研发了晶体管、培养了“八叛逆”、被称为废物天才,硅谷之父传奇的一生

新闻资讯2024-06-08 09:07小乐

研发了晶体管、培养了“八叛逆”、被称为废物天才,硅谷之父传奇的一生

他独自勇敢地闯入“硅谷”;他创立了肖克利半导体实验室,其研究成果一度可以与著名的贝尔实验室相媲美; 1956年,在他异常忙碌的时候,幸运的是,他获得了诺贝尔奖。不幸的是,他已经筋疲力尽,不得不花时间去领奖。他共同发明了晶体管,被媒体和科学家称为“20世纪最重要的发明”。 “发明”引领硅谷进入电子产业新时代;他带出了摩尔、诺伊斯(后来的英特尔创始人)等一批优秀徒弟。不幸的是,由于管理和经营不善,诺伊斯八人组成的“八叛逆者”相继辞职,从而创造了随后的半导体行业神话。被后人尊称为“晶体管之父”。他一生获得发明专利90余项。他就是威廉·肖克利。今天的文章,我们将走进威廉·肖克利的一生,了解硅谷半导体行业鲜为人知的传奇故事的开始故事。本文摘自机械工业出版社出版的《半导体简史》一书。文末还有福利哦~~

在加州的山景城,有一天,一位中年男子来到一座仓库旁边,徘徊了许久,准备将其改造成实验室。他的名字叫肖克利。

1955年,他远离了美国东部的喧嚣,沿着西部牛仔的开拓之路来到了加州和山景之城。美国这片最后见到太阳的土地,很快就会因为他的到来而升起迎接电子信息时代的第一面旗帜。

贝尔实验室的成功

最初,肖克利来到这里的目的并不是要创建一家半导体公司。如果只是针对半导体,当时没有哪个地方能比贝尔实验室提供更多的资源。他来这里是为了实现他的另一个梦想。

1948年2月,点接触晶体管专利引起的纠纷是肖克利在贝尔实验室遭受的第一次打击。肖克利用结型晶体管的专利完成了他的“救赎”后,他有了新的研究方向,机器人和自动化。这或许只是肖克利一开始自我陶醉的一个基础,但后来他全身心投入到这个领域,也提出了几个好的想法。

1948年,贝尔实验室帮助肖克利申请了一项与半导体无关的专利“辐射能量控制系统”。该专利描述了一种基于视觉传感器的反馈控制系统,可用于导弹的自动制导。这样的专利自然会触发军方的专利保密条款,直到1959年美国专利局才将这项专利授予肖克利。

机器人和自动化领域仍然点燃着肖克利的热情。他对该领域充满热情,甚至要求贝尔实验室获得自动化专利。 1952年12月,肖克利经过慎重考虑,申请了另一项与机器人相关的专利。在肖克利的描述中,机器人有手、感觉器官、记忆、大脑和眼睛。

当肖克利满心欢喜地准备进入机器人领域时,凯利的回答给他泼了一盆冷水。凯利告诉他贝尔实验室不会支持他的想法。此时,凯利已成为贝尔实验室的总裁,他的回应是最高级别的。

肖克利离开了贝尔实验室。他先去了加州理工学院,然后去了五角大楼。直到1955年的一天,他在洛杉矶遇见了贝克曼。

贝克曼是加州理工学院的教授,并教过肖克利,后者是该校的本科生。贝克曼是pH计的发明者,并于1934年创立了“贝克曼仪器公司”。当他遇到肖克利时,贝克曼已经是一位成功的商人。他碰巧也喜欢自动化,并相信机器最终可以取代人类。

两人一拍即合。当肖克利准备使用自己的机器人专利与贝克曼合作时,贝克曼作为精明的商人,要求团队仔细评估肖克利的发明,然后礼貌地拒绝了肖克利。一段时间后,肖克利给贝克曼打电话。这次他想把贝尔实验室刚刚发明的晶体管推向市场。贝克曼立即做出了回应,并立即安排了两人的会面。

此时,贝尔实验室已经以极低的价格将其晶体管制造专利授权给外部各方。支付了这笔许可费后,任何公司都有权制造晶体管。

晶体管的发明者肖克利自然更有先发优势。经过认真讨论,贝克曼和肖克利达成一致,决定建立“肖克利半导体实验室”。作为贝克曼仪器公司的子公司,肖克利全权负责该实验室。

梦想成真,但肖克利半导体实验室

1956年1月1日,肖克利半导体实验室正式成立。成立公司是一项非常繁琐的任务。开办企业首先要做的就是招收员工。肖克利最初的团队由四名工程师组成,外加一名负责处理日常事务的秘书。

很长一段时间,肖克利半导体实验室没有销售人员。肖克利拥有总监头衔,从人力资源和后勤工作一直到工程师。凭借在电子信息行业的声誉,肖克利从美国各地招收了一批学徒,其中包括吉恩·霍尔尼、谢尔顿·罗伯茨、罗伯特·诺伊斯和戈登·摩尔等人。

贝克曼从贝尔实验室购买了晶体管相关的专利授权,肖克利从老东家那里获得了单晶硅后,半导体实验室终于可以开始研发晶体管了。当时,开发晶体管的一个主要挑战是准备制造它们的设备和材料。

没有公司销售这些设备。虽然肖克利在贝尔实验室的支持下拿到了所有的技术文档,但他招收的学徒还是太年轻,需要他一步一步的教导。这几乎耗尽了肖克利所有的精力。

肖克利很幸运,或者可以说他其实很不幸。 1956年,在他异常忙碌的时候,他竟然获得了诺贝尔奖。世界上很少有人会低估这个奖项,肖克利也不例外。获奖的消息传来,各种活动和采访如潮水般涌来。肖克利太累了,无法专注于公司的运营。他至少需要去斯德哥尔摩一次才能领取今年11月1日颁发的奖金。

当时,半导体制造刚刚起步,创办半导体公司远比今天困难。半导体制造需要来自不同学科的工程师,人才极其稀缺。这些稀有而宝贵的人才天生具有叛逆性。将这些不同类型的叛逆者聚集到一座塔中并不容易。肖克利显然不是处理这些琐事的最佳人选。他身边缺少一个“凯利”来替他处理这些烦恼。

做研究和管理公司是两条不同的道路。

作为一家公司,合理的结构是金字塔形排列的,顶尖的人才也需要很多普通的工程师来支撑。肖克利不这么认为。他不屑于招募普通工程师。他相信他挑选的那些有潜力成为科学家的天才永远无法做到普通工程师的事情。他也没有考虑招募普通工程师。支付了丰厚的薪水。

肖克利没有商业界的经验。虽然偶尔会遇到挫折,但他的事业基本上一帆风顺,让他很难体会到“妥协”的价值。他对完美的要求体现在每一个细节上。他要开发出最好的设备,然后用这个最好的设备来制造最好的晶体管。肖克利经常忽视这样一个事实:他的这群学徒至少在现阶段并不是最好的。

从斯德哥尔摩回来领奖后,肖克利本来就傲慢的性格变得更加难以控制。他变得多疑、专横。球队尊重他,也有不少人畏惧他。人多的地方就一定有政治。团队之间的冲突从很小的时候就开始了,并逐渐扩大。面对这些冲突,肖克利的选择就是封闭自己。此时,代替肖克利解决矛盾、与员工沟通的人是罗伯特·诺伊斯。

肖克利非常欣赏诺伊斯。除了诺伊斯之外,肖克利还崇拜另外两个人,其中之一就是谢尔顿·罗伯茨。不到半年的时间,罗伯茨重新设计了贝尔实验室的单晶炉,改进了加工硅片的操作平台。但肖克利总是喜欢与罗伯茨谈论他不擅长的机械问题。

肖克利最崇拜的人是金·赫尼。从性格上来说,赫尼和肖克利有些相似,但是肖克利和赫尼也有不少冲突。肖克利始终认为赫尼是他半导体理论最有可能的继承者,并从一开始就将赫尼定义为纯粹的科学家。赫尼不这么认为。他想做更多与实验相关的工作,不喜欢坐在办公室推导公式。

肖克利与球队之间的矛盾正在逐渐扩大。但这一矛盾被公司不断恶化的经营状况所掩盖。截至1957年1月,公司成立不到一年时间,已累计支出100万美元。这个在今天不值一提的数字,在当时却是令人望而生畏。

从发展的角度来看,肖克利第一年的进步其实还不错。他招募了大量有才华的年轻人,他们建造了制造晶体管的主要设备,并且在某些领域表现出色,可以与他的老东家贝尔实验室相媲美。

仅从公司运营的角度来看,肖克利的公司此时还没有考虑建立产品方向。这个时候,肖克利最应该做的就是关注贝尔实验的哪个产品最接近实用,他就会模仿,利用小公司在微创新领域的灵活机制来取得商业上的成功,而不是专注于科学研究。与贝尔实验室在该领域竞争。

但肖克利的实验室首先是不灵活,其次是雄心勃勃。尽管贝克曼和肖克利获得了贝尔实验室所有产品的许可,但他们从未想过复制任何产品,包括两种基本形成的晶体管,扩散晶体管和桌面晶体管。

肖克利的骄傲决定了公司的命运。他获得诺贝尔奖的那一刻,就决定了公司最终的结局。这个世界上,和肖克利类似的人还有很多。他们只能为第一而活。哪怕是世界第二,对于普通人来说都是遥不可及的目标,对他们来说也只是一种莫大的侮辱。他们要么取得巨大成功,要么消失在遗忘之中。

肖克利没有费心去复制贝尔实验室发明的晶体管,也没有费心去重复自己成功的过去。他克服了一切反对意见,采用了他的另一项发明——由“四层结构”组成的二极管,即Four-Layer Diode,作为公司的产品方向。这种类型的二极管也称为肖克利二极管。 1957年1月,他与贝克曼达成协议,批量生产这种特殊二极管。

这种“4层二极管”实际上由两个晶体管、两个电阻器和一个二极管组成,肖克利计划在单个硅芯片上实现这种二极管。这种二极管的工作原理与当今电力系统中使用的晶闸管类似。在当时的条件下,做出这样的产品并不容易。如果肖克利能够制造出这个产品,他将成为第一个发明集成电路的人。

肖克利有两种研发手段,一是贝尔实验室推出的光刻技术,二是二氧化硅在晶体管中的应用。肖克利非常清楚这两种技术的威力,并准备尝试使用它们。但当肖克利实验室的学徒们逐渐认识到这两种利器的价值并接受这些新观点后,肖克利就莫名其妙地放弃了这两种利器。

如果没有这两种研发工具,生产肖克利设想的新型二极管无疑会困难得多。肖克利实验室的学徒们对自己能制造出这样的二极管没有信心。肖克利在没有充分动员的情况下启动了该项目。

这时,肖克利有了新的想法。 1957年初,他和诺伊斯发明了一种新型结型晶体管并申请了专利。肖克利计划将该产品作为公司的主要业务方向。在肖克利的巨大光环下,这两个项目全速前进。

有肖克利这样的好老师,学徒们成长得很快。这位老师在研发层面非常宽容,给了他们足够的试错空间。这些学徒逐渐展现出了巨大的潜力,但很快就与肖克利无关了。

矛盾重重,“八叛”兴起

伴随学徒们成长的,是他们之间的矛盾,以及他们与肖克利之间的矛盾。敏感的肖克利非常清楚这些矛盾,但他不知道这些矛盾从何而来,更不知道如何处理。他像鸵鸟一样把头深深地埋进沙子里。肖克利的实验室生意一直不太好,多重压力下肖克利失眠了。这让肖克利更加偏执了。

一次意外事故成为压垮肖克利实验室的最后一根稻草。有一天,肖克利的秘书在去办公室的路上不小心被金属割伤了手指。这是一件很平常的小事,但在肖克利眼里却是不可原谅的事情。他其实觉得这件事一定是罗伯茨背后的阴谋。罗伯茨是肖克利曾经非常钦佩的天才,他用显微镜研究了半个下午的金属,得出的结论是,这只不过是一个失去了盖子的图钉。

肖克利不相信这个事实。反而怀疑大家都在说谎,甚至想用测谎仪来辨别大家的真伪。肖克利的大惊小怪与他本人的性格有关,也因为这个实验室曾发生过多次技术泄密事件。

1957年5月,他的学徒们选择反抗,并推举摩尔为代表,绕过肖克利,直接与贝克曼对话。摩尔认为,“如果没有有效的解决方案,这些人可能会集体辞职”。当时摩尔的要求是让肖克利集中精力指导科学研究,并聘请职业经理人来运营公司。

当然,贝克曼知道,同意摩尔的要求也就意味着肖克利的辞职。他无法以解雇肖克利为代价来解决这场危机。回忆起这段往事,贝克曼感到非常痛苦,他应该在公司成立的第一天就请人来分担肖克利的一些管理任务。

面对“摩尔人”的压力,贝克曼做出了一些让步,专门找了一位经理人,作为肖克利和球队之间的缓冲。这一安排并没有解决肖克利实验室的信任危机。以肖克利命名的实验室不可避免地分崩离析。 “摩尔人”决定离开。

1957年6月,诺伊斯向肖克利提出是否可以为这些准备集体辞职的人员建立一个相对独立的晶体管研发小组。这个时候,一切努力都已经晚了。世界上最难修复的就是人心的裂痕。

摩尔夫妇没有回头路,他们开始寻找投资。此时正值硅谷风险投资的高峰期,但这些年轻人的独立之路并不平坦。很少有投资者愿意冒冒犯肖克利和贝克曼的风险,帮助一些前途未卜的年轻人。

诺伊斯的处境最为尴尬,一边是他的兄弟,一边是他尊敬的师长。最终,罗伯茨花了整整一个晚上才说服诺伊斯加入。在某种程度上,诺伊斯的加入确保了谢尔曼·费尔柴尔德的投资承诺。

希尔曼的父亲乔治·费尔柴尔德曾任IBM前身CTR公司董事长,拥有IBM大量股权。希尔曼是家里唯一的孩子。乔治去世后,希尔曼成为IBM最大的个人股东。希尔曼并不担心肖克利和贝克曼的报复。充其量,投资也会白费。

希尔曼认为,在叛逆者中,诺伊斯最具领导才能,并让他负责公司的运营。他的观点并不准确。从摩尔建立起义军的经历来看,他的领导才能并不亚于诺伊斯。摩尔后来的成就也证实了这一点。

1957年9月18日,诺伊斯、赫尼、罗伯茨、摩尔、朱利叶斯·布兰克、维克多·格里尼奇、尤金·克莱纳和杰伊·拉斯特集体向肖克利递交了辞呈。这八个人中,三个是肖克利最欣赏的人才,诺伊斯、罗伯茨和赫尼,一个是肖克利最不喜欢的摩尔。这些人的组合让肖克利勃然大怒,他将他们统称为“八叛逆者”。

“八逆”合影

摩尔的叛逆成功了,他与“叛逆八人”创立的仙童半导体,比肖克利半导体实验室辉煌得多。他和诺伊斯后来创立的英特尔公司引领了一个时代。肖克利和他的实验室从未从这八个人的离开中恢复过来。这时,贝克曼比肖克利果断得多,准备立即起诉新成立的仙童半导体。肖克利选择了沉默,尽管他完全有能力将这个年幼的仙子扼杀在摇篮里。 1960年,沮丧的贝克曼卖掉了他在肖克利半导体实验室的所有股份。

发明晶体管的肖克利注定无法量产晶体管。面对即将到来的电子信息时代,肖克利黯然离开,最终加入斯坦福大学担任教授。

在斯坦福大学,肖克利的老朋友、贝尔实验室领导的半导体小组成员杰拉尔德·皮尔逊(Gerald Pearson)从贝尔实验室退休后来到这里研究光伏电池。另一位老朋友、被称为硅谷之父的特曼已成为该大学的教务长。两位老朋友张开双臂欢迎他。

1989年8月12日,肖克利孤独地去世了。他的孩子们只是通过报纸才得知他的死讯。他开创了一个时代,却没能创造这个时代最辉煌的时刻;他开创了一个时代,却只是这个时代的过客。

缓慢前进的历史车轮抛弃了肖克利。在肖克利实验室工作过的“叛逆者”习惯于认为肖克利不是一个好的管理者。除了科研天赋之外,肖克利最大的优点就是善于发现人才。当然,这与他们是肖克利发现的人才有最直接的关系。

“八次叛乱”的成功,让“叛逆”成为硅谷的象征而广为人知。此后,这片可以诞生任何奇迹的土地上,充满了才华与梦想、残酷与背叛。无尽的后浪吞没了前浪。丛林法则,适者生存。这片土地回到了狂野西部的时代,那里最凶猛的马匹互相猎杀。这片土地因为这野性而充满生机。

硅谷的传奇被更多人延续

时间过得真快,不知过了多少年。一个年轻人来到山景城,穿着牛仔裤,手里拿着一台他刚造的电脑。他的名字叫史蒂夫·乔布斯,他很快就被自己创办的公司解雇了。

几年后,几个人在这里创立了一家名为“Netscape”的公司。

不久之后,两个刚刚获得博士学位的年轻人来到了这里,他们是拉里·佩奇(Lawrence Edward Page)和谢尔盖·布林(Sergey Brin),他们要成立一家名为“谷歌”的公司,他们选择山景城作为他们的总部。

几年后,乔布斯再次回到这里。这次他手里拿着手机,正准备召开记者会。

肖克利半导体实验室从人们的记忆中永远消失了。肖克利和“八叛军”工作的仓库租给了一家名为WeWork的公司,该公司的主要业务是为初创公司提供共享办公服务。

昔日的喧嚣已成为过去,只有门旁的一块牌匾记录着这里的过去。

肖克利半导体实验室牌匾

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