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1 # 軍機處留級大學士
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2 # 一個人漂泊在他鄉
從日本電氣公司(NEC)瞭解到,該公司矽系統研究所若林整領導的研究小組,成功開發出只有5奈米大小的電晶體,若將其應用到計算機制造中,現在每秒運算6千億次的超級計算機將可縮小到只有臺式電腦大小。在今天華盛頓召開的國際電子元器件會議上,研究小組公佈了這一成果。
[關鍵詞]:改變日本電氣公司;超級計算機;電子數字計算機;臺式電腦;奈米;毫微米;體管;NEC;
1947年12月,美國貝爾實驗室的肖克萊、巴丁和布拉頓組成的研究小組,研製出一種點接觸型的鍺電晶體。電晶體的問世,是20世紀的一項重大發明,是微電子革命的先聲。電晶體出現後,人們就能用一個小巧的、消耗功率低的電子器件,來代替體積大、功率消耗大的電子管了。電晶體的發明又為後來積體電路的降生吹響了號角
幾十年來,日本一直在電子製造業佔據主導地位,但情況並非總是如此。
西方已經在電子領域發展了許多技術進步,但是日本有著極其豐富的電子歷史。日本的創新從使用一桶水來控制鍺的晶體生長,一直到創造一些世界上最具標誌性的消費品。
第二次世界大戰後,日本製造業遭到嚴重破壞,經濟處於崩潰狀態,技術專案的資金幾乎無法獲得。當美國貝爾實驗室在1947年開發點接觸電晶體時,日本人非常渴望這項技術。
然而,獲取技術資料很困難。所以日本科學家和工程師,帶著筆和筆記本去美國尋找他們能找到的一切。機器的草圖被繪製出來,關於建造的筆記被記錄下來,他們與西方科學家的每一次活動都被記錄下來。
其中最著名的是巖馬一雄,他代表東京電信工程公司(現為索尼公司)訪問了美國的電晶體公司。巖馬的筆記和觀察現在被統稱為巖馬報告。
日本研究人員的第一項任務是用鍺晶體進行實驗,試圖重現放大現象。然而,由於這項技術的年輕和他們有限的資源,研究人員甚至不確定這些裝置是如何或為什麼顯示這種現象的。
日本半導體的創始人之一菊池真琴開發了一種複製這種擴增的方法。他用一對像針一樣的小電線觸控一塊鍺。
然而,不管他怎麼努力,這個裝置都無法放大。這是因為鍺晶體不純,這意味著研究人員必須找到一種方法來製造高純鍺晶體。答案在於一個叫做“區域精煉”的過程,這個過程包括加熱一片晶體,然後移動它,使雜質流向溫度較高部位,同時將純晶體留在較冷的區域。
當然,在區域精煉方面有一個主要的障礙需要克服,這項技術在日本根本不存在。獲得所需裝置所需的資金是巨大的——但這並沒有阻止日本科學家。他們集思廣益,利用醒著的每一小時,發展自己的機器和想法。
美國實驗室使用高精度裝置以非常慢的速度提取鍺晶體,這是手工不可能實現的。相反,日本人使用的是竹竿,竹竿上有一個漏桶,隨著時間的推移,竹竿會上升,並以正確的速度將水晶拉出。漏桶和一些獨創性的結果產生了日本第一個點接觸電晶體。
生產優質晶體的另一種方法是直拉法(1956)。然而,當時日本人也沒有所需的裝置,這導致了溫度控制問題。為了使晶體正確生長,溫度必須小心控制在0.1℃以內。對美華人來說,這相對容易,因為他們有足夠的資金和裝置,但日本人可以使用只能以1度為單位測量的模擬儀表。
為了解決這個問題,光線從針上反射並投射到牆上。針的任何微小變化都會導致投射光的位置發生更劇烈的變化。這使得確定溫度如何變化變得更加容易。
第二種電晶體型別(第一種雙極結型電晶體)成為日本半導體工業的核心,是生長結型電晶體。這種電晶體是在拉制階段用直拉工藝向熔融半導體材料中加入雜質製成的。
然而,生長結電晶體有一些主要缺點,包括基極區的產生。銻是一種氮型摻雜劑,被用來產生生長電晶體的發射極/集電極區。當銻被使用時,它侵入磷型區域,有效地破壞它。
一種解決方案是使P區更厚,但這導致電晶體特性差。美華人認為生長出來的電晶體永遠無法用於電晶體收音機等裝置,但日本人決心讓它發揮作用。解決辦法是在產生磷摻雜區時將錫與磷合金化,從而產生銻不會侵入的一致基極區。
由於製造的成功,這些生長結電晶體的大規模生產立即開始。然而,這些裝置完全失靈,導致日本整個半導體生產線停產,也停止了無線電生產。日本研究人員認識到問題出在錫磷合金上。銦沒有使用錫,而是與磷形成合金,結果產生了一系列生長結電晶體,在無線電應用中表現出色,產量超過90%。
這些只是日本人開發的幾種創新的電子產品生產方法。正是這種電子創新的動力和雄心使得日本成為當時的世界電子之都。