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書摘 3
4 熾熱競爭
米德、梅爾及里昂，佛威昂公司三大核心人物所提出的這項新穎、應用在相機上的矽晶影像計畫，彷如下了一道戰帖，挑戰日本最自豪、獲利最豐的工業城堡之一。確實如此，就像很多早年的電子通訊產品，從電晶體、雷射到CCD最早也是由貝爾實驗室所發明。貝爾實驗室當年可算是 AT&T的左右手，一個強勁的研究中心，如今卻臣服在其衍生出來的公司—朗訊（Lucent）和Telcordia之下，轉而為其效勞。有了CCD之後，美國人卻琵琶別抱，投向改裝性強的記憶體去了。日本人接收了CCD，將它從記憶格改裝成成像儀，一種光測儀器，可以將光子轉成電波。
一九六九年貝爾實驗室發明了CCD，原本的計畫是作成一個在晶片上的「磁帶播放器」：一種串聯式記憶體（serial memory），容量以百萬位元組（megabyte）計，以連續串聯方式輸出內容。在當時，電晶體的體積仍相當龐大，英特爾的第一個DRAM（動態隨機存取記憶體）只能容納五百位元，若能成功研發出百萬位元組晶片，代表每一個記憶區可以縮在盡可能的微小空間裡。這個目標促使IBM的鄧勒研發單一電晶體DRAM記憶格，其原始構想其實並不在電晶體，而在磁區，就像磁碟機上的區域（domain）。有了電容器這種流動充電的特性，就像鄧勒的「通量電容器」，CCD正好符合這種密集記憶體的需求。因為CCD電容器上的長方格已經證實對光敏感，CCD也明確顯示出可以作為成像儀，在快門關上那一剎那間，迅速有效地傳遞內容到記憶體。
帶領貝爾實驗室團隊研發第一個CCD的是固態實驗室主任茂頓（Jack Morton），他當時想用矽晶來取代價格昂貴的磁性記憶體，以發展影像電話機或答錄機。支持茂頓想法的是兩位年方三十的工程師史密斯（George Smith）和波義耳（Willard Boyle）。
矽晶上的類比磁區就是電容器的電荷。史密斯和波義耳想到用一長串的電容器讓電流彼此傳遞，就像一排水桶，電壓進來時候，一個拉一個傳遞下去。
CCD的雛型在貝爾實驗室的引介及專利下踏入科技界，如今世上大部分的相機成像儀，全部應用這個原理製成。當史密斯和波義耳在一九七一年國際固態電路會議上發表這項裝置時，他們很驚訝地發現，米德一位年輕的學生莫森（Amr Mohsen）也發表了一篇和米德共同執筆的論文，內容則是更精緻的改良式CCD。這個由莫森和米德設計的新型CCD，利用推式電壓（push voltage）將電流輸送下去，比起拉式電壓（pull voltage）更為快速穩定。雖然貝爾實驗室的一位研究專家當場站起來反駁，說是這樣的設計絕對行不通，然而事實勝於雄辯，目前所有的CCD全都採用了加州理工學院的設計。它主要的設計理念是，電流經由電壓推擠後，順勢而下，送入一排垂直記錄器，或進入一列水平緩衝器。隨後，透過晶片上增幅器的解讀，將電流轉換成數位影像。
在佛威昂和日本的成像儀熾熱交戰中，至少米德可以大膽宣稱，擁有這兩方競爭產品的部分發明著作權。回到一九七一年，英特爾將鄧勒的DRAM進一步改良成一個「可以實際運作的記憶體」，接著研發出可消除可編程唯讀記憶體（EPROM），到現在的快閃記憶體（flash）來儲存資料。隨著矽晶片科技的突飛猛進，諸多特定功能的記憶體一一問世，CCD就這麼被打入冷宮。貝爾實驗室很快將矛頭轉向下一個發明。在貝爾放棄CCD之際，該計畫的主要研發者艾米利歐（Gil Amelio）將這專案接過來。艾米利歐現在是位著名的「扭轉局勢專家」，分別替洛克威爾（Rockwell）、國家半導體、蘋果電腦立過汗馬功勞，當時是位年輕的研究者，在新澤西州默里丘市的貝爾實驗室，在史密斯和波義耳手下工作。他成功地將CCD發展出影像功能。
艾米利歐離開貝爾實驗室到快捷半導體（Fairchild Semiconductor）後，開始研究CCD的新性能，由於他做了相當幅度的改進，因此被公認為CCD影像之父。一九七○年，快捷半導體曾利用該產品和 NASA做了一筆小生意，將它應用在人造衛星的遙控感應器和太空探測器。
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在世界另一個角落，新力公司創始人井深大和岩間一雄，偕同菊池誠在一九五○年到一九七○年之間，數度虛懷若谷地前往默里丘和矽谷拜訪。菊池誠是東京電化學實驗室的科學家，發展出日本第一枚電晶體，隨後成為新力公司的科技長。當時像貝爾、快捷半導體、德州儀器等美國公司正相繼拋開這個領域，而新力公司則執著地與CCD晶片科技角力了三十年，一點一滴由一片晶圓產出率一至二枚，進而達到產出率以千計的產品。新力的共同創辦人、第三任總裁及電晶體高手岩間一雄，窮畢生之力，將CCD推往登峰造極的局面。在他鐮倉墓碑的右上角，鑲嵌的正是一枚CCD晶片。
岩間一雄在他有生之年無緣目睹CCD橫掃全球的盛況。然而，就像新力早年成功地將電晶體應用在全新的手提收音機，或把雷射應用在日本製占大宗的CD播放機，CCD也終於從日本冒出頭，功能遠遠超越美國的原始發明。日本現在以上百萬計的數量生產CCD，應用在精巧的攝錄影機和數位相機上，成為日本工業最主要的獲利來源。
一九八○年代，日本新力公司追逐微處理器和計算機潮流的策略慘敗後，CCD挽救了該公司的固態部門。它賦予攝影機全新的功能面貌，以年產六百萬台的速度，成為新力公司至一九九○年代為止最賺錢的產品。到了二十一世紀初期，新力的數位攝影器材更達到最低雜訊和最高品質畫面的境界。這一路學習走來，CCD已晉身為諸多成熟產品之一，衍生出全套相關工業、供應鏈、財經體系和網路的生產技術及機器。同時更印證了經營哲學權威杜拉克（Peter Drucker）一反常理且無情的定義：「沒有一種改革能夠動搖既有的系統，除非它更優越十倍」。幾乎沒有一位發明家想聽到這個理論，全世界的專利擁有者聽了也會很不高興。不過，事實如此。
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