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中国光伏20年:江湖风云录(五)
2021-02-05 08:12:37   来源:中国有色金属报    点击:

 
责编·作者:云翀
 
  套用每年回顾行业的习惯用语:对于多晶硅-光伏行业来说,“2020年是不平凡的一年”。无意间回想才发现,这“不平凡”,我竟已写了10年,从专职光伏记者,到投资多晶硅、光伏产业的工程公司职工,10年来,多晶硅-光伏行业始终牵动着我的思绪。这“不平凡”,绝非简单地写作习惯和照搬套用,而是从本世纪初至今,中国的多晶硅-光伏行业在短短20年时间里,风云变幻、沉浮轮转,已极尽浓缩了其他行业几十年甚至上百年的发展轨迹。
 
  “一切向前走,不能忘记走过的路;走得再远、走到再光辉的未来,也不能忘记走过的过去,不能忘记为什么出发。”值此“十三五”收官、“十四五”开局的关键节点,站在“两个一百年”的交汇关口,回望行业的发展历程,希望能在兴替得失间以笔承史,为下一段路途积蓄稳健前行的力量。
 
  以为纪念、以为祝愿。
 
  缘起:光伏诞生
 
  (19世纪~20世纪60年代)
 
  肖克利实验室
 
  上世纪50年代中期,由于晶体管生产工艺及成本的原因,晶体管产业还处于起步阶段,当时,真空管产业正处在如日中天的时候。只有少数公司可以制造和生产晶体管,贝尔实验室仍然以点接触和结型晶体三极管为主,RCA在此基础上改良为金属结型晶体管,而RCA又成功地研制了硅晶体管和MOS管。美国的西方电气、摩托罗拉开始以扩散工艺制造晶体管。日本的索尼发明了隧道二极管,后来美国通用电气还成为隧道二极管的最大生产商。值得一提的是,德州仪器公司在1954年发布了第一个可以量产的结型硅管,具备诸多锗管不具备的耐高温、散热好的特性,成为美国军用和航天领域最主要的硅管供应商。同年,德州仪器在1954年圣诞节推出了第一款便携式晶体管收音机Regency TR-1,一下子卖出了10万多台。正是这台收音机让许多普通人第一次感受到了晶体管的革命性技术魅力。总之,1954年到1956年,美国市场共出售了1700万个锗晶体管和1100万个硅晶体管,价值5500万美元,而同期真空管销售了13亿个,市场份额超过10亿美元。到1957年,晶体管的年产量达到了2900万个。
 
  也正是在这一阶段,肖克利带着想要终结真空管时代的决心,1956年选择了回乡创业。当时,因为母亲年事已高,也因为在贝尔实验室工作时在专利和成果申报时产生的嫌隙,肖克利在贝尔实验室一直没有得到升迁重用。他辞去了贝尔实验室的工作回到故乡——加州圣克拉拉谷,也就是后来的“硅谷”,他的主要目的就是建立起以斯坦福大学为中心的新兴科技产业基地。在此之前,旧金山最为人熟知的矿藏是金子。而肖克利的到来,为这里开启了第二次淘金热,资本和人才疯狂涌入的目标,则是新时代“白色的金子”——半导体硅。肖克利的选择令人疑惑:他凭借世界上第一个锗晶体管获得了诺贝尔物理奖,却要在离开贝尔实验室后利用硅制造场效应放大装置。
 
  据报道,他之所以坚持要用硅来替代锗制作晶体管,一方面,是考虑到成本因素。锗是稀有元素,在地壳中含量极少且分布分散,因此价格十分高昂,难以大规模生产。而硅作为地壳中第二丰富的元素,在成本上的优势显而易见。另一方面,当时晶体管最大的需求主要集中在火箭、导弹等航空、军事领域,对于晶体管耐高温、抗剧烈震动的要求很高。相比200摄氏度的要求,锗晶体管只有70~80摄氏度的耐受温度显然不符合条件(这一区间是今天的商业级工作范围,但在当时“军工优先”的时代背景下不符合条件)。此外,锗晶体管存在一个比较致命的“基因缺陷”:在“关闭”状态下存在漏电情况,且当时,高纯硅的工业提炼技术已经相对成熟,而锗很难提炼到足够的纯度,晶体管的性能难免受到制约。
 
  就这样,在斯坦福大学工学院院长弗雷德里克·特曼教授的推动下,斯坦福建立了全世界第一个围绕大学而建的高科技产业园区,吸纳了众多高科技企业在此落户。也正是在特曼的力邀和帮助下,才使得肖克利创办了“肖克利半导体实验室”并设在圣克拉拉谷。这里有必要介绍一下这位特曼教授。斯坦福大学能从一家三流“乡村大学”转身成为世界级一流大学,在其百年建校发展的历史上,担任着斯坦福工学院院长的特曼教授的贡献是至关重要的,也无人可替代之。特曼教授对于斯坦福大学的贡献有很多,最主要的,第一是斯坦福电子学,第二就是这个高科技产业园。后者在当时可以说是新型科研和产业相结合的创举。
 
  在创业之初,肖克利先后拜访了德州仪器、洛克菲勒、雷神等公司,希望能够筹集够50万美元来建立起一个晶体管生产单位,但是都遭到了拒绝(主要原因是这些企业自己就在生产晶体管,比如德州仪器,有的则因为没有商业风险投资理念而不想冒险,比如洛克菲勒)。最终,正是靠着肖克利的大学好友、已经创立仪器公司的贝克曼教授(pH试剂发明者)的支持,肖克利的团队得以组建。随后,他在学术期刊上以公开招聘的形式从东部的名牌大学招募毕业生,也凭借其晶体管发明人的身份吸引了大量有志青年。经过严格筛选,最终选拔出8人作为成员(这些年轻人中,有仙童、英特尔、国家半导体等产业巨头的创始人,也有肖克利的普通助理,中国人施敏,后成为了中国台湾省半导体理论物理学的奠基人)。
 
  这8个年轻人有不少是辞掉原来的在东部一些大公司的工作,来到这个西部的小县城。吸引他们的不是人工高、福利好,而是晶体管之父——肖克利的名气。大家雄心万丈、摩拳擦掌,心怀“改变世界”的理想迎接未来的事业。但是他们失望了。
  有人用“一地鸡毛”来形容肖克利在公司管理方面的“成果”。肖克利最初的战略是“研发扩散法掺杂工艺的硅管”,虽然放在当前的时代背景看,硅管比锗管更加耐高温、稳定性更高,扩散法掺杂工艺比其他方式的生产速度更快,必将成为日后成果的方案。但是在当时的时代背景中,肖克利却纠结于价格不能自拔,要求把成本控制在5美分以下,这在当时根本不可实现(直到1980年晶体管都无法达到这个水平)。
 
  由于他在半导体研究方向上的独断专行和在研究过程中“事无巨细”的关注,团队在他所坚持的四层半导体材料的二极管的研制上迟迟没有成果,而团队成员建议的集成电路的制造思路,则被他轻易否定,错失了整个半导体产业的未来。此外,对于团队的不信任,也使8个天才在不到2年的时间里就无法容忍,最终选择集体辞职。而这也使肖克利一直以“八叛徒”称呼他们。
 
  最终,随着团队的解散,1960年,肖克利接受了创业的失败,将实验室卖给了克莱维特实验室,此后又在1963年退出团队,返回斯坦福大学任教,放弃了成为百万富翁的商业梦想。1968年,肖克利实验室正式关闭。
 
 

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