作者：陳俞帆
上文中我們提到了晶片在人類時代的意義上有如第二次工業革命，並介紹晶片的前身：真空管。我們可以直覺回答推動第一次工業革命的關鍵「蒸汽機」奠基者是「瓦特」，但既然晶片是如此重要的發明，大眾卻普遍不認識晶片的發明人是誰。因此在下篇我們將來聊聊晶片的發明故事。
首先我們得先提到電晶體取代真空管，成為電器的心臟。
電晶體是在1947年，由貝爾實驗室的三位科學家：威廉·蕭克立 William B. Shockley (1910-1989）、約翰．巴丁John Bardeen（1908-1991）和沃爾特·布拉頓 Walter H. Brattain (1902-1987）發表。
相較於造價昂貴又經常故障的真空管，電晶體卻是可以量產的便宜元件，況且性能與可靠度遠比真空管來的優異，讓整個電子工業的發展有飛躍性成長：許多電器早已經發明，但是體積龐大、造價昂貴還容易損壞。
1950年代電晶體問世好一些時日，受惠於電晶體的優點，生活、娛樂用電子產品變得便宜又輕量化而且耐用，更加走入大眾的生活中，這個過程中與大眾流行文化互相影響。
比如說：1954年世界上第一個電晶體收音機，便是由Regency和德州儀器合作推出的 口袋型收音機TR-1。
TR-1可以被視為史上第一個消費性電子產品，他在聖誕節前問世，價格一般大眾尚可負擔，輕巧便宜甚至能夠放到口袋中帶走，廠商還運用TR-1與球場合作，運用AM頻率，讓球評清楚傳遞給擁有收音機的聽眾！
要接受訊息或是聽音樂，不再只能仰仗大眾廣播系統或是黑膠唱片機。
只要能擁有一台收音機，便可以個人化的選擇自己所想聽的。收音機逐漸成為家庭的重要設備，而碰巧搖滾樂之王貓王Elvis Presley的第一張唱片便是在此刻發行，自此搖滾樂開始蓬勃發展，青少年與家長的音樂品味戰爭也因此白熱化。就連電晶體的發明人之一沃爾特·布拉頓都曾表示，他最遺憾的，莫過於助長了搖滾樂的推廣。
電子領域不斷傳來捷報，從科幻電影中對未來世界的想像：微型電腦、飛行交通工具，反映出大眾對科技進步的樂觀與期待。
但是科學家們卻顯得憂心忡忡。
與真空管相比，電晶體的發明是一大進展，比起真空管的生產：燒製玻璃、抽真空、串接電路等等耗時費力又昂貴的成本，電晶體所需的電子元件既便宜又輕巧更耐用，而且科學家理論上將電阻、電容、二極體等電路元件串連組合，不同結構的邏輯閘就能傳送不同訊號，或是執行功能，而電路只要不要中斷，便可能執行非常複雜的功能：比如發射火箭上太空。
但是這也意味著人工組裝電子元件的巨大挑戰。
為什麼說是巨大挑戰呢？
發射火箭上太空所需要的電腦，評估所需要的電路就需要上千萬個元件。這上千萬個元件要生產製造的成本，就會是天價。要完全依照順序，精準正確的被接在一起，只能人工進行，光是工資恐怕又比零件費用還要昂貴。
假使完成了這個不可能的任務。還得確認上千萬個元件沒有任何一個故障，還有這麼長的電路零件應該要怎麼放置在火箭上？更別提電流要走完電路到底要費時多長的時間。
民生電子用品的需求或許還不急迫，但太空科技與軍事用途對電腦運算速度的需求越來越高，「Tyranny of numbers」這個專有名詞，便是描述這個巨大難題。
而晶片的發明，便是為了解決「Tyranny of numbers」
兩位傑出的美國科學家：羅伯特·諾頓·諾伊斯Robert Norton Noyce （1927－1990）、傑克·基爾比Jack Kilby（1923－2005），幾乎同時發明了晶片的概念，解決了「Tyranny of numbers」的巨大難題。
在紀錄晶片兩位發明人故事的「IC雙雄：諾貝爾物理得獎人 v.s英特爾創辦人的創新大賽」一書中，將「Tyranny of numbers」翻譯為「數量暴行」。
在整個科技圈瘋狂找尋對策，但幾乎所有人都對「數量暴行」的困局一籌莫展的時候。
當時分別身在電晶體發明人「蕭克利電晶體實驗室」工作的諾伊斯，以及在德州儀器公司工作的基爾比，幾乎在同時期決定，不應該只是一味的想要把所有的電路元件縮小到極致，越小的元件，在串接的過程中只會更加的困難。
分別在兩家競爭公司工作的諾伊斯與基爾比，不約而同地想到：「應該回歸根本，探究事物的本質」：問題應該是：用最快的速度開關電晶體，用遠比人腦運算速度還要快許多的方式傳送訊號。
他們所共同找到的答案是「半導體」。
與其串接上萬元件才能夠完整執行功能，不如就運用半導體介於導電也絕緣的特質，將數以億萬計的電路包含在其中。
作為公司的領導人，電晶體發明人蕭克立沒有看見積體電路的商業未來，諾伊斯憤而與實驗室夥伴共八人離開，被蕭克力痛斥為八叛徒的青年科學家，創辦了快捷半導體（仙童半導體），正式與前老闆展開了技術競爭與商業征戰。於1959年諾伊斯發明了以矽為基礎的積體電路，展開了快捷半導體的傳奇篇章。
但沒有想到早在半年前，身在德州儀器，為軍方進行研究工作的科學家基爾比已經發明了同樣以半導體「鍺」為基礎的積體電路，並優先取得專利。
這引發了德州儀器與快捷半導體間的長期專利權訴訟。1968年，諾伊斯和摩爾成立了英特爾公司，八叛徒的其他六人也都分別在積體電路商業與學術推廣中扮演要角。
直到1969年法院才判決認為諾伊斯和基爾比均為積體電路的發明人，二人所申請的專利均有效：積體電路的發明專利歸屬為基爾比，但真正能夠商業量產的實用性專利為諾伊斯所有。
2000年，沒有物理博士學位的基爾比，破天荒的因為「為現代資訊科技奠定了基礎」，獲取了諾貝爾物理學獎，可以看見發明積體電路的重大貢獻，他在發表得獎感言時也感念了英年早逝的諾伊斯的重大貢獻。
晶片的英文是，IC，是Integrated Circuit的簡寫，直譯為積體電路，便是將大量電晶體與電路聚合在一起的意思，而自此開始，晶片終於整合成一個零件，不再是成千上萬的零件組裝，要驅使電腦計算複雜的程式再也不必受限於複雜電路層出不窮的故障，舉凡生活電器到超級電腦，體積大幅縮小，而效能卻大大提升。
2022年的今日回頭望去，自積體電路1959年發明以來，兩位科學家的巨大貢獻，對人類生活的巨大貢獻，一直到今日都還沒有停止，而晶片製造工業是如何在台灣成為重要產業，詳情請見『科技洋芋片』系列動畫。
📰延伸閱讀：
【科學史上的今天】2/13——蕭克利誕辰（William Shockley, 1910－1989）
Shared Nobel Prize for Transistor Discovery : Researcher Walter H. Brattain, 85
【你知道傑克．基爾比是誰嗎？如果沒有他，人類到今天可能都無法登陸月球！】
Rock and Roll Helps Drive TR-1
How the Transistor Radio with Music for Your Pocket Fueled a Teenage Social Revolution
