Представьте лабораторию в Нью-Джерси зимой 1947 года. Три физика в белых халатах склонились над столом, заваленным проводами, осциллографами и кусочками странного серого вещества. Один из них осторожно капает глицерин на золотую фольгу, другой крутит ручку прибора, третий записывает цифры. Вдруг на экране появляется пик — сигнал усиливается в десятки раз. Это не взрыв и не вспышка, но в тот момент родилось нечто, что перевернёт всё: от кухонных радиоприёмников до полётов на Луну. Транзистор — всего несколько миллиметров германия — стал тем рычагом, который сдвинул человечество в новую эпоху. Если сегодня вы держите в руке смартфон, то внутри него миллиарды таких кристаллов, каждый из которых ведёт родословную от той капли глицерина. А для тех, кто хочет прикоснуться к истокам, в интернет-магазине электронных компонентов до сих пор можно найти простые транзисторы, похожие на первых потомков того эксперимента.
Чтобы понять масштаб перемен, вернёмся в середину прошлого века. Вторая мировая война только закончилась, но её технологическое эхо ещё гремело. Компьютеры того времени занимали целые залы: американский ENIAC весил 30 тонн, содержал 18 тысяч электронных ламп и потреблял столько энергии, сколько небольшой городок. Лампы перегорали каждые четверть часа, требовали постоянной замены, грелись до красна. Телефонные компании мучились с коммутаторами на тех же лампах — огромными, шумными, ненадёжными. Bell Labs, исследовательское крыло гиганта AT&T, получило задание: найти что-то компактное, долговечное и дешёвое для усиления сигнала в телефонных линиях. Никто не подозревал, что решение выйдет далеко за рамки телефонии и перерисует карту мира.
В центре истории трое учёных, каждый из которых принёс в команду нечто уникальное. Джон Бардин вырос в маленьком городке Висконсина, где его отец был профессором анатомии, а мать — художницей. Мальчик с детства поражал феноменальной памятью: в школе он решал задачи по физике быстрее учителей, а докторскую защитил в 26 лет. Теория для него была не сухими формулами, а живой игрой частиц. Бардин мог часами объяснять квантовую механику коллегами, рисуя схемы на салфетках, но при этом не чурался паяльника. Именно он первым предположил, что в полупроводниках электроны ведут себя иначе, чем в металлах, и это можно использовать для управления током. Уолтер Браттейн был полной противоположностью — сыном фермера из штата Вашингтон, он с детства чинил тракторы и радиоприёмники. В лаборатории его прозвали «золотые руки»: если теория Бардина не работала, Браттейн брал пинцет и начинал экспериментировать. Однажды он прикрепил к куску германия тончайшую проволоку от кошачьего уса — и сигнал дрогнул. Это был первый намёк на то, что полупроводник может усиливать. Браттейн не любил писать отчёты, но его лабораторные журналы полны эскизов, которые потом лягут в основу патента. Третий — Уильям Шокли — пришёл в проект позже, но сразу взял бразды правления. Выпускник MIT, он уже имел репутацию блестящего теоретика, но и сложного человека. Шокли видел в полупроводниках будущее, но хотел, чтобы именно его имя стояло на обложке. Он разработал теоретическую модель p-n-перехода, объясняющую, почему германий усиливает сигнал. Однако в команде царила напряжённость: Шокли требовал подчинения, Бардин и Браттейн предпочитали свободу. В итоге Нобелевскую премию 1956 года получили все трое, но к тому моменту дружба давно распалась. Шокли ушёл основывать свою компанию, а его бывшие коллеги создали то, что позже назовут Кремниевой долиной. Тот декабрьский день начался как обычно: Бардин и Браттейн собрали очередную конструкцию. Кусочек германия, вырезанный из слитка, обёрнутый золотой фольгой, капля электролита для создания электрического поля. Когда Браттейн подключил осциллограф, стрелка подпрыгнула: входной сигнал в 1 милливатт превратился в 40 на выходе. Усиление! Команда замерла. Это был не случайный шум — эксперимент повторялся снова и снова. Они назвали устройство «точечным транзистором» из-за контактов, похожих на иглы. Патент подали только через полгода, потому что нужно было разобраться, почему всё работает. Оказалось, электроны в германии под воздействием поля меняют проводимость — эффект, который Шокли позже оформит в строгую теорию. Первые транзисторы были капризными: германий окислялся, контакты отходили. Но уже в 1951 году Western Electric выпустила коммерческую партию. Цена одного — 15 долларов, что по тем временам было дорого. Прорыв случился в 1954-м: компания Regency представила радиоприёмник TR-1 с четырьмя транзисторами. Он помещался в карман, работал от батарейки и стоил 100 долларов. За год продали 100 тысяч штук — сенсация. В Японии молодую фирму Sony это вдохновило: они выкупили лицензию за 25 тысяч долларов и через год выпустили TR-55 — первый массовый транзисторный приёмник азиатского производства. Так начался перенос технологий на Восток. Шокли в 1956 году основал Shockley Semiconductor в городке Маунтин-Вью. Он нанял лучших инженеров, но его стиль управления — паранойя и микроконтроль — отпугнул команду. Восемь сотрудников, позже названные «предательской восьмёркой», ушли и создали Fairchild Semiconductor. Среди них были Роберт Нойс и Гордон Мур. Они отказались от германия в пользу кремния: он дешевле, стабильнее, выдерживает высокие температуры. В 1958 году Джек Килби из Texas Instruments собрал первую интегральную схему — несколько транзисторов на одном кристалле. Нойс пошёл дальше: планарная технология позволила печатать схемы фотолитографией, как фотографии. Fairchild стала инкубатором: из неё выйдут Intel, AMD и десятки других. В 1965 году Гордон Мур, тогда директор Fairchild, написал статью для журнала Electronics. Он заметил: количество транзисторов на чипе удваивается каждые 18 месяцев при сохранении цены. Это было наблюдение, а не закон природы, но индустрия приняла его как вызов. Инженеры начали планировать дорожные карты на десятилетия вперёд. В 1971 году Intel 4004 содержал 2300 транзисторов — целый компьютер на чипе. К 2022-му Apple M2 Max насчитывал 67 миллиардов. График роста выглядит как хоккейная клюшка: экспоненциальный взлёт, который изменил экономику, культуру, войны. В СССР о транзисторе узнали почти сразу: в 1948 году разведка добыла отчёты Bell Labs. Курчатов лично поручил физикам разобраться. В Саратове запустили завод «Кремний», в Риге — «Альфа». Советские инженеры не просто копировали: они разрабатывали оригинальные схемы для военной техники. Например, компьютер БЭСМ-6 использовал транзисторы КТ201, которые по надёжности превосходили западные аналоги. Правда, массовое производство отставало: если в США к 1965-му выпускали миллионы чипов в год, в Союзе — тысячи. Зато в 1984-м появился кассетник «Электроника-302» — символ перестройки, собранный на отечественных радиодеталях, доступных даже школьным кружкам. Первый спутник в октябре 1957 года нёс всего два транзистора, но они передавали сигнал на 83,6 МГц через всю планету. Без них «бип-бип» Спутника остался бы в вакууме. Компьютер Apollo имел 4100 интегральных схем — это позволило высадиться на Луну с запасом вычислений, равным одному современному калькулятору. В 1958 году шведский инженер Rune Elmqvist создал первый имплантируемый кардиостимулятор на двух транзисторах. Сегодня МРТ-аппараты содержат миллиарды транзисторов, сканируя тело с точностью до микрометра. Искусственные органы, протезы с нейроинтерфейсами — всё построено на тех же принципах усиления и переключения. В 1970-х электронные блоки управления заменили карбюраторы. Один чип следит за сотней датчиков, регулируя впрыск топлива с точностью до миллисекунды. Tesla Model S содержит около 10 тысяч чипов — это больше, чем в первом компьютере IBM PC. ARPANET в 1969 году соединила четыре университета через маршрутизаторы на транзисторах. Сегодня облака AWS обрабатывают петабайты данных в секунду — миллиарды транзисторов в дата-центрах по всему миру. Каждое удвоение по закону Мура требует новых фабрик. Производство одного килограмма чипов генерирует 72 килограмма отходов и потребляет 32 тысячи литров сверхчистой воды. В Демократической Республике Конго добывают колтан для танталовых конденсаторов — минерал, без которого не работают смартфоны. Конфликты вокруг шахт унесли миллионы жизней. Дата-центры потребляют 2% мирового электричества — больше, чем вся Великобритания. Транзистор дал нам связь, но и поставил вопрос: сколько планета выдержит? В 2022 году TSMC освоила 3-нанометровый процесс — транзисторы размером с молекулу ДНК. Дальше — физический предел: электроны начинают туннелировать сквозь барьеры. Инженеры ищут выход: графеновые каналы, углеродные нанотрубки, фотонные чипы, где свет заменяет электроны. Квантовые компьютеры используют кубиты, но для повседневных задач останутся классические транзисторы. Нейроморфные архитектуры имитируют синапсы мозга, потребляя в тысячи раз меньше энергии. К 2030 году, возможно, увидим чипы, которые учатся, а не просто считают. Откройте iPhone 16 Pro — внутри процессор A18 с 19 миллиардами транзисторов. Один смартфон по вычислительной мощности превосходит 2000 компьютеров ENIAC. Транзистор перестал быть деталью: он стал инфраструктурой цивилизации, как дороги или электричество. Мы создали новый вид материи — кремний, который думает, помнит, соединяет. И пока светится экран, этот кристалл продолжает революцию, начатую тремя физиками в далёком 1947-м.Главные герои
23 декабря 1947: день рождения
От лаборатории к конвейеру
Кремниевая долина: миф и реальность
Закон Мура: пророчество, ставшее судьбой
Транзистор в советской реальности
Невидимые революции
Космос
Медицина
Автомобили
Интернет
Цена прогресса
Будущее: за пределами кремния
Эпилог: кристалл в твоём кармане
