件，但是，貝爾實驗室的科學家實際上已經構建了一種點接觸晶體管，這是一種不再使用的、難以製造的器件
，它從未獲得普遍應用。

　　大概在1950年(來源變化)
，Raytheon生產了他們的CK703，這是第一種可商用的器件
，它的價格為18美元(相當於現今通脹後的147美元)
，而那時候真空電子管的典型價格為每隻0.75美元，這簡直是無法競爭的。盡管人們急於把點接觸晶體管製成為理想的有源元件，但是
，人們需要一些更好的器件。

　　Shockley在1948年已獲專利的現代麵結型晶體管上繼續進行半導體器件的研究工作。三年以後，貝爾實驗室展示了器件編號為M1752的器件
，盡管它顯然僅僅以原型數量進行的生產。[page_break]

　　現代晶體管誕生了。它並沒有立即給電子行業帶來革命性的變化，那時電子行業與電子管的“蜜月期”依舊。到了1956年，日本出現了ETLMark3
，這可能是第一台用晶體管實現的計算機
，但是
，它采用了130隻點接觸晶體管
，而實際上它是一台無法銷售的設備。接下來這一年

，IBM開始銷售它的608機器，其中
，采用了3,000隻鍺晶體管，那是第一台商用晶體管計算機。與采用電子管的計算機相比，608省電90%。它利用100KHz的時鍾以及9條指令
，實現了兩個9位BCD數平均11毫秒的乘法時間
，此外，它擁有40字的核心存儲器
，總量為2,400磅。

　　電話行業對放大器的需求加速了真空電子管的發展
，科學家爭相研究半導體技術也就不足為奇了。早在1952年，貝爾電話公司就在新澤西安裝了第一台晶體管中央局端設備
，當時采用的也是點接觸晶體管。

　　MaBell是由AlexanderGrahamBell創辦的

，當然，他開始工作時曾任聾人教師，一生中大多數時間均從事為聽力弱的人群提供服務的事業。因此，貝爾公司大概在1953年就放棄了絕對領先的晶體管產品—一種助聽器—的所有專利權使用費。

　　老前輩可能記得Raytheon的CK-722，那是第一種商用麵結型晶體管。在1953年時，每隻的價格大約為7美元
，那時這是很昂貴的。我記得上世紀60年代從RadioShack購買許多晶體管時
，常常就有CK-722，或許工廠支持這麼做。我不記得價格是多少了，但是

，這就是所有的折扣；對於一袋零件，它不可能給一兩個以上的最低級品。

　　到了1955年底，同樣的器件的價格下滑到了0.99美元。摩爾定律那時候還沒有被發現，但是，電子元器件的無情降價已經開始了，是新興的半導體技術使這一切成為可能。

　　最早在1954年，RegencyElectronics才生產了第一隻商用晶體管收音機(齊名地被稱為TR-1)。TI公司為了給它們的新型晶體管尋找市場，與美國國內許多收音機製造商進行了接洽，但是，除了Regency之外
，均給予拒絕。一則關於TR-1的當代TI新聞發布稿稱
，這種新型的元器件是“n-p-n生長的結
，也就是鍺三極真空管。”這種三極真空管過去是—並且現在仍然是三元件真空管。

　　到1960年代初，消費者迷戀上了小型收音機(1959年就賣出了500萬台晶體管收音機)。那時市場商人—像現在的商人一樣—jiukewangshixiantamendechanpindechayihua
，yushi
，kaishiliyongshouyinjizhongjingtiguandeshulianglaicuxiaochanpin。jinguanzhishaoyouyijiagongyingshangshitugoujianjinjincaiyongliangguandeshouyinji—實際上很少采用8隻以上的晶體管，但是，常常有多達16隻晶體管被焊接在電路板上，當然，大多數未被連接。那可能類似於當今的GB之戰。有多少iPod所有者接近填滿他們的40GB驅動器呢?

　　xianjin，fenlijingtiguansihujihuxiangshidaicuowu
，jinguantamenrengranguangfandiyongyuxuduopoqiexuyaodeyingyongzhizhong。chengbenfanweijihuconglingdaozhenduimouxiezhuanyongqijiandejishimeiyuan。yuzhidezunjingdeCK-722相比，相同尺寸的IC可能具有幾百萬隻三極管，每一隻三極管花費買家僅僅幾毫美分(microcent)。

　　具有諷刺意味的是
，一些困擾真空電子管並導致其接近死亡的問題，現在在晶體管產品中卻揮之不去。在1946年，全球所有計算機的容量消耗的功率僅僅為幾百千瓦。現今
，一座服務器農場就吸取幾兆瓦的功率。在2005年，全球的服務器農場需要相當於14座十億瓦特的電廠供電。據說，穀歌在美國俄勒岡州Dalles的數據中心建設了四層樓高的冷卻塔。

　　晶體管有許多變種
，其中，場效應晶體管(FET)是最重要的。FET在1960年由JohnAtalla在Shockley工作的基礎上發明的

，它最初是一種新奇的事物。RCA利用FET技ji術shu推tui出chu了le一yi係xi列lie邏luo輯ji芯xin片pian，但dan是shi，因yin為wei它ta們men的de速su度du慢man，僅jin僅jin被bei用yong於yu專zhuan門men的de低di功gong率lv應ying用yong中zhong。每mei一yi個ge人ren均jun了le解jie該gai技ji術shu永yong遠yuan取qu代dai不bu了le更geng為wei有you用yong的de麵mian結jie型xing晶jing體ti管guan。[page_break]

　　現在—當然—FET是數字革命的基礎。速度問題得到了解決，而它們的極低功率要求使之可能被成百萬地集成到一顆IC之中。

　　三隻電子管的收音機不會產生很多熱量
，但是
，把1萬8000隻電子管構成計算機，空調係統就會成為一個嚴重的問題。對於所有類型的晶體管也一樣：一顆集成了幾百萬低功耗FET的IC將會因過熱而燒毀。因此
，再次具有諷刺意味的是，供應商正在利用像多核這樣的不同技術來獲得更好的MIPs/mW比率。

　　與此同時

，摩爾完善了第一台真正的電氣係統—電報機，RudolfClausius把熱動力學的第二定律編成了基本思想的法典
，它折磨著整個電子學的發展曆史。多核可能是、也可能不是現今MIPs/mW問題的解決方案，但是，把大量的低功耗CPU集成到單核上


，那麼，Clasius定律將再次揭示問題所在。我在晶體管100周年誕辰以前早就懷疑，整個新的低熵技術將被發明。而那些也將開始無情的熱調節問題。