第三章
量子跃迁
晶体管与半导体
炼丹术，纯粹的炼丹术创造了20世纪后半叶的奇妙化合物——半导体。本世纪50年代初，少数人把地球上几种最普通的元素变成空间时代对牛顿物理学构成挑战的物质，把早期大师们的设想变成了量子力学的一个新领域，使以前不可想像的物质变成了现实。
最先的半导体产品来自类似金属的元素锗的粉末。把锗粉末融化，然后把微量杂质引入规则的锗晶体内，产出含微量杂质的晶体，最后切成细片。这种新的人造物质表现出让科学家们感到迷惑的一系列性质。有时它导电，有时它不导电，于是得名为半导体。它还有其他性质：有时它放大电流，有时它阻断电流；受光照时，有时它放出电流，有时没有；受电场的作用时，有时它产生小电流，有时没有。
经过几年的反反复复以及大量的理论和实验尝试，终于揭开了这些神秘物质的秘密。在它们的表面适当地安上三条电线，并且在半导体元素晶体的表面“涂上”恰当的微量的微量杂质，这些物质正好表现出真空管的性质：放大通过的小电流。
晶体管——一小块半导体物质，在两头和中间连上电线，装在与空气隔绝的盒子里，这仅仅是数字时代的纯科学发明。就像数字式计算器，以至于计算机是现有的科学和数学思想在电子学方面的结果，晶体管是物理世界的全新的元素——一种完全人造的晶体。它的发现表明了一个新时代的到来。
生产半导体需要一个特别的公司，这个公司要有大量的资源，纯科研的倾向，和当有更好的东西时愿意放弃真空管的动力。AT&T的贝尔实验室具备上述条件。在20世纪40年代和50年代，贝尔实验室是世界上在研究方面做得最好的实验室之一。贝尔实验室分布在很多地方，从新泽西默里山国内最大的工业研究机构，到曼哈顿人口高度密集的实验室和办公室。贝尔实验室有近万名科学家，在美国商业应用方面的论文一直领先了五十多年。从1915年到1950年，贝尔实验室花了大约5亿美元在纯基础研究上，相当于工作投入10万人年，和1951年美国在用的所有贝尔电话机每部投入在140美元以上。
所有这些努力意味着进步，即提高电话的可靠性和改进全国电话的切换技术。在此过程中，贝尔实验室的科学家在发展量子力学这门科学的新分支方面作出了贡献。他们还设计出负反馈控制的关键部分，使长途电话线路固有和随机的噪音大大降低。他们还确定了通讯的第一个数学理论，可计算任何一条信息的信息量和通讯信道传输数据的容量。另外，他们还在微波传输、高速转换电机计算、射电望远镜和电视方面作出了贡献。最著名的是克林顿·戴维森的量子力学实验，这个实验证明了物质的波粒二象性，是原子能时代的基础。戴维森因这项工作荣获1937年诺贝尔奖。但商业上的奖赏是发现了半导体并加以应用。
解决半导体的行为特征这样令人困惑的问题是非常光荣的科学研究，需要非常敏锐的科学家，当其他人准备向别的方面推进的时候，他会继续做他自己的工作。威廉·肖克莱正是贝尔实验室里在这方面努力的人。1936年肖克莱刚离开麻省理工学院就被贝尔实验室雇用，但是他一直不适合在贝尔实验室工作。事实上他不适合在任何地方工作，包括几年以后他离开贝尔实验室后自己创办的肖克莱半导体公司，也包括后来在斯坦福大学。他的名声很不好，他不能找到适合他个性的环境。肖克莱态度粗暴，不懂社交礼貌，在他的字典里没有“你好”这样的词。在贝尔实验室他不怕让别人知道他比别人聪明，他会问同事在做什么，但还没等别人回答，他就取笑它，用更简单和容易理解的类比来解释这个概念，然后不说几句玩笑话就走开了，让同事站在那儿没话可说。
他尤其不适合在曼哈顿西郊的研究室工作，这栋建筑物像个大洞，洞口面向新泽西海岸。在这里人们普遍很谦虚，特别在由年轻搏士组成的骨干人员中。他们都是30年代大萧条后第一批雇用的，尽管AT&T有扩张计划，但他们还是被冻结了。这里是美国研究方面商业前景非常杰出的实验室。尽管实验室里有不少美国非常著名的科学家和很多古怪的人，但是肖克莱还是让大家刮目相看。最终，当他从走廊上走过时，人们都远远避开，好像他前面有股怪味。
肖克莱获得固体物理这门新兴学科的学位后来到贝尔实验室，这门学科研究固体中电子的行为，他准备在这方面做突破性的工作。他加入了固体组，这个组正在研究量子力学和发展解释电子如何通过固体的理论。虽然在麻省理工学院的物理实验室原子能的研究很热（核聚变和放射性的魔力），但肖克莱感兴趣东西却不是这些。他长期迷恋岩石和矿物，他对研究电子通过导体、绝缘体、半导体等各种介质的挑战更感兴趣，尤其是半导体。
肖克莱的父母都是地质学家，父亲威廉·赫尔曼·肖克莱是采矿工程师，有时还是矿床勘探者，比妻子大20岁。常年在采矿营地和荒凉的矿区生活，使他尤其不适宜做小资情调的父亲和丈夫。威廉·赫尔曼·肖克莱每次出去工作几星期，很少回家。他出去时由他妻子操持家务。梅·布拉德福·肖克莱是20世纪早期少数从事地质学工作的妇女之一。她在矿区结识她丈夫，世纪之交，儿子威廉·肖克莱出生后，她便在加利福尼亚的波罗阿托定居下来。当她丈夫走得越来越远，在内华达山脉和宽阔的落基山脉开矿，多年不见时，她集中精力把她儿子培养成她所希望的样子。
他们一起花了几个星期探索美国西部的地质构造。年轻的肖克莱学会了现场测量岩石的组成，学会了如何仅仅看一看斜面就知道哪儿容易找到化石和哪些岩石有价值。梅·肖克莱有雄厚的岩石和矿物知识，她培养了她儿子对地球的化学成分的浓厚兴趣和不变的敬畏。到10岁时，肖克莱已是一名很好的学生和饥渴的岩石迷。她把她的智慧和动力赋予了她的儿子。他很少参加体育活动，是波罗阿托高中班里的优秀生。进入斯坦福大学后，跟他母亲很近。后来在麻省理工学院，他也出类拔萃。毫无疑问，他是非常聪明的人。
现在他成了贝尔实验室精心挑选的年轻科学家和美国学生的精英。除了肖克莱，这个组里还有冶金学家福斯特·尼克思，从加州理工学院来的物理学家、组长伍尔德里奇（后来他是拉莫—伍尔德里奇计算机公司的共同创办者），从事高频微波光谱学研究的查尔斯·汤斯（后来成为激光的发明者之一），以及结晶学家艾伦·霍尔登。
那时只有少量美国人懂量子力学，所以这个组成立一个非正式的研究组，他们叫“杂志俱乐部”，在那里他们相互教他们所能找到的量子力学教科书中的一章。有时他们邀请哥伦比亚的I.I.拉比或威斯康星大学的约翰·冯·弗莱克等著名客座教授去指导他们。
量子力学在20年代中期作为一门学科出现，当时因发现原子，以及物质本身有波粒二象性。揭示旋转、波粒二象性。原子键中的数学问题花了几年时间。物质波被想像成颗粒流组成的引导波（pilotwave）协同发挥作用，像光波一样。粒子各自旋转，有一个取决于原子本身的特殊的能级，或叫量子。虽然戴维森和其他人证明了它们的存在，但数学推导得出一些原子结构内部的令人困惑的问题。没有两个电子能有完全相同的量子数——不相容原理，也不可能知道原子中物质的精确位置——测不准原理。
量子力学把经典牛顿力学和它直观的因果关系基础推到一边，用统计的眼光来看物质的最终本质。原子由电子组成，不同元素的电子在不同的能级或量子围绕原子核旋转，但在这新的领域，实际上任何时刻辨别电子的位置不仅是不可能的，还因为测量而改变它的行为。虽然最终用相对论成功地解释这些现象，但这领域还是遭到上一代最伟大的科学家阿尔伯特·爱因斯坦的嘲笑，他在拒绝量子理论时说：“上帝不会掷骰子。”然而，30年代后期在贝尔实验室召开了几次生动的会议，理论家与实验家组成的古怪群体争吵微观世界中电子的奇妙行为。
研究部的总负责人默文小凯利单独作出决定，成立肖克莱小组，后来这个决定得到了高度评价，但在当时很容易招致批评。凯利认为，以后的电话交换是某种电子化的交换，他决定让那些有雄心的年轻物理学家去创造这种东西。他把物理学家、冶金学家和数学家弄到一起。研究部设了很多项目，帮助电话公司解决最紧迫的问题：空间问题，即更精确或不用太多空间，肖克莱小组做其中一项工作，检测晶体物质和它们的导电性。
20世纪20年代后期和30年代，美国的每个城市都建起了巨大的方块建筑，用于放置机电交换机，使电话能由一门直接接到另一门。交换机由电磁体和弹簧组成，当电流通过时，转送开关的电磁体磁化。当电流接通时，触点的一半磁化，吸引另一半，接上连接器，使环路接通。当电磁体的电流断开时，磁场消失，连接器因弹簧的压力而断开。
这种装置虽然能工作，但占用了大量空间。还有，因为这些连接器是机械的，它们会老化。另外，它们太慢，至少从电子角度看如此。它们可在大约十分之一秒时间内打开或关闭，但电脉冲（或电流）可在百万分之几秒时间内传递。因为所有这些原因和花费大量钱财去买新建筑物装更多的电线，贝尔实验室的一项目标是用其他更好的东西取代机电交换机和真空管。
凯利和其他有预见的科学管理者相信，答案就在固态物质的量子力学的某个地方，也就是当电通过固态物质时的行为。他派他聪明的年轻人研究这个领域。到20世纪30年代后期，他们把目标集中在半导体的古怪行为。
电学之父米歇尔·法拉第在1826年发现了这些奇妙的物质。某些物质在加热，或受光照，或靠近另一电流时，会改变导电性。金属的某些晶体物质，如硫化铅（方铅矿），介于导体与绝缘体之间，表现出一系列古怪的性质。自从法拉第研究硫化银的实验以来的100年里，大量研究人员在研究这类物质的性质。他们知道，热可以降低电阻，光可提高导电性，磁场可产生垂直于主电流的电流。在20世纪20年代末，已有大量的理论，但没有一个理论能圆满解释所有这些现象。
20世纪30年代，贝尔实验室的研究人员把他们的注意力转向这领域，当时惟一用半导体做的产品是“晶须”收音机调谐器，由一块硫化铅晶体和一小段电线与收音机的调谐线圈相连。在晶体表面移动电线可使收听者调出不同的信号。但这简单现象背后的物理学原理还不清楚。然而有一点很清楚，晶体有一些重要性质，以及它们与电的作用，值得进一步研究。科学家们做了大量努力，去生产各种纯的晶体半导体。科学家通常加热混合物到高温，然后把晶体从中拉出，生产完整的单晶。在这个过程中，他们发现，绝缘体的晶体转变成半导体的关键因素是杂质含量的多少。晶体形成时导入适量的杂质可以把晶体结构中严密控制的电子变成自由电子。这样，电流在这些物质中的流动更容易。相反，当加的杂质量不合适，什么都不会发生。但是这里面的原理是什么，杂质和晶体结构之间的关系还是不清楚。这时第二次世界大战爆发了。
战后，凯利还相信，肯定有个更好的办法解决令人烦恼的电话交换机中的电机械转送问题，所以他让肖克莱当这项目的负责人。肖克莱的两个关键研究人员是理论家约翰·巴丁和非常杰出的实验家沃尔特·布喇顿。巴丁曾在威斯康星州学习，被认为是量子世界最优秀的理论家。他确实是学术界的典型，叼着烟斗，衣着不整，有非常聪明的创造性科学思维。另一方面，布喇顿可以让任何东西工作，1929年他从明尼苏达州获得博士学位后一直在贝尔实验室工作。他在华盛顿州西部的牧场长大，一副明快的牛仔形象，说话慢条斯理，近乎羞涩，一头光滑的向后梳的银发，淡淡的胡须。现在有了肖克莱的驱策，成功的动力就具备了。
1947年12月，当他们正在工作时，巴丁想到半导体内电子行为的量子力学概念是否存在一些根本性的错误。在二战之前，他对半导体表面状态做了大量研究，并且相信，电子也许被半导体表面束缚，不能导电。他相信，表面是晶体对称性破坏以及整齐排列的分子突然断裂的地方。这个研究组开始做在半导体顶端滴注液体的实验。布喇顿发现这会改变表面电阻，但不足以放大电流。他们希望半导体能完全实现真空管的功能：改变半导体中央流过的非常小的电流即可控制大电流。真空管用穿过主电流的栅极而实现上述目标。栅极上的电极有小电势差，用比较小的变化可精确调节通过它的大得多的电流。
巴丁的想法促使他的同伴，从华盛顿农场来的小伙子，也在想。几天之后，他推测从靠近另一个通过大电流的连接点接出一个小电流可能影响大电流。他这么做了，但没有发现晶体管效应。无论他怎样改变中间的电流，两端触点间的电流都没有反应。然后他把这两个小针触点移到非常靠近，最终发生了晶体管效应。当小的正电流在触点通过半导体，晶体上另一对电极之间的电流增加了近90倍。
开始，布喇顿和巴丁都不相信，所以他们极小心地重建他们的装置，蒸发极微量金到一大块锗的表面。当他们在一端附近通过一低压正电流时，电流增加了90多倍，并且放大微弱的波动。他们设计出一个完全由半导体组成的点接触装置，在理论上可以取代真空管。
理论问题留给了巴丁和肖克莱。本质上，他们假设半导体物质有不稳定的外电子带。他们用锗是因为锗的熔点低，并且价格低，在合适的条件下易长成晶体。在这种人造晶体的表面导入适量的其他物质（称为“搀杂”），半导体的电子被束缚住，通常情况下几乎不导电。然而，当少量电子被导入两层导体的恰当位置，电流可大大放大。理论家认为低电压输入正好在半导体上打开“空穴”，留下足够“空间”让电流通过。电子填补这些“空穴”，这些“空穴”允许电流放大。
历史记载的突破时间是1947年12月23日。重要的是有几位贝尔实验室的管理人员目睹了这过程，他们看到并“听到”放大电流。发明者用一个麦克风来演示。三条线松松地焊接在古怪模样的晶体上，并把它接在与一话筒连接的线路上，这套装置能放大声音。当把晶体系统拿走，声音就几乎听不见了。巴丁和布喇顿获得了发明这套装置的荣誉，在申请专利时，仅列上他们两人的名字。肖克莱受到了伤害。毕竟，因为有了他的坚持，以及他的量子力学理论的知识，这两位科学家才能取得成功。他让别人都知道了他的不满，但他不仅仅如此，他决定，不仅要创立他自己的如何设计这套装置（现在叫做晶体管）的理论，并且最重要的是要改进这套装置。
肖克莱的新概念是结型晶体管。他相信，不仅紧密接触的半导体表面可注入电子空穴，像“三明治”形式的半导体块亦可产生同样的效果。他的小组已发现正负两类半导体晶体：即p型和n型。更进一步，把这两种类型的半导体背靠背地放在一起，并让电流通过它们之间的结，半导体晶体既能通过电流，也能阻断电流。这种晶体叫二极管，但二极管不能放大电流，只能通过或阻断电流。
肖克莱的目标是取代真空管，他推断：如果他能造这种“三明治”，两端是一极，中间一小部分是相反的极，他便可用通过中间部分的小电流放大或阻断相似物质两端的电流。但是不管他如何努力，都不能成功，在两年的大部分时间里，他费尽了心机寻找答案。
部分原因是没有人知道如何做一块材料：在p型区的两端是n型的硅。需要的杂质分别是硼、镓或铟当正极的涂层，磷、锑或砷当负极的涂层（想像一下：一撮糖加到一车的盐中），并且原子的数量必须精确，太多或太少都不行。在这里炼丹术发挥了作用。最终，一位贝尔实验室的专家炼出了一块锗“三明治”。到1949年，结型晶体管造出来了。这一次肖克莱获得了荣誉。因这两项晶体管的专利，贝尔实验室将完全重写电子时代。
肖克莱的结型晶体管比早期的点接触晶体管好的原因是前者可以批量生产。虽然完善这种晶体管需要几年时间，但它会比真空管便宜，并且这还不是推一的优势。既然这种像银的半导体材料没有移动的部件，理论上来说，它们不会老化。还有，它们消耗很少的电，不再会像真空管那样，因热而闪耀红光。但要把这理论发现变成商品还需做很多工作。
虽然晶体管成了本世纪最著名的发明之一，但是这要等贝尔实验室经过几年的努力，设计出实施基础的、还役有被证明的技术和判断它能否包含整个真空管工业之后。当时，AT&T也正好碰到一个大问题，司法部正在对它作反托拉斯调查，确定它是否通过西部电气公司垄断电话网。为转移批评，1952年AT&T决定以25000美元让别人取得晶体管专利的许可，甚至对把这装置用于助听器的公司免费（这是亚历山大·格雷厄姆·贝尔的最初愿望，因他的父母都是聋人）。在一系列报告中，贝尔实验室的工作人员让感兴趣的公司初步了解了如何生产和使用晶体管，但仅仅听报告还不能得到生产这种精巧的新玩意的专门技能。这还只是不成熟的技术，只有少量科学家能从高温炉中弄出加杂的锗块。并且这些炼丹家大部分都在贝尔实验室工作。
那时，AT&T的晶体管由一个小研究室生产，这个室的人包括戈登·迪尔和一些其他专家。迪尔是个年轻人，他的任务是重现发明者在实验室里的工作流程。他创制晶体管是个奇迹。他开始拉单晶，单晶在高温炉中熔融的纯矿中围绕晶籽生长。为了解决搀杂的关键问题，迪尔想出一个办法加少量杂质到熔融的物质中，这样正好影响拉出的单晶。他做的所有这些工作都是创新，但并没有受到欣赏，因为AT&T还不肯定要不要制造晶体管。当公司对这些装置犹豫不决时，迪尔感觉到他的工作处于危险中。他最终继续工作下去是因为没人能达到他的高产出量，但是这种不确定伤害了他，这位纯朴的得克萨斯人开始考虑到别的地方工作，但是哪儿呢？
20世纪50年代早期，围绕半导体的其他技术都已完善。另一位贝尔实验室的冶金专家比尔·普凡设计了一套技术，让“石英船”通过线圈的中心加热，这过程称为区域精炼，这使生产晶体管在经济上更加可行。当这载着锗棒的“船”通过加热区域，棒的一部分融化，杂质留在融化的部分里，沿着棒从整根棒集中到一端。含杂质量比较多的区域可切掉，这样可以生产所需纯度的晶棒。晶棒通过加热区的次数越多，晶棒就越纯。当普凡发展这技术时，他还发现一种加杂办法，在整条棒上均匀分布，这种技术叫区域均平法，这使在锗晶体上完美地掺杂成为可能。
炼丹术可能一直在考虑创制晶体管，但是纯粹是商业上的智慧促使了这件事成功，这来自半导体时代的第一个伟大的商业帝国——德州仪器公司。这件事的总设计师是战后加入公司的坚强领导人帕特里克·哈格蒂。德州仪器公司有一段有趣的历史。公司20世纪20年代由一对地球物理工程师成立，最先是制造探测声波的仪器，帮助物探师们了解地下的地质情况，主要是寻找石油。战后，这公司转向国防合同。后来哈格蒂读到贝尔实验室发明晶体管的事，他读得越多，越相信这产品有潜力取代真空管。他说服公司的创立人取得生产晶体管的许可证。他的目标是在巨大的市场中占一部分，这个市场非常大，哪怕仅达到电子贸易杂志声称的50年代早期产量的一半，这市场就已很大。
Raytheon，一个真空管大制造商，已取得AT&T的免费许可，像Zenith，RCA一样，他们与AT&T有专利的交叉许可协议。但是点接触晶体管非常难造，成品率刚过50%。第一只结型晶体管在1951年制造出来，紧接着的夏天，贝尔实验室举行了这类产品的第一次技术讨论会，德州仪器公司的代表到场。
进入晶体管领域对当时还比较小的德州仪器公司来说是重大行动。用125万美元的工资和发展费用，以及300万美元置办厂房、生产装置等固定资产，对德州仪器公司这样规模的公司来说是一场豪赌。他们在1952年的销售额只有2000万美元，利润90万美元。事实上哈格蒂的老板花了近一年时间才说服AT&T卖给他们这2.5万美元的生产半导体的许可证。AT&T认为德州仪器公司太小，也太没经验，但是这帮得克萨斯人坚持下来了，到这一年的年底，德州仪器公司有了一份为格鲁恩钟表公司提供100个锗晶体管的订单，并投入了生产。
然而，不久哈格蒂就认识到锗晶体管不会让他们走很远。太多其他公司在生产晶体管，包括 Sylvania、通用电气、RCA、Zenith等大公司。他们不会给德州仪器公司留下足够的市场。另外锗不耐高温，所以很不稳定，难以操作。锗的熔点很低，在华氏100度以上锗就失去半导体的性质。这严重影响了它的应用，特别是用于军事目的。因为晶体管能经受严酷的环境，并且体积小，才使它在军事上比真空管有优势。一种相似的化学物质硅表现出更好的半导体特性和耐高温，但是几乎不可能生产合适涂层的硅晶体管。生产锗晶体管已相当困难，而生产硅晶体管几乎不可能，甚至对迪尔等贝尔实验室的专家来说也如此。部分原因是硅需要高得多的温度提纯，还有硅本身的要求也非常苛刻。1953年前后，传统的看法是硅晶体管离商业应用还有好几年时间。
但这并没有阻止哈格蒂。当他刚进入这领域时，他一点也不知道错，但九个月之后，他的公司已经在生产锗晶体管了，所以他分析了生产硅晶体管究竟有多困难。他们开始寻找适合这项工作的主要研究人员。您猜谁应聘他们在纽约时代周刊上的广告，贝尔实验室的半导体魔术师戈登·迪尔。当迪尔知道德州仪器公司准备制造硅晶体管时，他告诉他们需要更多钱。作为答复，哈格蒂向他表明与InterContinental橡胶公司（这是一个老牌的轮胎和橡胶公司，生意在走下坡路）合并的计划，在纽约股票交易上市募集资金；迪尔告诉哈格蒂，他需要有经验的人，哈格蒂指出，公司已经有制造晶体管的专家，并且答应聘任迪尔想从贝尔实验室要过来的任何人；迪尔说他需要时间，在这点上哈格蒂略有迟疑，说他给迪尔一年时间研究，但在这之后他们必须开始生产。迪尔接受了这项挑战。
虽然股票优先权是部分激励原因，但对迪尔的真正吸引力是他有机会在其他所有人之前完善硅晶体管。迪尔是世界上真正懂得如何制造肖克莱的n型和p型的三明治形式的错晶体管的少数人之一。哈格蒂是世界上看到它们潜力的少数人之一，这是一个完美的组合。哈格蒂把迪尔带到了德州，并答应提供铸造厂、炉窑、装配线和所需的钱。结果是到1953年后期，他们在大量生产结型锗晶体管，构成这产业的重要部分。虽然大的竞争对手取得更大成功，但第二年，他们将销售100万只晶体管，总价值480万美元。
但是，德州仪器公司的情况变得紧张起来。公司一直依赖军事工业，但到1953年中，朝鲜战争结束，军事上的需求没了。公司1954年的销售额和利润都降低了。这对第一年上市的公司不是好兆头。销售额由1953年的2700万美元降到第二年的2400万美元，利润由127万美元降到120万美元。1953年10月上市的股票价格跌到一位数。
面对困境，哈格蒂还是相信，在迪尔完善硅晶体管之前，这仅仅是时间问题。他的信心得到了报答。1954年初，迪尔想出了一种制造硅晶体管的方法，这种方法需高得多的温度和相应复杂的涂层，以及区域精炼过程。这年春天，迪尔参加了在俄亥俄州的代顿召开的一次航空会议，在听了几小时人们抱怨生产硅晶体管的困难的报告后，他站起来，从衬衣口袋里拿出一把硅晶体管，自豪地宣布：“我们已在生产硅晶体管。”他在紧挨着的一张桌子上放了一架录音机，在这架录音机上仔细设计了允许一个晶体管插入或拿开的线路。当这录音机在放Artie Shaw乐队的演奏时，他把线路上的一个锗晶体管插入一个装热油的杯子里，因锗晶体管受热，线路断开了，音乐也停了。然后，他用硅晶体管代替锗晶体管做同样的事，歌曲继续播放。
整个报告厅沸腾了，在会场后面的德州仪器公司代表们被热情的客户围住了。不久这消息震动了电子工业界，这小公司成了工商界的明星。但是这项革新要引起公众的注意还有很长的路要走，美国人还是通过像餐具柜一样大的收音机获得新闻和娱乐，晶体管是外来的附属物品，是专业的东西，对一般公众不重要。
哈格蒂决定向这挑战。刚开始，他对半导体的兴趣集中在收音机。当他是个小孩时，他用过一种叫“晶须”晶体收音机。当他领导德州仪器公司进入电子时代时，他一直在想着收音机，他抓住两件事：晶体管的低能耗和晶体管能取代真空管。晶体管收音机的能耗只有桌子上的真空管收音机的百分之一（不久就到千分之一）。不像真空管一样，要从墙上接出电流，晶体管收音机可携带，它们可手拿或放在车上，去野餐或露营。哈格蒂认为最终表现硅晶体管的新颖性要靠晶体管收音机。
为了把这设想变成现实，哈格蒂决定做两件事：首先，德州仪器公司必须能低价生产晶体管。1954年早期，这目标已经实现。迪尔和他的同事们已改善了锗晶体管的生产过程，他们有信心把价格从一年前的每只16.50美元降到2.50美元，使收育机在经济上可行。其次，哈格蒂必须找到一个公司营销产品。他选择I.D.E.A.公司——一家印第安纳波利斯公司，I.D.E.A.公司在销售早期的电子产品——家用电视天线信号放大器方面取得了巨大成功。用德州仪器公司提供的电子设计，两家公司合作生产“摄政”收音机，在1954年圣诞节时期及时提供给公众，收音机定价在50美元，销售取得了巨大成功。但不幸的是，这价格太低，以致于没有利润，因为收音机的每部分都要小型化。然而它们获得了很响的名声，德州仪器公司以晶体管公司而闻名。在一年内，RCA和霍夫曼公司相似的收音机上市，定价接近75美元，德州仪器公司和I.D.E.A.公司退出了这个市场，因为他们的十万台收音机每台都赔钱，但是这没关系，德州仪器公司有赚钱、效益高的产品：硅晶体管。因为收音机，美国人接受了晶体管。
然而，晶体管在市场上取得成功还要更长时间。真空管生产商继续控制着市场，毕竟几代的工程师们才懂得如何用真空管设计电子设备，所以真空管不会在一夜之间消失。1954到1956年期间，美国市场上销售了1700万只锗晶体管和1100万只硅晶体管，总价值约5500万美元，但同时，功能相似的真空管销售了13亿只，市场价值超过10亿美元。那段时间，美国的整个电子业务大约是65亿美元，晶体管就像荧幕上的一个亮点，占总销售额的不到1%。
然而，很明显，晶体管将成为电子工业的主力军。这是一个全新的领域，大门为新的竞争者敞开。这是策略的竞争：要取得成功，需要会综合，就像打开发酵炉后赶紧把这个那个反应物往酒里倒一样。这样，成功的大公司并没有明显的优势。事实上，大部分大的电子公司忙于赶上另一新产品——电视机的需求，他们根本顾不了晶体管和收音机。
所以德州仪器公司在这个领域占了主导地位，它有戈登·迪尔这样杰出的人才，迪尔在生产硅晶体管方面做得最好。哈格蒂知道如何才能卖出他们的产品，不久德州仪器公司获得这一在半导体市场上有很高利润产品的三年垄断权。到1957年，硅晶体管的售价在每只18美元左右，而锗晶体管的价格在每只2美元以下。与硅晶体管相比，锗晶体管容易制造。大部分大真空管公司成立了一些小组涉猎锗晶体管，但硅晶体管还被认为太遥远，而且一般来说，他们对保持真空管的现状比较满意。Raytheon可能是在生产晶体管方面最有进取心的公司，但只占市场的小部分，因取得了贝尔实验室的免费许可证，这一大电子公司把晶体管用于辅助听力。到1953年中期，Raytheon只为辅助听力生产了一万只锗晶体管。它从来未能把这成功变成其他部分的市场，也不清楚它的管理层是否想过做这件事。谢天谢地，真空管、二极管和所有其他相似的产品都相安无事。
有一家公司对晶体管的发展极感兴趣——IBM。1955年，老托马斯·沃森让位给儿子小托马斯·沃森。小托马斯·沃森一看到新的半导体收音机时，就买了200台，分给他的高层管理人员，并告诉他们：“如果这公司的产品在收音机上用的很好，那么它们应该在我们的计算机上也用的很好。”IBM成为德州仪器公司最早和最大的客户之一，用硅晶体管替换它最大计算机中的真空管。
这对德州仪器公司非常有利，它成了在电子时代增长速度仅次于IBM的公司。到1956年，公司的销售额达4570万美元，比上年增长59%。虽然1250万只晶体管的年销售量与几十亿只真空管的年销售量相比微不足道，但是很明显，这是一个成长中的业务。在以后的三年里，德州仪器公司继续以惊人的速度增长，年销售额平均增长61%，年利润平均增长73%。到1959年，公司公布的销售额达1.93亿美元，是上年的两倍多，年利润增长136%，达1400万美元。
当时德州仪器公司主要在做政府和导弹合同，脱离外界广阔的晶体管市场，而晶体管工业整体正经历着很大的变化。1956年，通用电气的31种晶体管的平均价是每只2.90美元，一年以后，价格下降为1.90美元；在低档消费市场，适用于收音机的晶体管价格由每只3.30美元降至1.25美元以下，下降了近三分之二。随着半导体材料提纯技术和晶体管生产技术的改进，生产线的产量也大幅提高，价格继续下降。1957到1958年市场需求量翻了一番，全世界晶体管的市场需求量由1200万只增长到2500万只，整个产业的销售额在1958年约2.28亿美元，到1960年增长到4亿多美元。几乎在所有的方面，晶体管都在代替真空管。
不久，所有的投入都赚回了。技术在重塑产业，贝尔实验室的两项新技术——半导体的气相沉积技术和台式晶体管，让原有的晶体管生产技术都过时了。德州仪器公司是第一个完善这些技术的公司，迫使比它大得多的竞争者们重新考虑整个经营方式。要赶上变化的速度，公司的管理层要有钢铁的意志。半导体已改变了竞争的基本规则，只有那些能在时代的列车离站时占有一席之地的公司才能取得成功。如Philco等不能跟上潮流的公司注定迟早要消亡。
二战后的头几年里，Philco是美国最大的真空管生产商之一，生产过程单一，多年不变。为保护它的市场份额，公司决定进入半导体生产行业。但是当它刚完善了它的结型晶体管技术，局面就已经改变了。1956年，当Philco生产出它的新半导体样品时，他们将产品定价为每只100美元，6个月以后，市场价格降至每只50美元，再接着六个月以后，价格又降到每只19美元，紧接着一年以后，1000只批量的价格为每只6.75美元。
对通常生产一定量产品来保证地位的老式生产商来说，这是很大的威胁。随着对半导体的理解更深刻，以及生产能力的加强，技术革命的速度更加强了这种作用。到20世纪50年代末，抓住半导体市场意味着采用全新的生产过程。这些过程每年都有变化，这意味着扔掉原有设备，添置新设备，并且每过几年再做一次。如果一个公司不是主要生产半导体的企业，不值得这么做。Philco的管理层认为不值得这么做，如果这么做风险太大、成本太高，公司最好继续做已掌握的真空管。但这是一个致命的错误。在10年内，真空管几乎完全过时了，还能赚钱的真空管公司是那些热情追随晶体管的公司。Philco再也没有恢复过来，Sylvania和RCA也如此。只有通用电气公司转型成功，可能因为它有很多其他生产线可以转变成生产晶体管。
甚至连德州仪器公司也有问题。1959年1月，（福布斯）上的一篇文章热情地介绍了德州仪器公司：
“自从跻身电子行业以来，现在它可称为全国晶体管的第一号生产商，这小小的电子装置可做真空管的事，形成了目前全美国发展最快的领域。
“自从1950年以来，德州仪器公司的销售额增长12倍（1958年预计达9000万美元），利润增长10倍以上，去年达到约520万美元。”
股票市场就像已见到的那样，在12个月内，德州仪器公司的股票由每股73美元暴涨到近250美元。不到一年，1960年9月，（福布斯）发表了关于该公司的另一篇文章，描述了半导体市场的风险：
“几年来，哈格蒂为保持华尔街的证券分析家入迷所需要做的只是重复一点简单的算术就行了。从毕达哥拉斯以来，数字从未有这样美妙的魔力……
“去年4月，当股东们在达拉斯聚会时，哈格蒂满怀信心地预言：1960年的情况会跟前几年一样。但是到了8月，他降低了他的目标。他承认他的仲夏目标看来定得太高了。这次他把他的估计降到了平庸的水平，把以前飞得很高的德州仪器公司突然降到了平常的高度。前景是：年销售额仅增长20%，利润仅增长10%。”
出了什么问题？具有讽刺意味的是，问题出在另一次飞跃，德州仪器公司负有部分责任：推出了封装线路，即将一系列的元器件组装在一个陶瓷块里。把单个的晶体管集成为线路模块，这样的线路模块能执行多种功能。不是几百个晶体管用电线连在一起，而是晶体管、整流器和二极管等全装在一起组成模块。结果是，对主要生产商，单独的元器件的销售量下降了。德州仪器公司的股票下跌了近一半，降到148美元。德州仪器公司不再是晶体管时代的宠儿，在快速变化的市场里，投资者把它抛弃了。
尽管股票有大起大落，德州仪器公司还是成功的。但对肖克莱半导体公司却不能这么说，肖克莱半导体公司是肖克莱返回他的家乡帕洛阿托后创办的公司。仅有才智是不够的，肖克莱还需要商业才能和市场技巧才能用他的炼丹术炼出金子，但他没有这方面的才能。仅仅聪明还不够这一点对那些开创数字时代的天才来说似乎不公平。
20世纪50年代早期，肖克莱注意到大量贝尔实验室的职员离开，在新的繁荣的半导体市场上赚了大钱，而这一市场因为他所拥有的技术才成熟的。毕竟，这些奇妙的物质在被发现100多年后，是肖克莱领导他的小组揭开了半导体的秘密。
在迪尔离开贝尔实验室到德州仪器公司后，肖克莱也开始考虑步其后尘。贝克曼仪器公司的创始人阿诺德·贝克曼也想在晶体管方面做点事。当他听说肖克莱在考虑离开贝尔实验室，他给肖克莱提出了他难以拒绝的条件：一个自己的实验室，可在任何他想要呆的地方；人手充分；不加干预。贝克曼的财富来自科学测试和测量仪器，他愿意冒风险，特别是与科学有关的事。肖克莱是半导体领域大名鼎鼎的人物，所以仅就其威望，对顾客也有很大影响，这是贝克曼的一个重要策略。经过短暂的犹豫，肖克莱就答应了。
1955年，德州仪器公司刚推出晶体管收音机，肖克莱的工作就开始了。不久，这个国家每一个雄心勃勃的半导体工程师都想参加到他的小组里。肖克莱下面有不少人，很热闹。年轻的材料科学家、物理学家和电气工程师像铸炼炉一样热情沸腾。这个地方有很多人，他们认为未来就在这些半导体材料的小片里。
1956年11月1日，这里更热闹了，这一天，肖克莱得到通知，他和约翰·巴丁、威廉·布喇顿因发明晶体管而共同获诺贝尔奖，他把实验室里所有人邀请到黛娜小屋（Dinah’s Shack），一个当地的“饭店”去吃午饭。
肖克莱在帕洛阿托的实验室成了世界上锗二极管的研究中心。他像一个非常聪明、不妥协的教授一样管理他的实验室。但是，像平常一样，他高高在上、离别人远远的。更糟糕的是，他不相信那帮“孩子们”交给他的结果，整个工业界都称肖克莱手下的人为“肖克莱的孩子”。那些工程师们都还不是专家，而肖克莱染上“学阀”的毛病，不相信他们的结果，一直在事后批评他们。因为获得了诺贝尔奖，他的行为变得更加不可容忍。他认为有人在破坏他的研究，这一定是结果与他预测的不一样的原因。他肯定有人不忠诚，强迫所有人接受测谎器试验，但没有任何结果，他的锗产品还是不能达到符合市场需求的产量。肖克莱责备所有人，但从不认为是自己的问题。
肖克莱有很好的条件去发展他的发现屈为他既有钱，又有当代最聪明的电气工程师，但他毒化了气氛。他是个非常可怕的老板，并且在商业上过分小心，而只有那些敢冒险的人才能在商业上取得成功。职员们的士气低落。为减少隐秘，肖克莱决定成为公平主义者，公布了每人的工资。在劳伦斯利弗莫尔事情也是如此。在一个非常隐秘的峡谷里，这些沿着海湾伸展开来的绝密实验室里正在研究原子核。肖克莱的行为适得其反，既伤害了一些人，又让另一些人羞愧。肖克莱是一个非常善于思考的人，竟然从来不知道为什么这是一个问题。
但在肖克莱的实验室里最大的争议是为什么必须研究锗。肖克莱认为一定要研究锗，因为他了解锗，并且也能处理锗。这些集中到肖克莱大旗下的年轻人想去研究硅，因为德州仪器公司已经探索了近两年，看来硅有好得多的电性质。他们认为肖克莱反应太慢，做的研究太多，对生产担忧太多，而不是让够好的产品投放市场。一个年轻的土耳其人鲍勃·诺伊斯特别愿发言，他认为硅晶体管是答案，肖克莱很固执，还是坚持锗二极管。
罗伯特·诺伊斯是贝尔实验室以外从事晶体管的第一批人之一。他在衣阿华州的格林内尔学院的格兰特·盖尔教授从威斯康星州的博士项目中得悉约翰·巴丁的情况。他们两人从小在麦迪逊一起长大，在那里他们的父亲都在这大学里工作。现在盖尔在衣阿华州中部一所小规模私人学校里当物理教授。当他读到晶体管的消息时，他从巴丁那里要了一个。几个星期以后，一个大约有首饰盒那么大的小纸盒寄来了。里面有一个第一批贝尔实验室的手工焊在锗晶体上的点接触晶体管。
诺伊斯一直是个好机械师。他父亲是个牧师，但他母亲哈丽特在家里起主导作用。她让他在物理楼动手操作一些电子仪器，在那里真空管是关键。诺伊斯修了一些大学物理课程，并且学得很好，特别是手工装配仪器设备。
诺伊斯经常挂着微笑，让人喜欢，还有一种淘气的幽默感。在他快毕业时，他的淘气真的带来了麻烦。诺伊斯为一次大学联谊会从当地一农民那儿偷了一头猪。校长是个退休陆军上校，纪律严明，他主张开除诺伊斯。幸运的是，诺伊斯的父母有很多朋友，其中包括学院的律师。他们决定按停学一学期处理，在这期间要求诺伊斯离开这城市。诺伊斯的哥哥唐在哥伦比亚大学研究生院，所以他去了纽约。鲍勃的数学非常出色，在纽约他被平等寿险公司雇用在保险统计部门作为“计算机”。这让他明白一件事：他从不喜欢在这样的环境里工作，一个洞穴般的大房间，一排排桌子，每张桌子前有个人在计算一行行数字。对一个从衣阿华州的小镇来的富有自由精神的小孩来说，这不是一个他想生活的地方。1948年他回家过圣诞节，第二学期他又回到他的班里。虽然少了一学期，他还是积累了足够的学分，按时毕业。但真正让他兴奋的是盖尔教授刚接到的点接触晶体管。诺伊斯花了几星期研究它，研究了表面状态的活性和放大等现象。当他在那年夏天毕业时，他已确定了他的下一步：他将在麻省理工学院研究所谓的固体状态装置。
两年以后，诺伊斯获得了博士学位，然后到Philco工作，为电视机研制晶体管。这老式电子公司是美国最大的真空管生产商，虽然真空管的利润在减少，但主管公司真空管生产的保守势力仍不准备让年轻工程师们极力推荐的新式晶体管破坏自己的王国（过时技术的领先者会毁掉公司）。不久诺伊斯觉得工作不顺利，开始寻找更有意思的地方工作。
肖克莱半导体公司是他的第一选择。诺伊斯给肖克莱这个大人物打了几次电话，然后飞去见他。在会见前的那天早上，他轻率地租了房子，然后准备好，决定为这个结型晶体管的大人物工作，他只接受同意的决定，这也正是他得到的。
但差不多一年以后，即1957年，肖克莱的那帮人对他们的老板，那位获诺贝尔奖的大才肖克莱逐渐灰心了。在这里有一群有更大雄心和不满的人决定利用他们自己的时间研究一份商业方案。想法很简单：采用贝尔实验室最新的办法生产晶体管，把以硅为基础的产品尽快投入生产。
但德州仪器公司在研制硅晶体管方面已经走在前面，并且大供应商控制着成熟的锗晶体管市场，所以这是一个风险极大的计划。这帮肖克莱的聪明门徒们不知道谁会资助这么一项大胆而昂贵的事业。银行家们不支持他们的计划，也没有投资银行家的团体和富有的熟人愿意把钱投在这么一个风险项目上。
数字时代的下一步量子跃迁不在电子和半导体的特性方面，而在支持这么一个看起来有点疯狂味道的冒险。迈出这一步的是一个高个子、沉默寡言的贵族银行家——亚瑟·洛克。洛克正在纽约投资银行公司Hayden Stone工作，这家公司想在电子领域做点投资。本质上说，这家公司是个漏斗：他们安排交易，让一群富有的投资者与有希望的年轻公司接洽。对于这群高级销售代理商，这相当于当时投资银行的业务。当然，这要某个奇特的人才会向那些像半导体电子这样新且难以理解的东西投资。开始，洛克的运气不好，没法把肖克莱的反叛者兜售给富有的客户。但最终，他在他的客户中发现了一个“天使”伙伴，他有很多钱，这人便是谢尔曼·费尔柴尔德。
费尔柴尔德摄影仪器公司是美国国防的主要合同商，生产军事监测仪器。这家公司在商业和技术上有悠久的历史。事实上，公司的创办人乔治·费尔柴尔德一直是计算制表记录公司（C-T-RInc.）的董事长，直到1915年老托马斯·沃森接替他的位置（老托马斯·沃森后来到了IBM）。
谢尔曼本身就有雄心，洛克知道这一点。他注意到了雷明顿·兰德和IBM正在大踏步迈进数字时代，同时德州仪器公司利用便携式收音机和硅晶体管抓住了更有利的地位。他也看到了阿诺德·贝克曼在加州冒险，阿诺德·贝克曼的公司是科学仪器方面费尔柴尔德的最激烈的竞争者之一。洛克说服费尔柴尔德，向这帮年轻人投资是好事，这帮年轻人刚离开伟大的肖克莱的实验室。并非巧合，这桩投资也将伤害贝克曼。
所以谢尔曼为这帮年轻人拿出种子基金，并保留在以后的八年内的任何时间以400万美元买进他们的所有的购股权，每股50万美元且没有其他购股权，并且不削弱他的所有权。这听起来是个好交易，它也确实是。在购股权阶段，费尔柴尔德半导体公司将其利润的80%交给母公司。
在这交易落实之前，洛克和费尔柴尔德要求这帮人找一个负责人，这个人要能让研究工作推进下去、从事管理方面的工作，是个“傀儡”，即投资者的代理人。这七名反叛者走到一个笑眯眯、清秀的小伙子面前，他们看着鲍勃·诺伊斯。诺伊斯不假思索便接受了。现在已有8名反叛者了，更重要的是，发展最快的领域里最好和最聪明的人组成的一个公司开始了。肖克莱称他们是“八个叛徒”。
其他人只称他们聪明。鲍勃·诺伊斯非常聪明，他把工业带出了晶体管时代，随着进入了电子的下一个伟大时代，把美国带入了空间时代。几年后，他与别人一起创办了一个公司，这家公司就是英特尔。