2000年,杰克·基爾比(1923—2005)因發(fā)明了集成電路被授予諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。諾獎(jiǎng)評(píng)審委員會(huì)評(píng)價(jià)他“為現(xiàn)代信息技術(shù)奠定了基礎(chǔ)”,《洛杉磯時(shí)報(bào)》評(píng)選他為“20世紀(jì)對(duì)美國(guó)經(jīng)濟(jì)最有影響的50人”之首。
他被稱為“芯片之父”。人們盛贊他“點(diǎn)燃了一個(gè)信息時(shí)代”,做出了“20世紀(jì)上半葉最有價(jià)值的發(fā)明”,革新了電子工業(yè),奠定了第三次工業(yè)革命的技術(shù)基礎(chǔ),改變了人類的生活方式。
當(dāng)瑞典國(guó)王將2000年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給杰克·基爾比,以獎(jiǎng)勵(lì)他在42年前發(fā)明首枚芯片時(shí),這位時(shí)年77歲的老人一點(diǎn)也不買賬,他聲稱自己只是一位普通的工程師,最多算是發(fā)明家。他坦稱自己既不懂物理,更不是科學(xué)家。
杰克·基爾比還真稱不上物理學(xué)家,畢竟他并非出身于學(xué)術(shù)殿堂,也從未發(fā)現(xiàn)過(guò)任何科學(xué)規(guī)律,更沒(méi)思考過(guò)什么科學(xué)問(wèn)題,甚至連一篇像樣的科學(xué)論文也沒(méi)發(fā)表過(guò),只是擁有六十余項(xiàng)專利而已。不過(guò),他確實(shí)是一名相當(dāng)有成就的工程師。
他說(shuō):“我知道這項(xiàng)發(fā)明很重要,但從來(lái)沒(méi)意識(shí)到它會(huì)這么重要,更未想到它會(huì)得到如此廣泛的應(yīng)用?!比缃窕剡^(guò)頭再看時(shí),不難發(fā)現(xiàn)當(dāng)初他發(fā)明芯片的思路和方法并不復(fù)雜,但是他發(fā)揮了創(chuàng)造性思維,抓住了問(wèn)題的核心,把數(shù)學(xué)技巧用在了解決實(shí)際工程問(wèn)題上。
其實(shí),就在他發(fā)明首款芯片僅僅幾個(gè)月后,億萬(wàn)富翁、科學(xué)家、仙童半導(dǎo)體公司的羅伯特·諾伊斯發(fā)明了更先進(jìn)、更強(qiáng)大、更實(shí)用的硅芯片,更早投入了商業(yè)領(lǐng)域。這也是為什么諾伊斯始終不服氣,想通過(guò)法律手段,甚至不惜花費(fèi)10年功夫打官司,為自己爭(zhēng)取“芯片之父”的榮譽(yù)。只可惜諾伊斯于1990年去世了,從而與諾貝爾獎(jiǎng)擦肩而過(guò)。
杰克·基爾比在發(fā)表獲獎(jiǎng)感言時(shí)嘆息道:“要是諾伊斯還活著的話,他肯定會(huì)和我共同分享此獎(jiǎng)。”后人公認(rèn),基爾比和諾伊斯是芯片的共同發(fā)明人。
1923年11月8日,杰克·基爾比以長(zhǎng)子身份誕生于美國(guó)堪薩斯州杰弗遜城的一個(gè)普通家庭。他的父親是一位優(yōu)秀的電氣工程師,還擁有一家小型電力公司。基爾比從小就經(jīng)常懷著崇敬的心情看著爸爸在發(fā)電廠里搗鼓各種發(fā)電和輸電設(shè)備。他覺(jué)得非常好玩,立志要像爸爸那樣,也成為一名電氣工程師。
基爾比在學(xué)校成績(jī)一般。1941年,基爾比高中畢業(yè)。他本想進(jìn)入美國(guó)最好的工學(xué)院——麻省理工學(xué)院,希望以后成為一名出色的工程師。可是,最后他以3分之差被拒,只能勉強(qiáng)進(jìn)入父母的母校讀本科。入學(xué)后不久,珍珠港事件爆發(fā),基爾比應(yīng)召入伍,在印緬戰(zhàn)場(chǎng)待了數(shù)年,成了一名無(wú)線電通信設(shè)備維修員。
戰(zhàn)后,基爾比回到大學(xué),繼續(xù)讀電子工程專業(yè)。當(dāng)時(shí)的許多教授曾是在戰(zhàn)爭(zhēng)中實(shí)際使用過(guò)雷達(dá)和無(wú)線電設(shè)備的軍人,他們的動(dòng)手操作能力很強(qiáng),非常重視解決實(shí)際問(wèn)題。教授們的工程思維對(duì)基爾比產(chǎn)生了很大的影響,所以,他對(duì)當(dāng)時(shí)的微型電路工藝非常清楚。
24歲那年,基爾比從大學(xué)畢業(yè),獲得了電子工程學(xué)士學(xué)位。正是在這一年,美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了晶體管。這意味著基爾比在整個(gè)大學(xué)期間所學(xué)的主要知識(shí)(電子管技術(shù)等)已過(guò)時(shí)。
不過(guò),即使用當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的晶體管,組裝出來(lái)的設(shè)備仍然十分笨重,完全不適于大規(guī)模應(yīng)用,還有許多小型化甚至微型化的制造工藝問(wèn)題需要解決。此外,當(dāng)時(shí)晶體管的成本很高,很難普及。為此,基爾比懷著對(duì)晶體管技術(shù)的濃厚興趣,就職于威斯康星州的中心實(shí)驗(yàn)室。在此期間,他掌握了當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的印制電路工藝。更為重要的是,他在這里完成了發(fā)明芯片所需的準(zhǔn)備工作。
其次,他利用業(yè)余時(shí)間參加威斯康星大學(xué)的電子工程學(xué)碩士班夜校,閱讀了大量介紹微型化電路的論文,全面學(xué)習(xí)了晶體管知識(shí),堅(jiān)定了晶體管是電子線路中最好的器件的信念。他還在1950年獲得了碩士學(xué)位。
英國(guó)雷達(dá)研究所的達(dá)默于1952年提出了集成電路的理論構(gòu)想,即把電子線路所需要的晶體管、二極管和其他元器件全部制作在同一塊半導(dǎo)體上。但如何從工藝上將其變成現(xiàn)實(shí)呢?當(dāng)時(shí)的產(chǎn)學(xué)研各界展開(kāi)了激烈競(jìng)爭(zhēng),誰(shuí)都想拔得頭籌成為芯片的首位發(fā)明人。隨著時(shí)代的發(fā)展,微電子技術(shù)的概念正迅速?gòu)目茖W(xué)理論轉(zhuǎn)變成工程思維。
集成電路已呼之欲出,研制微型電路的夢(mèng)想在基爾比的心中更是越來(lái)越強(qiáng)烈。此時(shí),他卻發(fā)現(xiàn)自己所在的貝爾實(shí)驗(yàn)室已無(wú)法幫助自己實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想了。老板不想在硅課題上投資,因?yàn)楣韫に嚨脑靸r(jià)確實(shí)太高?;鶢柋葓?jiān)信,只有硅才是未來(lái)的電子材料,只有硅晶體管才是未來(lái)。1958年5月,基爾比跳槽到了德州儀器(TI)公司。這家公司愿意支持他研究“電子器件微型化”課題,并答應(yīng)給他提供足夠的時(shí)間和不錯(cuò)的條件。在剛剛?cè)肼殐蓚€(gè)月后,一個(gè)天才的想法在他的腦海里漸漸清晰起來(lái):采用相同材料,同時(shí)制造無(wú)源元件(電阻、電容)和有源器件(晶體管);這些元器件還可以事先在同一塊材料上造好,再相互連接,然后形成完整的電路。
用什么當(dāng)作“同一塊材料”呢?基爾比當(dāng)然選擇了半導(dǎo)體硅。硅廣泛存在于巖石、沙礫和塵土中,是地殼中含量第二豐富的元素。
有關(guān)芯片發(fā)明的細(xì)節(jié),基爾比幾乎在一天之內(nèi)就完成了。1958年7月24日,他將發(fā)明思路整理成了只有5頁(yè)的實(shí)驗(yàn)日志,并畫出了相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙和工藝流程?;鶢柋鹊膭?chuàng)意是利用單獨(dú)的一塊硅片做出完整的電路,如此便能將電路縮小到極致。
當(dāng)時(shí),大家對(duì)這項(xiàng)發(fā)明的重要性都相當(dāng)認(rèn)可。1958年8月28日,基爾比完成了關(guān)鍵部件。9月12日,TI公司的眾多主管懷著激動(dòng)而緊張的心情圍住基爾比,見(jiàn)證了試驗(yàn)的成功。人類歷史上第一塊芯片終于誕生了!TI公司馬上向全球宣布了這一振奮人心的喜訊,基爾比立即啟動(dòng)了專利搶注工作。幸好他搶注得快,否則在隨后與諾伊斯打官司時(shí)就被動(dòng)了。1958年9月12日被視為芯片的誕生日,它揭開(kāi)了信息革命的序幕,開(kāi)創(chuàng)了歷史新紀(jì)元,宣告了硅時(shí)代的來(lái)臨。
發(fā)明芯片后,基爾比還做了許多其他有意義的發(fā)明和創(chuàng)造工作。1966年,他研制出了第一臺(tái)袖珍計(jì)算器。后來(lái),他又發(fā)明了一種硅質(zhì)太陽(yáng)能裝置,但未得到市場(chǎng)認(rèn)可。
有趣的是,基爾比雖然研制了許多電子設(shè)備,但他從不使用它們。計(jì)算時(shí),他堅(jiān)持只用計(jì)算尺;計(jì)時(shí)時(shí),他拒絕用電子表,而只用傳統(tǒng)的手表。此外,他始終認(rèn)定自己只是一個(gè)解決問(wèn)題的工程師,對(duì)他來(lái)說(shuō)解決問(wèn)題比掙錢更重要。他甚至承認(rèn)“對(duì)于那些用錢就能解決的問(wèn)題,自己缺乏想象力”。只要能做自己喜歡的事情,他就心滿意足了。在生活方面,他也沒(méi)啥追求。一輛汽車用了數(shù)十年,即使已破爛不堪,他也舍不得淘汰,仍將其放在車庫(kù)里備用。
(摘自人民郵電出版社《通信那些事兒》)