当时的困境
二战结束时，一切电子设备都靠真空管。它笨重、耗电、发热，还必须靠灯丝加热才能工作——寿命有限，说坏就坏。1946 年问世的 ENIAC 用了一万七千多支真空管，占地一百七十平方米，隔几小时就要烧掉一支，工程师的日常工作是拿着替换管在机柜之间寻找坏掉的那一支。
贝尔实验室对这件事的痛感比谁都直接。长途电话每隔几十公里就要一级放大，交换机里还塞满了机械继电器；真空管的可靠性与功耗根本撑不起一张覆盖全国、还要继续膨胀的网络。他们要的是一种固体的放大器。
这个念头并不新。 早在 1925 至 1930 年间，利林菲尔德就在加拿大和美国申请过专利，设想用一个栅极的电场去调节薄半导体膜的导电能力——今天叫场效应。海尔在 1934 年也提过类似方案。二十年里，无数人照着这个思路做实验，无一成功，而且没人说得清为什么失败。
洞见时刻
1945 年，肖克利在贝尔实验室重启了场效应的尝试：给一块半导体外加强电场，看它的电导变化。结果确实变了，但变化量比理论预测小了约一千五百倍。这不是精度问题，是原理上有东西被漏掉了。
1946 年，巴丁给出了诊断：半导体的表面态。晶体到了表面，周期性戛然而止，悬空的化学键会在禁带中造出大量局域能级，把电子俘获住。外加电场的电力线终止在这层被俘获的电荷上，根本进不到体内——半导体自己给自己戴了一层静电屏蔽。
找到病因，就找到了绕道的办法。1947 年 11 月起，巴丁与布拉顿改用电解液、再改用点接触，想办法把电流引到表面以下的体内去。12 月 16 日，他们把一片金箔沿一个塑料三角楔的尖端切开，做成两根相距约 0.05 毫米的金触点，压在一块锗片上：一根注入电流，另一根收集。信号被放大了——电压增益约一百倍，功率增益约十八倍。12 月 23 日，他们向管理层做了演示，让所有人从耳机里听到了被放大的说话声。
人类第一只晶体管，是一块锗、一片塑料楔和一段金箔。
名字是半年后才有的。同事皮尔斯用「跨导」（transconductance）与「变阻器」（varistor）拼出 transistor，在实验室内部投票中胜出。1948 年 6 月 30 日贝尔实验室召开发布会，次日《纽约时报》把这条消息放在第 46 版「广播新闻」栏里，几段话就打发了——同一栏的其余篇幅给了广播节目的人事变动。
涟漪效应
点接触晶体管很脆弱，也几乎无法量产，两根金丝的间距和压力全靠手工。真正的量产型来自肖克利：他没有被列在点接触晶体管的专利上（专利律师查出利林菲尔德的在先申请，把场效应那条路封死，最终只署了巴丁与布拉顿），气恼之下于 1947 年岁末独自躲在芝加哥的旅馆里推演了几天，构思出结型晶体管——把 p 型与 n 型区域叠在一起，全部工作发生在晶体内部，坚固且能批量制造。他把这套想法瞒了同事几个月，1949 年才发表完整理论。
这件事的代价是私人的。三人的关系就此破裂：巴丁 1951 年离开贝尔实验室去了伊利诺伊，转向超导，六年后写出 BCS 理论（见本站「BCS 超导理论」页）；布拉顿要求调离肖克利的管辖。1956 年三人同获诺贝尔奖时，他们已多年没有共事。肖克利随后回到加州山景城开公司，1957 年八名年轻雇员因无法忍受他的管理集体出走，创办仙童半导体——其中两人在 1968 年又出去创办了英特尔。硅谷的族谱，起点是一次决裂。
技术路线也拐了两个弯，常被叙述略过：
- 锗让位给硅。第一只晶体管是锗的，锗在七十几摄氏度以上就漏电严重。1954 年德州仪器的蒂尔做出商用硅晶体管，硅的禁带更宽、耐热，更关键的是它的氧化物是一层致密稳定的绝缘体。
- 今天的芯片里几乎没有点接触管，也很少有肖克利的双极结型管。统治一切的是 MOSFET——1959 年阿塔拉与姜大元在贝尔实验室做成。它靠的正是热生长的二氧化硅把硅表面的悬空键钝化掉，表面态密度降低几个数量级。也就是说，当年逼得巴丁绕道的那个障碍，十二年后被正面解决了，而场效应——利林菲尔德 1925 年设想、肖克利 1945 年失败的那条路——最终才是赢家。
1958 年基尔比与诺伊斯把多个元件做在同一块半导体上，集成电路诞生；1965 年摩尔写下那条著名的观察，此后半个多世纪，芯片上晶体管的数量一路翻番。真空管时代一台计算机要占一间房，今天同样的算力躺在你的口袋里。
如果没有它
你手里这块手机芯片上有几百亿个晶体管，每一个都是 1947 年那块锗片的后代——尺寸已经缩到几十个原子的量级，单价低到需要用「每十亿个多少钱」来计。抽掉它，就没有个人电脑、没有互联网路由器、没有数码相机与助听器，没有汽车里的上百个控制单元，也没有心脏起搏器。计算机会停留在真空管的体积与可靠性上——那意味着它只能是国家级机构里的一台庞然大物，而不可能成为几十亿人随身携带的东西。
二十世纪下半叶被称为信息时代。它的起点，是圣诞前夕那次没人重视的演示，和第 46 版上的几段话。