虚拟博物馆 “近代史”部分

                         第 24~25 展 厅


24、晶体管革命

1997年,《时代》周刊记者在评选年度风云人物的文章里写道:“新泽西州,50年前的这个星期,1947年12月23日一个细雨朦朦的星期二午后,当贝尔实验室两位科学家用一些金箔、一些半导体材料和一个弯曲的别针来展示他们的新发现时,数字化革命诞生了。

同事们怀着好奇和羡慕,看着他俩演示这个被命名为晶体管的能使电流放大并能控制电流开关的东西。”

两位科学家是布拉顿(W. Brattain)和巴丁(J.Bardeen)。在晶体管发明过程中起到最关键作用的还有另外一位科学家,他的名字叫肖克利(W.Shockley)。

毕业于麻省理工学院的博士生肖克利,1936年来到AT&T贝尔实验室工作,与布拉顿合作研究项目。工作之余,他们常在一起讨论技术,希望能用研制一种取代电子管的新器件。

二战结束后,巴丁也加入了肖克利研究小组,把目光集中在具有半导体特性的晶体。肖克利提出了研究框架,巴丁熟知固体物理学理论,布拉顿最擅长实验操作,     三位科学家珠联璧合。1947年圣诞节前夕,布拉顿和巴丁已经用实验证明,只要两根金属丝在半导体上的接触点距离小于0.4毫米, 就可能引起放大效果。布拉顿以精湛的实验技艺,在三角形金箔上划了一道细痕,恰到好处地将顶角一分为二。他们以弯曲的别针做导线,使金箔压进了一块半导体晶体表面。

电流表的指示清晰地显示出,他们已经得到了一个有放大作用的新电子器件。布拉顿在笔记本上写道: “电压增益100,功率增益40……。”肖克利闻声而至,作为见证者,他在这本笔记上郑重地签了名。这种器件被他们命名为“晶体管”。

1948年,美国专利局批准晶体管发明专利。然而,专利证书只列着布拉顿和巴丁。肖克利毫不气馁,在同伴成功的激励下继续研究,在一年之后发明了一种“结型晶体管”,成为现代晶体管的始祖,有人恢谐地叫它“肖克利坚持管”。不久,各种型号的晶体管纷纷涌现,不仅能替代电子管整流、检波和放大,而且比电子管体积小、寿命长、不发热、耗电省。为此,肖克利、布拉顿和巴丁分享了1956年诺贝尔物理奖。

贝尔实验室支持肖克利小组发明晶体管,最初目的是为了改进电话继电器。因此,晶体管的第一个商业应用,是用它来改装新型继电器。接着1954年,第一台晶体管手提式收音机问世,50年代后期风靡一时。

1948年7月1日, 美国《纽约时报》曾用8个句子的篇幅,简短地公布贝尔实验室发明晶体管的消息。 它就像8颗重磅炸弹,在电脑领域引来一场晶体管革命,电子计算机从此将大步跨进了第二代的门槛。 

1955年, 贝尔实验室研制出世界上第一台全晶体管计算机TRADIC, 装有800只晶体管,仅100瓦功率,占地也只有3立方英尺。图25-6照片里,左蹲者为项目研究人员费尔科(J.Felker),他正用插件板为TRADIC输入指令;右立者是另一研究人员哈瑞斯(J.Harris),正拨动开关进行操作。1997年,TRADIC项目成员莫瑞·欧文(M.Irvine)还因此获得美国计算机历史博物馆斯蒂比兹先驱人物奖。

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第一只晶体管

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晶体管发明人

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肖克利

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晶体管电话继电器

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晶体管收音机(1954)

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TRADIC计算机

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莫瑞·欧文

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各种类型的晶体管


25、第二代电脑与磁盘机

晶体管先声夺人, 闯进了电子管计算机的传统领域。IBM公司小沃森满腔热情策划了该公司电脑换代的重大举措。他向各地IBM工厂和实验室发出指令:“从1956年10月1日起,我们将不再设计使用电子管的机器,所有的计算机和打卡机都要实现晶体管化。”

三年后, IBM公司在它的电脑产品700系列后加上了一个0,全面推出晶体管化的7000系列电脑。 以晶体管为主要器件的IBM7090型电脑,换下了诞生不过一年的IBM709电子管计算机,从1960年到1964年一直统治着科学计算的领域,并作为第二代电子计算机的典型代表,被永远载入电脑的史册里。

小沃森迅速把IBM的事业扩展到美国西海岸, 他下令在加利福里亚圣何塞附近新建实验室和工厂,委派自己信任的工程师雷诺·约翰逊(R. Johnson)前往主理。中学教师出身的约翰逊是自学成才的发明家,过去曾研制出一种能自动判分的阅卷机,在学校里广泛使用至今。1957年,他为IBM公司开发出新型电脑RAMAC(会计和控制随机存取计算机),其最大特点是配置了世界上第一个硬磁盘。

约翰逊将磁性材料碾磨成粉末,使其均匀扩散到24英寸铝圆盘表面。他把50张这样的磁盘安装在一起, 构成一台前所未有的超级存储装置——硬盘,容量大约500万字节,造价超过100万美元。 硬盘机安装了类似于电唱机那种机械臂,可以沿磁盘表面来回移动,随机搜索和存储信息。 硬磁盘处理数据的速度,比过去常用磁带机快200倍。约翰逊因此被誉为“硬盘之父” ,他一直担任IBM研究实验室和其他部门的主管,帮助硅谷成为世界磁盘工业的中心。他在教育技术、通讯技术、磁性材料等领域获得90余项专利,直到1998年才离开人世。

在约翰逊领导IBM工程师研制硬盘过程中,一位名叫艾伦·舒加特(A.Shugart)青年工程师发挥了关键作用。 舒加特为IBM工作了十多年,1969年,他离开“蓝色巨人”,建立舒加特合伙人公司。 1971年,他率先研制出世界上第一片以塑料材质为基础的5英寸软磁盘。

1973年, IBM公司首次提出“温彻斯特技术”:在硬盘高速旋转的过程中,磁头与磁盘表面形成一层极薄的气泡间隙, 能在100微秒内读写数据。用这种技术制造的硬盘,即我们今天各种电脑仍在使用的温式硬盘机。

1974年,舒加特首次创办的公司倒闭,在朋友资助下,他开了一家酒吧艰难度日。五年之后, 舒加特重返电脑行业, 在著名的硅谷腹地,与过去的几个同事共同创建了希捷(Seagate) 技术公司,专门为个人电脑研制高性能的磁盘。1980年,希捷公司研制出第一台5英寸温式硬盘,容量达5~10MB。舒加特领导的这家公司,目前已是资产数十亿、员工10余万人的世界著名硬盘生产厂商。

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小沃森

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IBM 7090 晶体管电脑  

 

“硬盘之父”约翰逊

 

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早期硬盘

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舒加特

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早期软盘

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配置硬盘的RAMAC电脑

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