|
A series of articles on “Microelectronics and Silicon Valley” –Part 7 Fairchild Semiconductor Trần
Trí Năng
“It was the most
interesting year of my life. Jay Last Fairchild Semiconductor được thành lập vào ngày 18 tháng 9 năm 1957 bởi “California Group” với sự tài trợ của Sherman Fairchild, một nhà phát minh và cũng là một kỹ nghệ gia. “California Group” gồm có Faichild Eight cộng thêm Arthur Rock và Afred Boyle của Hayden Stone investment firm. Fairchild sản xuất sản phẩm thương mại silicon mesa transistors đầu tiên và phát minh planar technology (đồng thời với Texas Instruments) , một trong những mấu chốt căn bản để tạo ra mạch tích hợp (integrated circuits). Trong bài này chúng tôi xin tŕnh bày quá tŕnh thành lập hăng Fairchild Semiconductor và ảnh hưởng của hăng này trong việc sinh sôi nẩy nở của hơn 400 hăng ở vùng Silicon Valley. Nên ghi chú ở đây là Arthur Rock và Eugene Kleiner sau này là hai nhà venture capitalist nổi tiếng đă đầu tư vào rất nhiều hăng về kỹ thuật và công nghệ sinh học kể cả Amazon, AOL. Google. LSI Logic, Netscape, Sun Microsystems, Intel, Apple và Tandem Computers. Từ khóa: Fairchild , Arthur Rock, Afred Coyle, mesa technology, planar technology, double- diffused silicon transistors, MOS transistors , Silicon Valley, California Group. 1. Câu chuyện bên lề thay lời tựa Ko Olina cách thành phố Waikiki khoảng 17 miles và được biết là băi biển rất đẹp vào lúc mặt trời lặn. Lúc chúng tôi rời nhà, trời hơi âm u với vài đám mây xám chầm chậm trôi về hướng núi (mauka/hướng bắc theo cách nói của người bản xứ). Từ Honolulu, chúng tôi lái xe trên H1 Freeway đi về hướng phi trường. Đường hôm nay không bị kẹt xe nên khoảng 25 phút sau chúng tôi đến Ko Olina Resort. Nơi đây c̣n nổi tiếng có bốn lagoons với nước màu xanh biếc . Những lagoons này do Herbert Horita và Takeshi Sekiguchi, hai nhà kinh doanh người Mỹ gốc Nhật thiết kế và xây lên vào thập niên 80’s.(H́nh 1, bên trái). Dọc theo lagoons là một băi cát mịn dài gần 1.5 miles. Nước trong và cạn nên du khách có thể lội bộ ra xa (H́nh 1, bên phải). Có nhiều hoạt động ở đây từ snorkeling, sunset cruises, sailing và ngay cả deep sea fishing. Trời bắt đầu mưa. Cơn mưa cuối ngày làm ướt biển với những ṿng xoắn tung tăng. Một số người t́m cách chạy vào mấy cái lều trốn mưa. Chỉ c̣n tôi và vài người khác ở lại. “Thế nào rồi cũng ướt; ướt thêm một chút nữa có mất mát ǵ đâu!”, tôi tư nhủ thầm. Người đi trong mưa th́ tôi cũng tắm dưới mưa, cái thú của thời thơ ấu mà tôi tưởng chừng đă quên đi từ lâu… Một cảm giác thật nhẹ nhàng và dễ chịu. Mát thịt da, mát cả ḷng người. Băi biển lúc này im lặng. Tôi chạy theo những đàn cá trắng sáng , đùa chơi với những người bạn mới quen này. Khoảng chừng 10 phút sau, cơn mưa lại tạnh. Mưa ở đây giống như mưa rào lúc tôi c̣n ở quê nhà. Mặt trời lại lên chói lọi. Màu biển, màu trời và màu nắng êm. Tôi lên ngồi trên chiếc ghế đá bên cạnh Ko Olina Beach Club của khách sạn Mariott để t́m vài phút giây yên lặng. Ḷng chợt lắng nghe ḷng. Chiều nắng vỡ bên song. Tôi lắng nghe giọng hát theo điệu nhạc từ đàn ukulele thật thánh thót , réo rắt lên bỗng xuống trầm nghe thật du dương và rung cảm ḷng người. Người ca sĩ với nước da ngâm ngâm đậm nét của người bản xứ, đang say mê trong điệu hát.
H́nh 1: Một trong bốn lagoons ở Ko
Olina (bên trái) và băi biển Ko Olina (bên phải) [1]. Tôi và nhà tôi đi trên con đường xi-măng, một bên là băi cỏ xanh mướt và một bên là băi biển với những con sóng trắng tung tăng vỗ vào bờ dưới bầu trời xanh thẳm đẹp như một bức tranh. Chúng tôi đi chầm chậm, vừa đi vừa nói chuyện, ôn lại những kỷ niệm xa xưa như “muốn nhặt lại năm tháng đời ḿnh”. “…Em về thuở ấy xanh màu áo Ở đây có nhiều màu xanh, từ xanh nhạt , xanh lơ, xanh đâm đến màu xanh lá cây già, xanh lá cây non làm ḷng người cảm thây lâng lâng, thư thái. Xanh cuộc đời. Xanh cả màu trời. Xanh những mộng đời: lúc ngập ứ, lúc vơi. “…Koolina hàng cây xanh màu lá Ngày bắt đầu dần tàn và chuyển ḿnh sang đêm. Mặt trời lặn từ từ về phía chân trời tỏa một vùng đỏ ối với một dăi màu vàng trải rộng. Từ xa nh́n giống như một con đường rực sáng nối liền chân trời với băi biển, thắm đậm với màu đỏ chói, màu nâu trên mặt biển ḥa lẫn với màu nâu trên băi cát , tỏa những ánh sáng màu vàng nhạt lân tinh trên bọt sóng. Bóng dừa in h́nh như những bóng đen đi lang thang trên băi biển. Cơn gió về thổi mạnh làm tàu lá dừa đu đưa như những mái tóc của những cô thôn nữ bồng bềnh trong gió (H́nh 2).
H́nh 2: Hoàng hôn trên băi biển Ko
Olina “…Tôi nói ǵ với gió biển, cho cánh bồ câu
trắng tung bay chiều nay Vài cậu bé đua nhau chạy t́m vỏ ṣ như đi “t́m kho tàng”. Thỉnh thoảng cất tiếng lên cao réo gọi những người bạn khi t́m được một vỏ ṣ trắng to, phá tan bầu không khí yên tĩnh cuối ngày. “…Đàn bé con đua nhau chạy nhảy Chiều càng lúc càng sâu. Âm điệu sóng biển vỗ th́ thầm như muốn trao đổi niềm tâm sự ngàn đời. “…Thời gian trôi qua cùng sóng biển cuốn theo
bao kỷ niệm Thời gian trôi qua bước chân ta ngang dọc lê
khắp nẻo đường Thời gian trôi qua, rừng thông reo trong đám
sa mù
2. The Fairchild Eight và sự thành lập hăng Fairchild Semiconductor ”The Fairchild Eight” gồm có những nhân vật sau đây : Julius Blank, Victor Grinich, Eugene Kleiner, Jean Hoerni, Jay Last, Gordon Moore, Robert Noyce, và Sheldon Roberts [H́nh 3 ]. Hoerni, sinh ở Thụy Sĩ, một nhà vật lư với hai bằng PhD và làm nghiên cứu ở Caltech; Jay Last (MIT), nhà vật lư chuyên về photo-optics từ Corning Glass; Sheldon Roberts, chuyên gia luyện kim ( metallurgist) từ Down Chemical ; Victor Grinich (Ph.D, Stanford), kỹ sư điện từ Stanford Reseach Institute ; Julius Blank, kỹ sư cơ khí từ City College of New York; Robert Noyce (MIT), nhà vật lư từ Philco và Gordon Moore, chuyên gia hóa học vật lư từ Johns Hopkins Applied Physics Laboratory [2,3].
H́nh 3
: “The Fairchild Eight” nh́n từ trái sang phải: Gordon Moore, C.
Sheldon Roberts, Eugene Kleiner, Robert Noyce, Một trong những lư do chính “the Fairchild Eight” quyết định rời hăng Shockley Semiconductor là v́ Shockley không chịu làm về việc sản xuất double- diffused junction transistors như quyết định ban đầu khi thành lập hăng và như ông đă hứa với ông Beckman, người đầu tư vào hăng Shockley Semiconductor. Thay v́ thế, Shockley cùng vài nhân viên chú tâm nghiên cứu một “đề án bí mật” nhằm vào việc sản xuất Shockley diodes; chỉ c̣n lại năm nhân viên trong số đó có Noyce và Moore lo nghiên cứu về junction transistors cho Beckman Instruments. Đây là một sai lầm như được kiểm nghiệm sau này v́ so với transistors, chế tạo loại p-n-p-n diodes này phức tạp hơn nhiều và không thích họp với việc sản xuất hàng loạt. Lư do thực sự của quyết định này th́ không rơ nhưng theo một số người liên quan cho rằng Shockley muốn làm đề án mới chỉ do ông sáng tạo ra (v́ thực sự Shockley chưa bao giờ chế tạo một junction transistor nào cả) và ông nghĩ diodes này có nhiều ứng dụng trong điện thoại và có thể nhận nhiều hợp đồng R&D từ các cơ quan quân sự. Mục đích chính của nhóm “Fairchild Eight” là thực
hiện mục tiêu ban đầu của Shockley: sản xuất silicon junction
transistors. T́m được nguồn tài chánh phần lớn là do công sức của
Coyle, Rock và ở vào góc độ khác do Kleiner. Trước tiên Kleiner gặp
ba mẹ ông để tŕnh bày về dự định của nhóm và ba mẹ ông có quen biết
từ trước với Hayden Stone- một investment firm ở New York. Cơ quan đầu
tư này đồng ư xúc tiến trong việc giúp đỡ Kleiner và đề cử Arthur
Rock, một MBA trẻ tốt nghiệp ở Harvard và Alfred Coyle [H́nh 4 &5 ] lo
công tác t́m nguồn tài chánh. Cả Rock và Coyle đều quan tâm đến đề án
của nhóm và tin rằng nhóm người này sẽ thành công. Coyle (boss của
Rock) và Rock bay đến California để gặp nhóm “phản loạn/rebels” này.
Sau một hồi nói chuyện, Rock và Coyle đă có thể thuyết phục những
người trong nhóm [H́nh 4] này nên mở một hăng riêng thay v́ đi t́m
việc riêng từng cá nhân một.
H́nh 4 : The Fairchild Eight [4] và Arthur Rock [5] Nhóm gồm có tám người cộng thêm Rock và Coyle, tất cả là 10 người và đặt tên là “the California Group” và mười người này trở nên thành phần cốt lơi của hăng mới [H́nh 4 & 5]. Trong buổi họp của nhóm tại Clift Hotel ở California, Coyle lấy ra 10 tờ $1 đô la mới và để trên bàn. “Mỗi chúng ta phải kư tên ḿnh trên những tờ giấy bạc này/Each of us should sign every bill” Coyle nói. Những tờ một đồng với chữ kư của mọi người [H́nh 6 ] này được xem là hợp đồng giữa những người trong nhóm.
Hinh 6 : Tờ một đồng đô-la dùng làm hợp đồng cam kết giữa những người trong nhóm “the California Group” [3].
Ngày 18 tháng 9, 1957 là ngày hăng Fiarchild Semiconductor thành lập và theo một số người liên hệ trong ngành cũng là ngày sinh nhật của Silicon Valley. Giữa tháng 10, họ mở hăng tại 844 East Charleston Road, Mountain View, nằm ở phía bắc khoảng vài miles từ hăng Shockley Semiconductor. Ṭa nhà này rộng khoảng 14.000 square feet [H́nh 7]
H́nh
7: Ṭa nhà đầu tiên của Fairchild Semiconductor tại 844 East
Charleston Road, Mountain View, Hăng thực sự không có “real boss”. Noyce lo phần quản lư và khuyến khích mọi người họp tác – một phương cách quản lư hoàn toàn trái ngược với Shockley và trở thành mô h́nh cho kỹ nghệ sau này. Không chức vị, không chỗ đậu xe dành riêng cho cán bộ quản lư và không có cán bộ quản lư trung gian. Vào thời điểm thành lập, Noyce và Last lo phần step-and –repeat camera; Hoerni lo quy tŕnh khuếch tán (diffusion process) và lư thuyết về chất bán dẫn. Moore cũng lo phần khuếch tán cộng thêm việc chế tạo màng mỏng kim loại bằng phương pháp hơi bốc nhiệt (metal evaporation). V́ Moore biết thuật thổi thủy tinh (glass blowing), ông ta chế tạo hầu hết các dụng cụ thủy tinh dùng trong quy tŕnh khuếch tán. Roberts lo phần thành trưởng đơn tinh thể silít (single crystalline silicon) có đường kính nằm trong khoảng từ 3/8- ¾ inc. thường có dạng thỏi (ingots).; Grinich lo phần kiểm định; Kleiner lo công tác lắp ráp các thiết bị liên quan v́ ông này có tay nghề giỏi về cơ khí [2]. Tất cả tám người trong nhóm tương đối khá gần nhau; họ thường gặp gỡ nhau ngoài giờ làm việc. Noyce đảm nhiệm tổng quát về nghiên cứu c̣n Moore th́ lo phần sản xuất. Thuật microlithography được triễn khai từ photoresist và etching technology dùng trong printed circuit boards (một phần đến từ Bell Labs). Nhóm thiết kế ḷ nung nóng (hot zone furnaces) dùng vào việc đưa impurities (dopants) vào tấm nền silic. 4. Sản phẩm đầu tiên của Fairchild là double-diffused silicon mesa transistor Fairchild được thành lập đúng lúc “in the right place at the right time”. Lúc đó ngay sau khi đại chiến thứ hai vừa chấm dứt; số người đến từ các tiểu bang khác nhiếu và v́ thế dân số California gia tăng rất nhanh. Hơn thế nữa, đây cũng là thời điểm Liên Xô (Soviet Union) phóng vệ tinh Sputnik đầu tiên; sự kiện này đă gây rất nhiều xôn xao trong dư luận và chính quyền Mỹ và Mỹ bắt đầu cuộc chạy đua không gian (space race) với Liên Xô. Và chính phủ Mỹ cần nhiều linh kiện bán dẫn transistors. Mục đích chung của nhóm là sản xuất sản phẩm đầu tiên, a double diffused silicon mesa transistor, dùng kỹ thuật ở Bell Labs và những kinh nghiêm the Fairchild Eight đạt được trong thời gian làm việc ở Shockley Semiconductor. Như đă tŕnh bày trong những số trước, để chính phủ Mỹ khỏi phải tiếp tục việc phân chia Bell Labs, hăng này đă đồng y chia xẻ những kỹ thuật họ khai phát được với những hăng khác tại Mỹ. Lợi dụng cơ hội này, Shockley có ky hợp đồng với Bell Labs nên một số người thuộc nhóm “ Fairchild Eight” có cơ hội tham gia the” Diffusion Conference” ở Bell Labs và thu thập được những tài liệu liên quan trong việc sản xuất double- diffused silicon transistors. Linh kiện điện tử này có cấu trúc n-p-n hay p-n-p và dựa vào kỹ thuật do Tannenbaun và Thomas làm ra trong pḥng thí nghiệm ở Bell Labs [7]. Tannenbaun et al. đă tạo n-p-n transistors bằng cách khuếch tán một chất kim thuộc vào base và emitter layers trên bề mặt của tấm nền silic. Và những transistors cách nhau bằng epoxy resin. Cấu trúc này có tên là mesa structure [Hinh 8]. Với cấu trúc mesa, emitter và base contacts nằm ở trên mặt , và collector contact nằm ở phía dưới của tấm nền. Theo Bell Labs, aluminium (as an acceptor) được dùng làm ohmic contact với lớp p-type silicon và tạo nên n-p-n transistor; trong khi đó gold- antimony alloy được dùng làm contact với emitter . Antimony ḥa tan trong silicon và đóng vai tṛ như donor để tạo nên lớp n-type. Phương pháp dùng hai loại kim loại khác nhau trong việc tạo contact gây nên sự phức tạp và không thuận lợi trong việc chế tạo; nên Fairchild cố t́m một kim loại khác có thể dùng cho tất cả các contacts của transistors. Fairchild dùng aluminium sau khi nung nóng ở nhiệt độ cao hơn silicon aluminum eutectic temperature và thấp hơn điểm nóng chảy (melting point) của chất này . Cho đến ngày hôm nay, aluminium vẫn là chất kim loại chính dùng trong những tuyến nối kết (interconnect) của các mạch tích hợp. Giải pháp aluminium rất thích họp với n-p-n transistors nhưng không tạo được điểm tiếp xúc tốt với lớp base có lượng doping thấp như trong cấu trúc p-n-p transistor. Đây cũng là lư do sản phẩm đầu tiên của Fairchild là n-p-n silicon transistors [8]. Hàng đầu tiên Fairchild gửi đến IBM là 100 transistors 2N 696 và 2N 697 vào năm 1958, chưa đầy một năm sau khi hăng thành lập. Một thành công rất đáng kể vào thời điểm đó!
H́nh 8 : Mesa
structure (h́nh bên trái, [8]) và một tấm bảng đặt tại ṭa nhà
đầu tiên của Fairchild Ngoài việc sản xuất sản phẩm double diffused
transistors, Fairchild cũng đă có những phát minh lớn góp phần quan
trong trong việc phát triễn công nghệ vi mạch sau này : planar
technology, integrated circuit (cùng thời với Texas Instruments) và
MOS transistors (triễn khai từ oxide gowth process của Bell Labs).
Những đề tài này sẽ được thảo luận trong số tháng tới., 5. Có hơn 400 hăng phát sinh từ Fairchild Semiconductor Sự thành công của Fairchild đă mở đầu cho việc sinh sôi nẩy nở của hơn 400 hăng ở vùng Silicon Valley trong số đó có Intel (Robert Noyce và Gordon Moore) và AMD/Advanced Micro Devices (với Jerry Sanders) [Hinh 9] . Một tấm bảng đặt tại ṭa nhà đầu tiên của Fairchild Semiconductor ghi nhận công tŕnh về planar technology của Hoerni và intergrated circuits của Noyce [H́nh 8, bên phải].
H́nh 9: Một số hăng tượng trưng trong số hơn 400 hăng đă bắt nguồn từ Fairchild Semiconductor [4] 6. Kết luận Đối với một số người trong cộng đồng vi mạch, ngày Fairchild Semiconductor được thành lập (18 tháng 9, 1957) cũng là ngày sinh nhật của công nghệ vi mạch ở Silicon Valley. Những phát minh như planar technology, intergrated circuit (đồng thời với Texas Instruments) và MOS transistors (cùng với Bell Labs) đóng vài tṛ quan trọng trong công nghệ vi mạch sau này. Có hơn 400 hăng đă bắt nguồn một cách trực tiếp hay gián tiếp từ những “ founding fathers/Fairchild Eight”. Để kết thúc bài viết, chúng tôi xin trích dẫn một vài kiến của những người liên hệ với Fairchild : “We had these brilliant ideas but rather than making the stuff ourselves, we’d just as soon get it out to someone else . . . so, bit by bit, it moved out into the Valley and it helped the Valley mature,” Murray Mr Siegel. “It was the most interesting year of my life.We went into an empty building in October 1957 and by next summer we had developed a product that scooped the industry.” Jay Last. “The people we hired for the most part had no experience at all of semiconductor work, and they came from the canning industry in the Santa Clara Valley – it was not known as Silicon Valley at that time.” Bob Skurko “Although it went through its ups and downs, there was an extraordinary feeling of camaraderie. People were trying to do great things at Fairchild.” M. Laws. “Sept. 18, 1957 was the birth date of Silicon Valley, of the electronics industry and of the entire digital age." Joel Shurkin
Tài liệu tham khảo [1] Yahoo Image [2] http://www.erct.com/2-ThoVan/TTriNang/Part-5-William-Shockley.htm [3] http://www.erct.com/2-ThoVan/TTriNang/Part-6-The-Fairchild-Eight.htm [4] Business Week, Agust 25, 1997. [5] https://search.yahoo.com/search?ei=utf-8&fr=ytff1-&p=arthur%20rock&type= [6] https://search.yahoo.com/search?ei=utf-8&fr=ytff1-&p=afred%20coyle&type= [7] M. Tannenbaum and D. E. Thomas, “Diffused emitter and base silicon transistors,” Bell Syst. Tech J., vol. 35, no. 1, pp. 1–15, Jan. 1956. [8] Gordon E. Moore: The role of Fairchild in Silicon Technology in the Early Days of “Silicon Valley”, Proceedings of the IEEE, Vol. 86, no.1, January 1998, p. 53-62.
|
