为什么芯片相关的发明最初总不受待见？

本文转自：中国科学报

《芯片简史：芯片是如何诞生并改变世界的》，汪波著，浙江教育出版社2023年4月出版，定价：149.90元

■汪波

一

关于这本书有两个场景。

两年多前，2020年6月9日下午3点多，我坐在电脑前，突然间一个想法击中了我。那一刻是一个起点，两年后有了这部书稿。

“芯片简史”是个宏大的题目，也是个巨大的挑战。在随后的两年时间里，我逐渐将当时的激情转换成一种理性，将其建立在数百篇文献以及对过去百年芯片发展史的思考之上。

那个夏天，我开始着手收集资料，起点是我讲过的一门课的绪论，介绍了微电子的发展历程，当然这只是起始的一小步。

随着写作的推进，我越来越感到自己的无知。我发现自己处于一片处女地中，大部分发明人从未得到关注，不仅公众不了解他们，甚至连一些业界人士也不知晓。

另一个场景是，一次我和微电子学的研究生聚餐，随口问了一句：“MOS场效晶体管是谁发明的？”

在我看来，这个问题对于微电子学专业的学生是基本常识，如今芯片中99%的晶体管都是MOS场效晶体管。普通人不了解没关系，但在座的是微电子学专业的，应该张口即来。

然而，这个问题一提出，餐桌上热闹的场面一下子安静了下来，没有人接话。安静了几秒钟后，我把话题引向了MOS场效晶体管的历史背景，然后又讲起了它的发明过程。最后，当我讲到它的发明人遭受公司打压、不被准许发表论文、项目组被撤、最后被迫出走的不幸遭遇时，学生们面露惊讶，这跟他们想象中的情景很不一样。

看到他们意犹未尽，我又讲了几个其他芯片发明的事例，包括中央处理器（CPU）、蓝色发光二极管（蓝光LED）、动态随机存取存储器（DRAM）等。

我没有责怪学生们不知道这些发明人的意思。如上所说，这些发明人的名字被历史有意无意地忽略了，而现今的历史需要对他们做出相应的补偿。

聚餐结束后，有个学生说聊得很开心。但那天讲的其实只是一小部分，而本书讲述的是一个相对完整的历史故事。

二

芯片发展史中经历了哪些波折？这些发明者是一群怎样的人，有什么样的经历？

梳理这段历史，会发现这些重大原始创新在刚面世时都遭到了业界的质疑和抵制，差点夭折。

这不是个例，浮栅晶体管、异质结、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、微机电系统（MEMS）、浸没式光刻等重大发明都遭到过抵制。而如今，这些差点被抛弃的技术正在帮人们上网冲浪、存储数码照片、播放视频、驱动电动汽车、撞车时得到安全气囊的保护、检测核酸序列、照亮黑夜……

为什么这些发明一开始都不受待见呢？芯片的发展离不开持续的创新和超越，然而创新越大，对传统的叛逆和颠覆也越大，因而遭到传统势力的抵制就越大。

试举两个例子。仙童半导体公司是集成电路的发明公司之一，然而在1960年，公司副总裁却对芯片项目的负责人杰·拉斯特大喊：“你为什么要去搞集成电路？这个玩意儿浪费了公司整整100万美元，却没有什么收益，必须裁掉！”

贝尔实验室是半导体技术的研究“重镇”，但1963年贝尔实验室的半导体研究部主任扬·罗斯撰文称，集成电路没有解决半导体产业面临的基本问题，它“只能治标，无法治本”。

这些芯片的首创之举遭到冷遇乃至遗弃，它们的发明人发不了文章、资金支持被中断、项目遭裁撤、被迫出走……他们绝不是一群诗意的科学家，而是一群失意的科学家，他们为此付出了10年甚至一生的代价。

当我沉浸在历史之中，跟那些遭到拒绝或抵制的发明人待在一起时，得以近距离观察他们，窥得一二真容。他们是一群不按直觉思考也不擅长表露情感的人。他们或是被拒绝发表文章，或是孤寂地去世，或是被褒奖和追忆。

集成电路的发明人之一基尔比曾说，他并没有建造出一座“大水坝”，只是构想出了建造“水坝”的方法。另外一位发明人诺伊斯说，他并没有独自提出关于集成电路的想法，只不过是把已有的想法整合起来而已。光刻技术的发明人之一莱思罗普说，他认为他采用的光刻技术不是一项发明，而是一种应用。

我想象不出还有谁比他们更谦逊。当然，书中没有将这些先驱塑造成神一样的人物，他们只是更好奇、更独立而已。除其中极少数天资聪颖的人外，他们的成功大都来自不懈追求、与人合作以及包容的环境。

因此，本书展示的是这些开创者在当时的社会和技术背景下、在个人的具体境遇下是如何抉择以及行动，如何质疑和背叛传统的，同时传达出他们的科学精神和态度。

三

芯片的发展史是一部创新史和叛逆史。这也是本书想要表达的主题：芯片的发明和发展历程，也是一群叛逆的人突破传统、不断创新的故事。

芯片的历史只有60多年，但要完整地了解芯片的来龙去脉，需要将时间向前回推到100多年前。在这一个多世纪里，半导体技术的创新故事不计其数，但本质只是一种创新模式的不断展开和复现，其主题仍是叛逆。

本书从半导体的起步之初量子力学讲起，它演化出了半导体物理学，进而催生了半导体器件，这些器件又由简到繁，像一颗发芽的种子，演化出了双极型晶体管、MOS场效晶体管、光电二极管等，并由此集成构造出了模拟芯片（通信和传感器芯片等）、数字芯片（CPU、存储器、现场可编程门阵列A芯片等）和光电芯片等。

为了创新，人们需要不断打破过往累积起来的知识和见解，并用新的知识和见解不断地推陈出新。因此，本书没有系统讲解固有的知识，而是讲述芯片如何被创造出来的鲜活过程。

我希望通过本书能在芯片领域和大众之间架起一座桥梁，因此在写作时做了以下努力。

一是还原历史中的创新过程，展现曾经盛行的观念和技术，以及新的技术是如何萌芽并与旧的传统斗争且最终突破的。

二是书中将历史的聚光灯打在实验台前的科学家和工程师身上，展现了这些创新个体内心的渴望、追求、困顿、嫉妒和欣喜。

三是将发明面世那一刹那的火花清晰地呈现出来。书中知识的“剂量”被压缩，但我希望这个最小知识集合能激起读者智识上的兴趣，它的惊险程度不逊于一部小说。作为“侦探故事”中的必要“物证”，本书展现了新知被创造出来的过程。

（本文根据《芯片简史：芯片是如何诞生并改变世界的》一书的“前言”“后记”编辑而成，标题为编者所加）