一、20世纪40—60年代，美国晶体管和硅基芯片成功研发并应用

从半导体技术的产生看，半导体完全是国防产业发展的产物，同时离不开政府在资金、订单、技术转让等方面提供的诸多支持。

（一）晶体管研发成功

在第二次世界大战期间，德军对英国的轰炸使英国承受了巨大压力。为了获得美国的物资援助，英国无条件地对美国提供了多种技术资料。当时，英国迫切需要的是能够侦测轰炸机的小型雷达系统，尤其是其核心部件——共振磁控管。美国为了适应战争期间的技术需要，于1940年成立了万尼瓦尔·布什（Vannevar Bush）领导的国防研究委员会。布什不仅担任过麻省理工学院副院长、卡内基科学研究院院长，而且是雷神公司的创始人，在科研领域和产业界都颇有经验。布什领导了当时的雷达研究，他认为雷达研究需要的不是渐进式改进而是根本性突破，依靠企业从事这样的研究先天不足，因此他选择与麻省理工学院合作，代表政府与之签约并提供相应研究经费，而麻省理工学院为此专门设立了辐射实验室。最终，在1945年盟军使用的所有雷达系统中，有一半的设计来自辐射实验室。雷达研究衍生了大量相关技术，如晶体管、阴极射线管、存储器、粒子加速器、微波光谱仪、核磁共振器、微波激射器、微波炉等，还产生了10位诺贝尔奖获得者。其中，晶体管的研究直接促进了半导体业的发展。

1925年，AT&T公司设立了贝尔实验室，并参与了战时雷达系统和晶体管的研究。在第二次世界大战前，贝尔实验室的经费只有1%来自政府项目。在第二次世界大战期间，贝尔实验室获得的政府经费迅速增加，一度达到其全部经费的80%以上。第二次世界大战后，贝尔实验室在军方支持下继续从事晶体管研究，1949—1958年其研究预算的25%仍由军方资助[3]。贝尔实验室进行了大量创新性研究，开创了晶体管等变革性技术，以及第一个电气数字计算机、卫星通信系统、硅太阳能电池、电子电话交换系统和蜂窝电话系统等。1947年，该实验室两位研究人员约翰·巴登（John Barden）和沃尔特·布雷丹（Walter Bradan）发明了点接触晶体管。1948年威廉·肖克利（William Shockley）发明了结型晶体管（junction transistor）并申请了专利。1956年，三人因晶体管的发明而共同获得诺贝尔物理学奖。之后，威廉·肖克利离开贝尔实验室在美国圣何塞贝克曼（Beckman Instrument）仪器公司设立了肖克利半导体实验室。但是，该实验室的八名主要员工难以忍受他的专制管理方式，要求贝克曼辞退威廉·肖克利，被拒绝后八人集体于1958年辞职成立了仙童半导体公司，肖克利实验室的不少员工也跟随加入。

当时，美国国防部的采购协议和准监管措施对于促进技术进步、扩散起到了重要作用，为早期公司创造了一个现成的市场。作为许多企业的核心客户，美国国防部对该行业的最新技术发展有明确的看法，并利用这一观点直接促进企业和研究机构间加强技术交流和知识共享。美国国防部的“第二来源”合同原则要求国防部购买的任何芯片必须由至少两家公司生产，并将采购与技术转让联系起来。美国国防部甚至要求贝尔实验室和其他大型研发部门公布技术细节，并对企业广泛授予技术使用权，以确保相关技术能被提供给国防部可能委托的所有企业。同时，贝尔实验室所在的AT&T公司作为当时美国工业界的龙头企业，1949年就被美国政府提起反垄断诉讼，并面临被分拆的可能。因此，贝尔实验室较好地执行了美国国防部的要求，从1952年开始通过标准化的非歧视性许可合同，以2.5万美元的低价向其他企业转让专利。当年，共有26家企业获得了专利，包括IBM、通用电气、雷神、德州仪器等美国企业，也包括东京通信工业株式会社（索尼的前身）等国外企业，大大促进了半导体技术的扩散和发展。

（二）硅基芯片成功产业化

1957年10月，苏联人造卫星发射成功，美国朝野震动。作为应对举措之一，1958年10月，美国成立国家航空航天局（NASA），1961年宣布启动“阿波罗登月计划”，并于1969年实现了载人登月。为了将庞大的计算机装进阿波罗飞行器中，负责阿波罗计划航天器制导系统设计的麻省理工学院计算机专家使用了集成电路这一新技术，可以在不影响性能的情况下缩小其体积。当时，他们订购了多个供应商的芯片，并进行测试，然而通用电器、西格尼蒂克（Signetics）、摩托罗拉和西屋等强大的竞争对手交付的芯片，要么进度落后，要么存在性能缺陷，只有不知名的仙童公司准时提交了订单，且价格远远低于竞争对手，所以仙童成了最终的选择。为了帮助仙童快速完善产品性能，国家航空航天局共订购了100万个芯片。此外，仙童还从美国国防部获得了大量订单。政府的订单支持极大地促进了仙童的业务发展，在该公司成立的第三年年末，其年收入超过2000万美元，到20世纪60年代中期则达到了每年9000万美元[4]。

1957年，苏联除了发射人造卫星，还发射了全球第一款液体燃料洲际导弹SS-6。为了应对这一挑战，美国除了开发同样技术的大力神导弹，还开发了结构更简单、更安全、反应更迅速的固体燃料民兵系列洲际导弹。在开发民兵导弹的过程中，空军也在寻求计算机小型化的方法，当时德州仪器发明了硅基芯片且开发了一台只有587个电路的计算机，从而赢得了民兵Ⅱ洲际弹道导弹制导计算机的相关合同。1959年，德州仪器和仙童公司都申请了硅芯片专利，只是工艺略有不同，并在政府订单的支持下获得了进一步发展。

美国国防部和国家航空航天局一直是硅基芯片的重要需求方，1962年几乎购买了美国生产的所有集成电路，1966年购买了一半，1968年仍然购买了40%，极大地促进了相关行业的发展。[5]军事采购不仅为美国半导体工业提供了市场，而且深刻影响了美国企业的技术创新路线。不同于民用需求，美国军方在选用新技术时更看重性能而非成本，愿意为性能优异的产品支付较高价格。在半导体技术发展的早期，欧洲与日本厂商都选择了易加工、主要应用在消费市场上的锗晶体管技术，而在军用订单的支持下美国则选择了硅晶体管技术[6]。硅晶体管虽然价格昂贵，但稳定性更高，适用范围更广。

虽然政府采购为仙童和德州仪器的半导体产品提供了最初的市场，但他们从事的研究均不是政府合同资助的。当时，相对于晶体管技术，美国许多政府部门更看好“分子电子学”技术，但这一技术最终却被市场淘汰了。即使在仙童和德州仪器已经完成第一批半导体产品生产后，其从事的研究也不被认为是行业主流方向。1959年，美国国防部就微电子技术的发展趋势进行研究，调研对象涉及15家公司和实验室，既包括德州仪器、仙童、休斯飞机公司和洛克希德·马丁公司等主要国防承包商，也包括美国无线电公司和Philco等生产收音机和真空管的企业，但这些业内龙头均不认为仙童和德州仪器正在开辟一个非常有前景的新行业[7]。