現代人類文明的孕育之地：為何台積想打造台版「貝爾實驗室」？

台積電全球研發中心今（28 日）啟用，創辦人張忠謀將出席見證關鍵時刻。台積電董事長劉德音曾表示，要將研發中心打造為「台灣貝爾實驗室」，預計進駐 8,000 名台積電研發人員，為半導體產業創造更大價值。

貝爾實驗室是什麼？

貝爾實驗室（Bell Labs）最初是美國電報電話公司（AT&T）的研發機構，1925 年成立，總部位於紐澤西州聯合郡的莫瑞山（Murray Hill）。同時，它也是全球獲頒最多諾貝爾獎的機構，產生 15 位諾貝爾獎得主，至今共獲得近 3 萬項專利。

貝爾實驗室最初目標從事電話交換機、電話電纜等相關研究，改善通訊技術和擴展電話功能，但在悠久的歷史中取得許多重大科學和技術突破，其中一個相當關鍵的突破就是電晶體的出現。

20 世紀人類科技最重要發明之一：電晶體

第二次世界大戰末期，貝爾實驗室開始進行一項研究計畫，目標是研發出一種體積更小、功能更強大、更快速且可靠的裝置來取代真空管。在 1940 年代，真空管是當時電子設備的主要元件，但因為體積龐大、耗電又容易燒毀，因此由貝爾實驗室的三位科學家—肖克利（William Shockley）、布拉頓（Walter Brattain, 1902-1987）以及巴丁（John Bardeen）來解決這個問題。

1947 年，貝爾實驗室透過用矽板、金屬線，一滴水跟一點封蠟，做成了歷史上第一個「點接觸」電晶體（Point-contact Transistor），成功取代真空管，做為電話轉接器的繼電器。

有趣的是，第一個電晶體誕生時，主要領導團隊的肖克利並未參與其中，因此另外兩人申請專利時沒有將肖克利列為發明人，令他相當難過。因此，他開始祕密研發另一種接合電晶體（junction transistor），並寫成一本《Electrons and Holes in Semiconductors》，這本書後來成為半導體教科書中的聖經。

雖然當初三人鬧得有些不愉快，但最終在 1956 年共同獲得諾貝爾物理學獎，於是三人盡釋前嫌，而電晶體也孕育出後來的全球半導體業。

除了電晶體，貝爾實驗室還研發出哪些東西？

貝爾實驗室可說是 20 世紀人類最偉大的實驗室之一，工作大致分為三個類別：基礎研究、系統工程和應用開發。基礎研究方面，主要從事電信技術的基礎理論研究，包括數學、物理學、材料科學、行為科學和程式設計理論；系統工程主要研究構成電信網路的高度複雜系統；開發部門是貝爾實驗室最大的部門，負責設計構成貝爾系統電信網路的裝置和軟體。

其中，雷射、光纖、太陽能電池、MOSFET、感光耦合元件、SoC 型 DSP、Unix 作業系統，以及C語言、C++ 和 S 語言等，也都由貝爾實驗室的研究人員開發。可以說，人類邁向文明的每一步都與貝爾實驗室息息相關。