麥當勞還是Wendy漢堡：同樣的等待不一樣的排隊

本文由 Amway 委託，泛科學企劃執行。

到底怎樣才算是「乾淨」？這不是什麼靈魂拷問，而是一個價值上億的商業命題。

在半導體產業的無塵室中，「乾淨」的定義極其殘酷：一粒肉眼看不見的灰塵，就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢。空氣品質的好壞，甚至能成為台積電（TSMC）決定是否在當地設廠的關鍵性指標。回到你的家中，雖然不需要生產精密晶片，但我們呼吸系統中的肺泡同樣精密，卻長期暴露在充滿 PM2.5、病毒以及各種揮發性氣體的環境中。為了守護健康，你可能還要付費購買「乾淨的空氣」來用。

因此，空氣議題早已超越單純的環保範疇，成為同時影響國家經濟與個人健康的重要問題。

很多人可能沒想到，無論是家用的空氣清淨機，還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠，它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩，而是同一件看起來平凡無奇的東西：一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網。但你真的相信，就憑這層厚度不到幾公分的板子，能擋住那些足以毀滅精密晶片、滲透人體細胞的「奈米級刺客」嗎？

這片大家都聽過的 HEPA 濾網，裡面到底是什麼？

首先，我們必須打破一個直覺上的誤解：HEPA 濾網（High Efficiency Particulate Air filter）在本質上其實並不是一張「網」。

細懸浮微粒 PM2.5，是指粒徑在 2.5 微米以下的污染物，它們能穿過呼吸道直達肺泡，並穿過血管引發全身性發炎。但這只是基本，在工廠與汽車尾氣中，還存在粒徑僅有 1 微米的 PM1，甚至是小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」（UFP，即 PM0.1）。 UFP 不僅能輕易進入血液，甚至能繞過血腦屏障（BBB），進入大腦與胎盤，其破壞力十分可怕。

如果 HEPA 濾網像水槽濾網或麵粉篩一樣，單靠孔目大小來「過濾」粒子，那麼為了攔截奈米微粒，濾網的孔目只能無限縮小到幾乎不透氣的程度。更別說在台積電或 Intel 的製程工程師眼裡，一般人認為的「乾淨」，在工程師眼裡簡直像沙塵暴一樣。對於線寬僅有 2 奈米或 3 奈米（相當於頭髮直徑萬分之一）的晶片而言，空氣中一顆微小的塵埃，就是一顆足以毀滅世界的隕石。

因此，傳統的過濾思維並非治本之道，我們需要的是原理截然不同的過濾方案。這套技術的雛形，最早可追溯至二戰時期的「曼哈頓計畫」。

HEPA 的前身，誕生於曼哈頓計畫！

1940 年代，製造濃縮鈾是發展原子彈的關鍵。然而，若將排氣直接排向大氣，會導致致命的放射性微粒擴散。負責解決這問題的是 1932 年諾貝爾化學獎得主歐文·朗繆爾（Irving Langmuir），他是薄膜和表面吸附現象的專家。他開發了「絕對過濾器」（Absolute Filter），其內部並非有孔的篩網，而是石綿纖維。

有趣的來了，如果把過濾器放到顯微鏡下，你會發現纖維之間的空隙，其實比某些被攔截的粒子還要大。那為什麼粒子穿不過去呢？這是因為在奈米尺度下，物理規則與宏觀世界完全不同。極微小的粒子在空氣中飛行時，並非走直線，而是會受到空氣分子撞擊，而產生「布朗運動」（Brownian Motion），像個醉漢一樣東倒西歪。

當粒子通過由緻密纖維構成的混亂迷宮時，布朗運動會迫使它們不斷轉彎、移動，最終撞擊到帶有靜電的纖維上。這時，靜電的吸附力會讓纖維就像蜘蛛網般死死黏住微粒。那些狂亂移動的奈米刺客，就這樣被永久禁錮迷宮中。

現在最常見的 HEPA 材料，是硼矽酸鹽玻璃纖維。

現代 HEPA 濾網最常見的核心材料為硼矽酸鹽玻璃纖維。這些玻璃纖維的直徑通常介於 0.5 至 2 微米之間，它們在濾網內隨機交織，像是一座茂密「黑森林」。微粒進入這片森林後，並非僅僅面對一層薄紙，而是得穿越一個具有厚度且排列混亂的纖維層，微粒極有可能在布朗運動的影響下撞擊並黏附在某根玻璃絲上。

除此之外，HEPA 濾網在外觀上還有一個極具辨識度的特徵，那就是像手風琴般的摺紙結構。濾材會被反覆摺疊、摺成手風琴的形狀，中間則用鋁箔或特殊的防潮紙進行結構支撐，目的是增加表面積。這不僅為了捕獲更多微粒，而是要「降低過濾風速」。這聽起來可能有點反直覺：過濾不是越快越好嗎？

其實，這與物理學中的流速控制有關。想像一條水管，如果你捏住出口，水流會變得湍急；若將出口放開並擴大，雖然總出水量不變，但出水處的流速會變得緩慢。對於 HEPA 濾網而言，當表面積越大，單位面積所需承載的空氣量就越少，空氣穿透濾網的速度也就越低。

低流速代表微粒停留在濾網內的時間也更久，增加被捕捉的機會。此外，越大的表面積也為 HEPA 濾網帶來了高「容塵量」，延長了使用壽命，這正是它能夠稱霸空氣清淨領域多年的主因。

然而，即便都叫做 HEPA 高效率空氣微粒子過濾網 (High Efficiency Particulate Air filter)，但每個 HEPA 的成分與結構還是會不一樣。例如 安麗逸新空氣清淨機 SKY ，其標榜「可過濾粒徑最小至 0.0024 微米」的污染物，去除率高達 99.99%。

0.0024 微米是什麼概念？塵蟎、花粉、皮屑或黴菌孢子，大小約在 2 至 200 微米；細懸浮微粒  PM2.5 大小約 2.5 微米，細菌也大概這麼大。最小的其實是粒徑小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」，大多數的病毒（如流感、新冠病毒）都落在此區間。對安麗逸新 的HEPA濾網來說，基本上通通都是可被攔截的榜上名單。

在過敏防護上，它更獲得英國過敏協會（Allergy UK）認證，能有效處理 19 大類、102 種過敏原，濾除空氣中超過 300 種氣態與固態污染物。

然而，同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室，就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷，就是「硼 (Boron)」。

在半導體製程中，硼是常見的 P 型摻雜物，用來精準改變矽晶圓的電性。如果濾網有任何微小的破損、老化或化學侵蝕，進而釋放出極微量的硼離子，就可能直接污染晶圓，改變其導電特性，導致晶片報廢。

此外，無塵室要求的是比 HEPA 更極致的 ULPA（超低穿透率空氣濾網） 等級的潔淨度。ULPA 的標準通常要求對 0.12 微米 的粒子達到 99.999% 甚至 99.9999% 的超高攔截率。在奈米級的競爭中，任何多穿透的一顆微塵，都代表著一筆不小的經濟損失。

為了解決「硼」的問題並追求極限的過濾效率，材料學家搬出了塑膠界的王者，PTFE 也鐵氟龍。鐵氟龍不僅耐酸鹼、耐腐蝕，還能透過拉伸製成直徑僅 0.05 至 0.1 微米 的極細纖維，其細度遠勝玻璃纖維。雖然 PTFE 耐化學腐蝕，但它既昂貴且物理上也很脆弱，安裝時若不小心稍微觸碰，數萬元的濾網就可能報銷。因此，你只會在晶圓廠而非一般家庭環境看到它。

即便如此，在空氣濾淨系統中，還有一樣是無塵室和你家空氣清淨器上面都有的另一張濾網，就是活性碳濾網。

活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附？

好不容易將微塵擋在門外時，危機卻還沒有解除。因為空氣中還隱藏著另一類更難纏的大魔王：AMC（氣態分子污染物）。

HEPA 或 ULPA 這類物理濾網雖然能攔截固體微粒，但面對氣態分子時，就像是用網球拍想撈起水一樣徒勞。這些氣態分子如同「幽靈」一般，能輕易穿過物理濾網的縫隙，其中包括氮氧化物、二氧化硫，以及來自人體的氨氣與各種揮發性有機物（VOCs）。

為了對付這些幽靈，我們必須在物理防線之外，加裝一道「化學濾網」。

這道防線的核心就是我們熟知的活性碳。但這與烤肉用的木炭不同，這裡使用的是經過特殊改造的「浸漬處理（Impregnation）」活性碳。材料科學家會根據敵人的不同性質，在活性碳上添加不同的化學藥劑：

• 酸鹼中和：對付氮氧化物、二氧化硫等酸性氣體，會在活性碳上添加碳酸鉀、氫氧化鉀等鹼性藥劑，透過酸鹼中和反應將有害氣體轉化為固體鹽類。反之，如果添加了磷酸、檸檬酸等酸性藥劑，就能中和空氣中的氨氣等鹼類。
• 物理吸附與凡德瓦力：對於最麻煩的有機揮發物（VOCs，如甲醛、甲苯），因為它們不具酸鹼性，科學家會精密調控活性碳的孔徑大小，利用龐大的「比表面積」與分子間的吸引力（凡德瓦力），像海綿吸水般將特定的有機分子牢牢鎖在孔隙中。

空氣濾淨的終極邏輯：物理與化學防線的雙重合圍

在晶圓廠這種對空氣品質斤斤計較的極端環境，活性碳的運用並非「亂槍打鳥」，而是一場極其精密的對戰策略。

工程師會根據不同製程區域的空氣分析報告，像玩 RPG 遊戲時根據怪物屬性更換裝備一樣——「打火屬性怪要穿防火裝，打冰屬性則換上防寒裝」。在最關鍵的黃光微影區（Photolithography），晶圓最怕的是人體呼出的氨氣，此時便會配置經過酸性藥劑處理的活性碳進行精準中和；而在蝕刻區（Etching），若偵測到酸性廢氣，則會改用鹼性配方的濾網。這種「對症下藥」的客製化邏輯，是確保晶片良率的唯一準則。

而在你的家中，雖然我們無法像晶圓廠那樣天天進行空氣成分分析，但你的肺部同樣需要這種等級的保護。安麗逸新空氣清淨機 SKY 的設計邏輯，正是將這種工業級的精密防護帶入家庭。它不僅擁有前述的高規 HEPA 濾網，更搭載了獲得美國專利的活性碳氣味濾網。

關於活性碳，科學界有個關鍵指標：「比表面積（Specific Surface Area）」。活性碳的孔隙越多、表面積越大，其吸附能力就越強。逸新氣味濾網選用高品質椰殼製成的活性碳，並經過高溫與蒸氣的特殊活化處理，打造出多孔且極致高密度的結構。

這片濾網內的活性碳配重達 1,020 克，但其展開後的總吸附表面積竟然高達 1,260,000 平方公尺——這是一個令人難以想像的數字，相當於 10.5 個台北大巨蛋 的面積。這種超高的比表面積，是市面上常見濾網的百倍之多。更重要的是，它還添加了雙重觸媒技術，能特別針對甲醛、戴奧辛、臭氧以及各種細微的異味分子進行捕捉。這道專利塗層防線，能將你從裝潢家具散發的有機揮發氣體，或是路邊繁忙車流的廢氣中拯救出來，成為全家人的專屬空氣守護者。

總結來說，無論是造價百億的半導體無塵室，還是守護家人的空氣清淨機，其背後的科學邏輯如出一轍：「物理濾網攔截微粒，化學濾網捕捉氣體」。只有當這兩道防線同時運作，空氣才稱得上是真正的「乾淨」。

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異端哲學家的誕生

1632 年 11 月 24 日，巴頓．斯賓諾莎（Bento de Spinoza）在阿姆斯特丹葡萄牙裔猶太社區一個著名的商人家庭中出生。

這個賽法迪猶太社區是由過去的「新基督徒」所建立（所謂「新基督徒」指的是 15 世紀末 16 世紀初在西班牙和葡萄牙被迫改信天主教的猶太人以及他們的後代）。為了逃避西班牙伊比利宗教裁判所的騷擾，許多新基督徒最終在十七世紀初於阿姆斯特丹和其他北方城市定居。

剛獨立的荷蘭共和國（尤其是最大的荷蘭省）因為其普遍寬容的環境，以及對於經濟發展的重視（遠大於對宗教統一的重視），為這些難民提供了重新建立猶太生活、皈依祖先所信仰之猶太教的機會。

雖然荷蘭社會中仍然有一些保守階層叫嚷著要驅逐他們之間的「葡萄牙商人」，但是阿姆斯特丹更開明的政要以及荷蘭社會中許多更開明的民眾，並不願意重蹈西班牙一個世紀前的覆轍，把對荷蘭經濟重要的人口驅逐出去。

畢竟，這群猶太人的生產力和商業人脈為荷蘭黃金時代的繁榮發展做出了極大貢獻。

斯賓諾莎也曾是教會眼中的的乖寶寶

斯賓諾莎一家並不是城市中最富有的賽法迪猶太家族。他們的財富與最富有的荷蘭階層相比顯得微不足道。然而，他們仍然過著還算舒適的生活。

斯賓諾莎的父親米格爾是一位乾果和堅果的進口商人，其產品主要來自西班牙和葡萄牙的殖民地。從他本人的自述以及他在同業中的名聲來看，斯賓諾莎的父親似乎曾經是一位相當成功的商人。

斯賓諾莎（他在猶太教會裡則被稱為「巴魯赫」）肯定是一位智商過人的天才少年，他在猶太社區學校的求學過程中不斷進步，讓他的老師留下了深刻印象。

他大概曾在猶太兒童宗教會向著名的祭司學習，例如瑪拿西．以色列（Menasseh ben Israel）、以撒．馮塞卡（Isaac Aboab da Fonseca）和索爾．莫特拉（Saul Levi Mortera）。

以色列是一位有包容力且胸懷世界主義的猶太祭司，他可能是當時歐洲最著名的猶太人；馮塞卡則是有神祕主義傾向的祭司；另外莫特拉是當時宗教會的祭司長，他更傾心於理性哲學，但也因此經常與馮塞卡祭司在卡巴拉哲學（kabbalah）（一種猶太教神祕主義）的議題上產生衝突。

斯賓諾莎也許在學校表現優異，但與人們長久以來的說法相反，他認真學習的理由並不是為了成為一位猶太祭司。事實上，他並未進入更高階的學校課程（高階課程必須修習猶太法典《塔木德》）。

兄長與父親相繼驟逝，只剩下「繼承家業」這條路？

在 1649 年，斯賓諾莎的兄長以撒去世了。由於過往一直是以撒幫助父親管理家族生意，此時斯賓諾莎不得不終止他在學校的課業，接下以撒的工作。

1654 年，斯賓諾莎的父親去世時，就剩下他與另一位身為全職商人的兄長加百列經營家族企業，此時他們的公司稱為「巴頓－加百列．斯賓諾莎公司」。

然而，背負著父親留下的債務，公司在他們兄弟的領導下舉步維艱。畢竟斯賓諾莎似乎不是一位精明的商人。斯賓諾莎對從商並不怎麼感興趣。

在葡萄牙裔猶太人社區裡，經濟上的成功會帶來地位和聲望，但這些對他來說都沒有什麼吸引力。與加百列接手家族企業的時候，他已經開始分心，漸漸擺脫這些世俗事務，並把愈來愈多的時間精力投入到他對知識領域的興趣。

擺脫世俗價值，當自己的主人

幾年後，他回顧這段轉向哲學生活的過程時就提到，他愈來愈意識到大多數人（包括他自己）追求的只是虛榮心，而絲毫不重視目標的真正價值：

我的經驗告訴我，所有日常事物都是空虛和徒勞。我認知到，所有引起我恐懼的事物，其本身其實並沒有好壞之分，只是因為我的心因其動搖。

我終於下定決心試著尋找是否有什麼東西是真正的善，其本身就充滿能量。

我將拒絕其他事物，只讓真正的善影響我的心。我好奇是否有什麼東西，一旦發現和獲得之後，就會持續帶來最深的喜悅，直到永遠。

當然，他並非沒有意識到放棄先前工作而開始這項新事業後所會面臨的風險。

我之所以說「我終於下定決心」，是因為乍看之下，願意為了當下還不確定能獲得的東西，而失去某些確定的東西，這似乎不是明智的決定。

當然，我看到了榮譽和財富所帶來的好處，而且如果我想認真地投身於某種全新且截然不同的事業，就不得不放棄追求那些好處。

如果碰巧榮譽和財富能帶來最大的幸福，那麼我明白自己將與那樣的幸福無緣。

然而，如果最大的幸福並不在榮譽和財富之中，而我卻只把精力用於追求它們，那麼我也一樣會與這種幸福無緣。

在 1650 年代早期到中期，斯賓諾莎下定決心不再將他未來的重心放在進口乾果上，轉而開始追求哲學。從此以後，他要前去探索知識和真正的幸福。

——本文摘自《不馴的異端：以一本憤怒之書引發歐洲大地震，斯賓諾莎與人類思想自由的起源》，2022 年 8 月，天下文化 ，未經同意請勿轉載。

排隊是件煩人的事情，卻又無法避免。不同地方排隊方式不總是一樣。很多地方採用的是「蛇形排隊法」，在幾個櫃檯同時工作的時候，所有的顧客只排一隊，隊伍像一條長長的蛇一樣在間隔的柵欄之間穿行，排在隊伍最前面的顧客就可以得到服務。而有的地方採用的則是傳統的，每個櫃檯後面各自排一隊的方式。美國賣漢堡的兩家速食店——Wendy漢堡和麥當勞，就分別使用了蛇形排隊法和多列排隊法。如果要較個真的話，這兩種排隊方法孰優孰劣呢？

麥當勞和Wendy漢堡

假設餐廳裡有兩個櫃檯可以提供服務，在幾十秒之內 10 位顧客先後到達，排起了隊，麥當勞和 Wendy 漢堡店裡的隊伍分別會是這樣：

假設這十位顧客中有九位顧客每人需要 1 分鐘就能就能買完漢堡走人，但排在第五個的「紅衣男子」是位麻煩顧客，需要 10 分鐘時間才能搞定。在這兩種排隊方式之下，哪一種可以讓顧客平均花費的時間更短？

兩分鐘後，麥當勞和 Wendy 漢堡的前四位顧客都買完東西了，這時輪到「特殊顧客」登場。

在第三分鐘的時候，麥當勞 B 櫃檯向前移了一步， Wendy 漢堡的 B 櫃檯也換了一個新顧客，而 A 櫃檯還是被紅衣顧客霸佔著。

到了四分鐘，情況如故，兩家店的 B 櫃檯又迎來一位新顧客。在麥當勞裡， A 櫃檯排在紅衣男後面的兩位顧客發現有點不對勁：自己的隊伍為什麼這麼慢？鑑於B櫃檯前面只剩一個人了，於是他們都換到 B 櫃檯隊伍裡，只留下特殊顧客一個在 A 櫃檯前。

這樣下來，最後兩家店都是需要一共 7 分鐘的時間，服務完9位普通顧客（紅衣男除外）。不過，你可能覺著麥當勞的幾位顧客因為那位紅色特殊顧客的原因每人浪費了 1 分鐘的時間，這會導致兩家店九位正常顧客的平均花費的時間（包括排隊等待+買東西）不一樣嗎？計算表明，在麥當勞和 Wendy 漢堡的排隊時間都是 3.44 分鐘，是相同的。

哪種排隊方式最方便？

其實無論對於麥當勞，還是 Wendy 漢堡,特殊顧客出現之前，兩個櫃檯整體的服務能力都是每分鐘服務 2 名顧客。在某一時刻，特殊顧客同時在兩家店出現之後，霸住一個櫃檯，櫃檯整體服務能力就變成每分鐘服務 1 名顧客，所以無論排一列還是兩列隊，兩家店平均服務效率是一直是相同的，並不會改變顧客時間。除非採取「多列排隊」的櫃檯有的空出來了，，但是這種情況也不會出現，因為一旦某個櫃檯空出來了，其他列的顧客會立刻補過去。

現實情況比上面的例子複雜的多，每位顧客到達的先後順序、需要的服務時間不是固定的，而是按照一定的概率分佈的。但模擬的結果同樣會發現，「蛇形排隊法」對於節省時間其實並沒有幫助。

如果我們讓特殊顧客早一點出現或者晚一點出現，也就是說讓他在最開始的時候不是第五個排，Wendy漢堡店裡擺放的那些「蛇形」排隊通道既然不能縮短排隊時間，就真的沒有意義了嗎？實際上這種排隊方式是最大優點是公平，保證先到先得。

如果你在麥當勞排隊，特殊顧客第一個到，之後其他顧客依次到達（數字表示到達的前後順序），排好隊之後發現 A 櫃檯被一名「神秘顧客」霸住，就等不能結束。於是 A 櫃檯的那一隊顧客轉投B櫃檯，很不幸，這時他們只能排在 B 隊末尾。

如此一來，原本第三個到的變成了花時間最多的、最後一個走的。而在 Wendy 漢堡的排隊就不存在這個問題，它總是可以保證「先到先得」，花費的時間由最開始在隊伍的位置決定。當然，麥當勞的排隊方式由顧客自己選擇排哪個隊伍，中途自行決定是否更換隊伍，Wendy漢堡只有一列隊伍，沒有這些「煩惱的選項」。於是也就不會出現下面這種排隊時最討厭遇到的情況了：

不過 Wendy 漢堡的排隊方式也有一個壞處，因為只有一列隊，而且很長，顧客容易在心理上覺著人多擁擠、望而生畏，進而影響到店內生意。要說「麥當勞式」排隊法好還是「Wendy漢堡式」排隊法好，還得取決於服務的內容、顧客到達的的頻率、服務時間的概率分佈、場地大小等各方面因素。如果要讓顧客選，顧客最願選擇的恐怕還是永遠看不到等待的隊伍。

轉載自 科學松鼠會，作者：Albert_JIAO。原文發表於果殼網(guok.com)「死理性派主題站」《麥當勞還是Wendy漢堡：同樣的等待不一樣的排隊》

一場淋浴的時間，革命性想法突然浮現

1959 年 1 月初，赫爾尼早上起床淋浴時，一個在他腦中深藏許久的念頭突然浮現出來，他似乎看到了一線曙光，可以解決令大家束手無策的困境！

根據貝爾實驗室的技術手冊，當矽晶圓完成摻雜後，必須用溶劑把表面剩餘的氧化層全部清除乾淨。因為擴散法應該也會把雜質摻入氧化層裡，若沒有全部移除，被汙染的氧化層恐怕會影響電晶體的導電性。不過如此就會讓 p－n 接面裸露在外，所以才必須用金屬外殼加以密封。

赫爾尼當時就懷疑氧化層是否真的會被汙染，就算會，真的會影響電晶體嗎？

他覺得氧化層有隔絕保護作用，保留下來或許利大於弊，但貝爾實驗室與同事都說照著技術手冊做就對了。後來要忙著趕 IBM 的訂單，他就把這想法擱在一旁，未再深入研究，現在他才突然想到如果有氧化層擋著，掉落的金屬碎屑就接觸不到 p－n 接面，也就不會影響電晶體了。

赫爾尼進辦公室後，連忙翻出當初所寫的筆記，重新整理謄寫。而在塗塗寫寫的過程中，腦中又冒出一個革命性的想法。

高臺式電晶體是先用擴散法在集極表面摻雜成基極，再用光刻技術在基極中央蝕刻出窗口，摻雜成射極。但何不一開始就用光刻技術做出基極？這樣底層的集極就不會全部被基極蓋住，集極、基極與射極三者都在同一平面，它們之間的 p－n 接面用同一層二氧化矽保護，只露出接腳的接觸點。由於電極彼此更靠近，效能會更好，而在製造上也更加簡單。

諾貝爾獎級的專利：平面製程

赫爾尼興奮的向諾宜斯與摩爾等人提出這個「平面製程（Planar process）」的構想，大家都半信半疑，違背技術手冊的指示，保留氧化層真的不會有問題嗎？不過目前也沒別的辦法，況且真的成功的話，不僅能解決眼下的問題，還能大幅提升電晶體效能與生產效率，讓快捷半導體的競爭力更上一層樓。他們決定放手一搏，同時趕緊找專利律師申請專利。

「你們希望這項專利涵蓋哪些範圍？」專利律師開頭就先問這個問題。

諾宜斯等人頓時都愣住了，不就電晶體嗎？律師才進一步解釋：「這平面製程不是一種製造方法嗎？除了電晶體，也可以用來製造其他半導體元件吧？」

摩爾見諾宜斯還在出神中，只好出聲回答：「當然可以。要的話，二極體、電阻、電容這些也都可以用平面製程，但意義不大，這些也不是我們的目標市場。」

「為什麼？」

「因為這些元件構造簡單，沒必要用平面製程，純粹看生產規模，規模越大，成本越低。這是德州儀器、雷神這些大公司的優勢，我們只能攻電晶體，以技術取勝。」

律師點點頭：「那就只針對電晶體申請專利保護囉？」

「等一下！」神遊中的諾宜斯突然插進來，卻又思索了一下才說：「還是把其他半導體元件都納進來好了。別誤會，我沒有要做這些東西，只是剛剛想到——如果用平面製程把它們都放在同一片晶圓上呢？」

大家不解的望著諾宜斯，只見他站起來走向黑板，一邊問大家：「你們想想，IBM 拿到我們的電晶體之後，再來呢？」

接著諾宜斯在黑板畫起一個一個小方塊，說：「他們得把電晶體、二極體、電阻、電容這些元件一個個銲接到電路板上。我估計全部至少有幾百顆，甚至上千顆吧，每顆都要接上金屬電路，還得有銲接的空間，結果元件本身所占的空間其實不到一半。」黑板上的圖就像幅地圖，上面坐落著一棟棟平房，空地與道路占了大片土地。

「不只如此。」諾宜斯再用紅色粉筆在小方塊中間畫個小圈圈，說：「每個元件真正有用的只有這裡，其餘只是外殼包裝。你們看，如果只有這些小圈圈，讓它們彼此緊鄰在一起，空間就只有原來電路板的 5% 不到吧。」

大家似乎開始明白諾宜斯要說什麼，但貝仍疑惑的問道：「我可能沒你們懂，但怎麼可能沒有外殼，還緊鄰在一起？它們得有保護，彼此也得分開才不會漏電，不是嗎？」

赫爾尼微笑著替諾宜斯回答：「二氧化矽可以提供保護，也能用來區隔元件。我只想到多做一次光刻技術，但既然能做兩次，當然三次、四次、……要幾次都可以，就能把各種元件都做在一起。」

摩爾接著說：「而且蝕刻出的缺口不僅用於摻雜，也可以蝕刻出複雜的溝槽作為電路。既然每個元件的接觸點都在同一平面，便可以像印刷電路板那樣，直接把銅線印在溝槽上，原來在電路板上的電路就都整合在一個晶片裡了。諾宜斯，這真是絕妙的點子！」

「這得感謝赫爾尼先想出平面製程。不過這只是個概念，具體上要怎麼做，摩爾，我們倆再一起研究。」

貝興奮的說：「這只要做出來，再貴我都賣得出去！我告訴你們，空軍的人一直在問我能不能做得更小呢。因為除了轟炸機，還有導彈、火箭也都要裝上電腦，它們的空間更小，電腦越小越好，到時候這些訂單非我們莫屬。」

被捷足先登的專利申請

的確如貝所說，美國政府正在傾全力推動太空計劃，並加強國防科技。因為蘇聯在 1957 年 10 月 4 日，毫無預警的發射第一顆人造衛星史普尼克一號（Sputnik 1），嚇了美國一大跳，發現原來蘇聯的太空科技竟然遙遙領先。萬一蘇聯將太空科技用於戰爭，勢必會取得空中優勢，甚至危及美國本土。

因此，美國政府除了要軍方強化飛機、飛彈與各項國防武器的性能，同時在 1958 年 10 月成立「國家航空暨太空總署（NASA）」，整合資源與各界人才，以求在這場太空競賽超越蘇聯。軍方與 NASA 都有龐大預算，為了盡速達成任務，都願意採用最新技術，花起錢來也毫不手軟，對快捷半導體而言正是大好時機。

專利律師先針對平面製程申請專利，積體電路則還要等諾宜斯寫出具體方法，才能提出專利申請。不料，諾宜斯和摩爾尚在研究，3 月時竟然被捷足先登，德州儀器召開記者會，發表史上第一顆積體電路！

原來德州儀器的工程師基爾比（Jack Kilby）去年 6 月就提出積體電路的構想，然後在 9 月以手工做出一個晶片雛形，只有電晶體、電阻和電容三個元件，電路另外用金線銲接而成，雖然粗糙簡單，但確實能正常運作。如果德州儀器祭出專利保護，快捷半導體就無法開發積體電路這極具潛力的產品，嚴重影響公司的未來。

辭職風暴

屋漏偏逢連夜雨，在公司前途未卜之際，總經理鮑德溫竟然要辭職。諾宜斯等人錯愕又憤怒，要他當面說清楚。

貝先開口責問他：「鮑德溫，現在公司遇到問題，你身為主帥不面對處理，反而要先落跑，未免太現實了吧？」

「我如果真的現實，去年 IBM 訂單問題搞不定時老早就走了。人總是有更高的目標要追求，就這麼簡單。」

羅伯特忍不住嗆他：「更高？你已經是總經理，權力、薪水與分紅都比我們幾個創辦人高，還有什麼不滿意？」

鮑德溫平靜的回答：「我很感謝你們的禮遇，但總經理也只是受聘的經理人，再怎樣也和你們幾位大股東沒辦法比。」

諾宜斯真摯的說：「你如果嫌認股權太少，可以提出來啊。」

鮑德溫嘆了一口氣說：「那就說開了吧。有家國防承包商願意出資，讓我成立公司製造電晶體，一些工程師也會跟我走。」

「什麼，你也太沒道義了！」「了不起，主帥帶兵投靠敵營。」「你這叛徒！」「你膽敢偷走技術，就等著被告！」憤怒的斥責馬上此起彼落。

「你們有什麼資格說我？你們幾個不也是背叛蕭克利自立門戶？」鮑德溫馬上惱羞成怒，展開反擊：「我不過帶走十幾個人，你們對原公司造成的傷害才大吧。論道義，你們更沒道義！我本想大家好聚好散的，現在也沒什麼好說了。祝你們好運，再見。」說完即頭也不回的走出門外。

會議室裡一片沉寂，大家不約而同想到當年從蕭克利半導體實驗室集體請辭的情景：平時易怒暴躁的蕭克利竟然一句話都沒說，鐵青著臉直接走出辦公室。反倒是貝克曼跑來找他們曉以大義，發現無法挽回後，隨即變臉威脅要控告他們侵權洩密。沒想到如今換他們嚐到這滋味了。

諾宜斯先打破沉默：「我們來討論總經理人選吧。你們有沒有想到誰還不錯的？」

克雷納舉起手說：「我覺得不要再從外面找了，找來難保又跟鮑德溫一樣。就諾宜斯你來當吧，這一年多來，你應該也學到不少經營面的大小事了。」

大家紛紛附議贊同，這次諾宜斯也不再謙讓，決定扛下這重責大任，研發副總一職便交給摩爾。

摩爾趁此時報告積體電路的應對策略：「我們和專利律師討論過了，德州儀器雖然先申請積體電路的專利，但他們的電路仍得用銲接的，而諾宜斯結合了平面製程與印刷電路，這兩項技術都不在他們的設計裡，應該可以認定為新發明。所以我們決定還是申請專利，無論如何，總比棄械投降來得好。」

「沒錯，不用管別人，我們就照原先計劃往前走。等送出專利申請、做出樣品後，我們也要舉辦盛大的積體電路發表會，讓所有人知道誰的技術管用。」諾宜斯馬上展現了總經理的氣勢。

積體電路的專利申請於 1959 年 7 月送出，未待審核結果出爐，本身是發明家的費爾柴爾德就以實際行動展現對他們的信心與支持，提前於 10 月執行選擇權，依當初合約所載，用三百萬買下全部股權。

八叛徒當初每人拿出 500 元，如今兩年不到就換回 25 萬元，當然是美夢成真，也讓外界人人稱羨。不過，卻有兩個人看在眼裡頗不是滋味，那就是蕭克利與貝克曼。

將希望壓在四層二極體的蕭克利

諾宜斯等人出走時，蕭克利仍不認為自己有錯，他得到的教訓反而是認為國內這些心高氣傲的年輕人不聽話又沒忠誠度，不如從歐洲招募三、四十歲的博士，他們更加成熟穩定，好用多了。何況八叛徒本來不懂電晶體，都是他一手教出來的，現在換另一批人，他當然也可以在短時間內就讓他們上手。

因此，無論面對貝克曼或是外界的質疑，他都信心滿滿的堅稱集體離職事件不會有任何影響，實驗室仍將正常運作。

然而，就算貝克曼也這麼認為，他對蕭克利半導體實驗室已有不同想法了。1958 年，貝克曼將它從集團的附屬機構獨立出來為「蕭克利電晶體公司」，顯然已不想再燒錢打造另一個貝爾實驗室，而是要它像一般公司那樣盈虧自負。

蕭克利終於在 1959 年成功開發出 p－n－p－n 四層二極體，卻因為品質不穩定，未能如他原先預想的用於AT＆T 的電話交換機；而軍方那邊也沒能賣出多少，以致公司繼續虧損。

貝克曼決定不玩了，剛好克里夫蘭一家傳統企業也想跨足半導體，而蕭克利的名聲仍有相當吸引力，便在　1960 年將公司賣給他們。

蕭克利倒不在意換新東家，反正他仍然在原地繼續做原來的事，只要解決四層二極體的品質問題，還是有機會從 AT＆T 拿到源源不絕的訂單，到時所有人——尤其是八叛徒，就會知道他才是最後的贏家。

——本文摘自《掀起晶片革命的天才怪咖：蕭克利與八叛徒》，2022 年 7 月，親子天下，未經同意請勿轉載。