2022年12月23日 聯合報 科技．人文聯合講座

點矽鍺成金 人走茶未涼

趙坤茂

近日寒流來襲，但捷運列車依然人潮洶湧，已逐步回復到疫前盛況。環顧車廂內外，無論是人手一部的智慧裝置，或是預錄廣播系統、到站顯示器、路線識別燈，乃至於行車控制及車門開關等，電晶體都在其電子電路晶片裡扮演關鍵角色。粗估一下，這部列車共承載了數兆顆電晶體，此乃七十五年前第一顆電晶體問世時難以預料的景象。

巴丁（John Bardeen）和布拉頓（Walter Brattain）以半導體材料鍺開發出史上第一顆電晶體，在一九四七年十二月廿三日正式展示給任職的貝爾實驗室，勇奪彼時科學家追尋數十年的聖杯。電晶體具備開關電流與放大信號的功用，可應用於任何需要運算、存取、通訊、感測、顯影的電子裝置，是廿世紀最偉大的發明之一。電晶體問世後，沒幾年就取代真空管，成為數位電腦的基礎元件。

當初巴丁和布拉頓申請電晶體專利時，他們的主管蕭克利（William Shockley）並沒有一起掛名，這讓蕭克利覺得自己的貢獻被漠視。據說在跨年夜裡，懊惱的蕭克利以半導體三明治模式發想，勾勒出一種改良式的雙極性電晶體。儘管初始設計遭遇重重難關，但經歷一個多月的修正與秘密實驗後，終於在二月中旬證實其可行性。

一九五六年，蕭克利、巴丁和布拉頓獲頒諾貝爾物理學獎，以彰顯他們在半導體研究和電晶體效應的卓越貢獻。其實，科學研究的重大突破總在競合試誤中突圍而出，成者為王，敗者為寇。因此，王者前身或許曾為賊寇，而王者後來可能更加擴大版圖，或是再度淪為賊寇。

蕭克利在一九五六年將矽電晶體製造導入灣區，新創事業不幸失敗慘澹收場，但所招聘的優秀工程師卻造就了諸多矽谷傳奇，包括仙童半導體和英特爾。可惜他因管理風格觸犯員工而眾叛親離，也因種族歧視和倡導優生思維而走向偏鋒。

巴丁在一九五一年到伊利諾大學任教，並將研究聚焦從電阻可轉移的半導體，轉移到零電阻的超導體。他在一九七二年因超導理論再度獲頒諾貝爾物理學獎，成為史上唯一榮獲兩次諾貝爾物理學獎的科學家。

布拉頓在一九六七年從貝爾實驗室退休後，呼應內心鄉野的召喚，回到母校惠特曼學院任教。他出生於廈門，一歲時回到故鄉華盛頓州，中年喪偶後再娶育有三個孩子的艾瑪，成為筆者恩師米勒教授的繼父。

雖然研發電晶體的三位開路先鋒早已往生超過卅年，但他們的智慧結晶仍在我們周遭發光發熱，並將在未來持續造福人間。

【2022/12/23 聯合報】