BÓNG BÁN DẪN

Việc phát minh ra máy vi tính không lập tức mở ra một cuộc cách mạng. Do phải phụ thuộc vào các đèn chân không lớn, đắt đỏ và dễ vỡ, lại tiêu thụ rất nhiều điện, nên những cỗ máy vi tính đầu tiên đều là những con quái vật khổng lồ hao tiền tốn của mà chỉ những công ty, trường đại học nghiên cứu và quân đội mới có khả năng sở hữu. Sự ra đời thực thụ của thời đại kỹ thuật số – thời đại mà các thiết bị điện tử thâm nhập vào mọi khía cạnh trong cuộc sống của chúng ta – diễn ra tại Murray Hill, New Jersey, ngay sau giờ ăn trưa hôm thứ Ba, ngày 16 tháng 12 năm 1947. Ngày hôm đó, hai nhà khoa học của Bell Labs đã thiết kế thành công một thiết bị nhỏ xíu mà họ chế tạo từ một số mảnh vàng, một con chip làm bằng vật liệu bán dẫn và một chiếc kẹp giấy bẻ cong. Khi được lắc vừa đủ, nó có thể khuếch đại và bật hoặc tắt một dòng điện. Không lâu sau đó, thiết bị này được đặt tên là “bóng bán dẫn”, và vai trò của nó đối với thời đại kỹ thuật số cũng tương tự như vai trò của động cơ hơi nước đối với cuộc Cách mạng Công nghiệp.

Sự ra đời của bóng bán dẫn và các phát minh theo sau cho phép gắn hàng triệu bóng bán dẫn lên các vi mạch tí hon, có nghĩa là sức mạnh xử lý của hàng ngàn cỗ máy ENIAC có thể được nén lại bên trong phần chóp hình nón của các tàu tên lửa, trong những chiếc máy vi tính mà bạn có thể đặt lên đùi, trong những công cụ tính toán và máy chơi nhạc có thể đút vừa túi áo của bạn, và trong những thiết bị cầm tay có thể trao đổi thông tin hoặc giải trí với bất kỳ ngóc ngách nào của một hành tinh được kết nối mạng.

Ba người đồng nghiệp đầy đam mê và nhiệt huyết, với những nét tính cách vừa mâu thuẫn vừa bổ sung cho nhau sau đây sẽ là những người đi vào lịch sử với vai trò các nhà phát minh ra bóng bán dẫn: Walter Brattain, nhà thực nghiệm khéo léo; John Bardeen, nhà lý thuyết lượng tử; và cuối cùng là William Shockley, chuyên gia vật lý chất rắn, người đam mê và nhiệt huyết nhất trong tất cả bọn họ – cũng là niềm đam mê và nhiệt huyết mang lại bi kịch về sau này.

Nhưng trong câu chuyện này vẫn còn một diễn viên khác với vai trò quan trọng không kém bất kỳ cá nhân nào: Bell Labs, nơi cả ba người làm việc. Bóng bán dẫn ra đời từ sự kết hợp của nhiều tài năng đa dạng chứ không chỉ đơn thuần là những bước nhảy sáng tạo của một vài thiên tài. Xét từ bản chất của nó, bóng bán dẫn đòi hỏi một đội ngũ gồm các nhà lý thuyết có cảm nhận trực quan về các hiện tượng lượng tử, các nhà khoa học vật liệu có tài nung những tạp chất thành các mẻ silicon, cùng các nhà thực nghiệm khéo léo, những nhà hóa học công nghiệp, các chuyên gia sản xuất, và những thợ hàn lành nghề.

Bell Labs

Vào năm 1907, công ty Điện thoại và Điện tín Hoa Kỳ (ATT) lâm vào khủng hoảng khi những bằng sáng chế của Alexander Graham Bell, người sáng lập công ty, hết hiệu lực và họ đứng trước nguy cơ bị mất lợi thế gần như độc quyền trong mảng dịch vụ điện thoại. Ban lãnh đạo công ty mời Theodore Vail, vị Chủ tịch đã về hưu, trở lại. Ông quyết định truyền sinh khí mới cho công ty bằng việc thực hiện một mục tiêu táo bạo: xây dựng một hệ thống có thể kết nối một cuộc gọi giữa New York và San Francisco. Thử thách trên đòi hỏi phải kết hợp những thành tựu về kỹ thuật với những bước nhảy vọt của khoa học thuần túy. Sử dụng đèn chân không và những công nghệ mới khác, ATT đã chế tạo ra các bộ lặp, những thiết bị khuếch đại và hoàn thành nhiệm vụ trên vào tháng 1 năm 1915. Ở cuộc gọi xuyên lục địa đầu tiên trong lịch sử loài người, ngoài Vail và Tổng thống Mỹ Woodrow Wilson thì đích thân Bell cũng có mặt, ông đã nhắc lại câu nói nổi tiếng của mình từ 39 năm trước: “Watson, đến đây, tôi muốn gặp anh.” Lần này, cựu trợ lý của ông, Thomas Watson, lúc đó đang ở San Francisco, trả lời: “Tôi sẽ phải mất một tuần mới đến chỗ ông được đấy nhé.”

Hạt giống tạo nên một tổ chức công nghiệp mới mà sau này được gọi là Bell Labs đã được gieo trồng như vậy. Ban đầu, nó được đặt ở mé tây của làng Greenwich, Manhattan, nhìn ra sông Hudson. Đây là nơi tập hợp các nhà lý thuyết, những nhà khoa học vật liệu, các nhà luyện kim, những kỹ sư, và thậm chí là cả các thợ leo cột điện của ATT. Đây là nơi George Stibitz phát triển một chiếc máy vi tính sử dụng rơ-le điện từ và là nơi Claude Shannon nghiên cứu lý thuyết thông tin. Giống như Xerox PARC cùng nhiều cơ sở nghiên cứu vệ tinh của các công ty khác ra đời tiếp sau đó, Bell Labs đã chứng tỏ rằng những phát minh bền vững có thể xuất hiện khi những con người với nhiều tài năng đa dạng khác nhau được tập hợp lại, mà tốt nhất là trong khoảng cách vật lý gần gũi để họ có thể họp mặt thường xuyên và có những cuộc chạm trán tình cờ. Đó là một điều thuận lợi. Điểm bất lợi là đây là những bộ máy quan liêu lớn nằm dưới sự kiểm soát của các công ty. Giống như Xerox PARC, Bell Labs thể hiện những hạn chế của các tổ chức công nghiệp khi chúng không có những nhà lãnh đạo tâm huyết và các cá nhân nổi loạn để có thể biến các phát minh thành những sản phẩm tuyệt vời.

Đứng đầu phòng nghiên cứu đèn chân không tại Bell Labs là Mervin Kelly, một người năng nổ gốc Missouri. Ông học ngành luyện kim tại Trường Mỏ Missouri, sau đó nhận bằng Tiến sĩ vật lý dưới sự hướng dẫn của Robert Millikan [42] tại Đại học Chicago. Kelly chế tạo ra một hệ thống làm mát bằng nước giúp các đèn chân không hoạt động với độ tin cậy cao hơn, nhưng ông nhận ra rằng đèn chân không sẽ không bao giờ có thể là một phương pháp khuếch đại hay chuyển mạch hiệu quả được. Năm 1936, ông được bổ nhiệm làm Giám đốc Nghiên cứu của Bell Labs, và ưu tiên hàng đầu của ông là tìm ra một phương pháp thay thế.

Sự sáng suốt của Kelly nằm ở chỗ ông cho rằng Bell Labs (vốn đã là thành trì của kỹ thuật thực tiễn) cũng nên tập trung vào khoa học cơ bản và nghiên cứu lý thuyết, hai lĩnh vực cho đến khi đó vẫn thuộc lãnh địa của các trường đại học. Ông bắt đầu công cuộc tìm kiếm những Tiến sĩ vật lý trẻ tuổi tài năng nhất cả nước. Sứ mệnh của ông là biến sự sáng tạo trở thành điều mà một tổ chức công nghiệp có thể thực hiện thường xuyên, thay vì nhường lại công việc đó cho những thiên tài lập dị sống ẩn dật trong các ga-ra và các căn gác xép.

Trong cuốn sách về Bell Labs mang tên The Idea Factory (Nhà máy ý tưởng), Jon Gertner viết: “Tại Bell Labs, vấn đề chìa khóa của phát minh là việc của thiên tài cá nhân hay của sự hợp tác tập thể đã trở thành một vấn đề cần cân nhắc.” Câu trả lời là cả hai. Sau này, Shockley lý giải: “Cần sự tham gia của nhiều người thuộc nhiều lĩnh vực khoa học khác nhau, cùng cống hiến những tài năng đa dạng của họ để tập trung toàn bộ các nghiên cứu cần thiết vào việc tạo ra một thiết bị mới.” Ông nói đúng. Tuy nhiên, nhận định này thể hiện sự khiêm nhường giả tạo hiếm hoi ở nơi ông, bởi hơn ai hết, ông tin vào vai trò của thiên tài cá nhân, như ông chẳng hạn. Ngay cả người luôn ủng hộ hợp tác như Kelly cũng nhận thấy rằng thiên tài cá nhân cũng là điều cần được nuôi dưỡng. Ông từng nói: “Với tất cả sự nhấn mạnh cần thiết vào vai trò của việc lãnh đạo, tổ chức và làm việc theo nhóm, cá nhân vẫn giữ vị trí quan trọng nhất. Chính trí não của một cá nhân đơn lẻ mới là nơi sản sinh ra những ý tưởng và khái niệm sáng tạo.”

Chìa khóa cho sự sáng tạo – tại Bell Labs nói riêng và trong thời đại kỹ thuật số nói chung – nằm ở sự nhận thức rằng không có mâu thuẫn giữa việc nuôi dưỡng những thiên tài cá nhân và việc thúc đẩy hoạt động hợp tác theo nhóm. Đây không phải là một sự lựa chọn mang tính loại trừ lẫn nhau. Thực ra, xuyên suốt thời đại kỹ thuật số, hai phương pháp tiếp cận này luôn song hành với nhau. Những thiên tài sáng tạo như John Mauchly, William Shockley, Steve Jobs đã đưa ra các ý tưởng mới mẻ. Những kỹ sư thực tiễn như Presper Eckert, Walter Brattain, Steve Wozniak đã cộng tác chặt chẽ với họ để biến các khái niệm thành các thiết bị. Và các nhóm thợ kỹ thuật và doanh nhân làm việc với nhau để biến phát minh thành một sản phẩm thực tế. Khi phần nào đó trong hệ sinh thái này bị khuyết đi, chẳng hạn như không có John Atanasoff ở bang Iowa hay Charles Babbage trong xưởng làm việc phía sau ngôi nhà của ông ở London thì những ý tưởng vĩ đại rốt cuộc cũng sẽ bị đẩy vào tầng hầm của lịch sử. Và khi các nhóm cộng tác tuyệt vời này thiếu đi những người có tầm nhìn xa trông rộng, chẳng hạn như Đại học Pennsylvania sau khi Mauchly và Eckert rời đi, Đại học Princeton sau khi von Neumann rời đi, hay Bell Labs sau sự ra đi của Shockley thì sự sáng tạo cũng dần dần bị mai một.

Nhu cầu kết hợp các nhà lý thuyết với những kỹ sư là đặc biệt đúng đối với một lĩnh vực ngày càng trở nên quan trọng tại Bell Labs: vật lý chất rắn – ngành nghiên cứu sự di chuyển của các electron qua các vật liệu chất rắn. Vào những năm 1930, các kỹ sư ở Bell Labs đang loay hoay với những vật liệu như silicon – nguyên tố phổ biến nhất trong vỏ trái đất chỉ sau oxi và là thành phần chính của cát – để ép chúng thực hiện các tác vụ điện tử. Cũng trong giai đoạn này, tại cùng một tòa nhà, các nhà lý thuyết của Bell Labs cũng đang vật lộn với những phát hiện gây sửng sốt trong cơ học lượng tử.

Cơ học lượng tử là ngành được xây dựng dựa trên các lý thuyết về những gì diễn ra bên trong một nguyên tử do nhà vật lý người Đan Mạch Niels Bohr và những người khác phát triển. Năm 1913, Bohr nghĩ ra một mô hình cấu trúc nguyên tử, trong đó các electron bay xung quanh một hạt nhân ở những mức xác định. Chúng có thể thực hiện một bước nhảy lượng tử từ một mức sang mức kế tiếp, nhưng không bao giờ nằm ở khoảng giữa. Số lượng những electron ở mức quỹ đạo ngoài cùng giúp xác định các tính chất hóa học và điện tử của nguyên tố, bao gồm khả năng dẫn điện của nguyên tố đó.

Một số nguyên tố (chẳng hạn như đồng) là chất dẫn điện tốt. Một số nguyên tố khác (chẳng hạn như lưu huỳnh) dẫn điện kém nên lại là chất cách điện hiệu quả. Và cũng có những nguyên tố ở giữa, chẳng hạn như silicon và germanium, được gọi là chất bán dẫn. Điểm hữu ích của chúng là có thể dễ dàng biến chúng trở thành những chất có khả năng dẫn điện tốt hơn. Ví dụ, nếu trộn lẫn silicon với một lượng nhỏ thạch tín hay nguyên tố bo thì các electron của nó sẽ chuyển động tự do hơn.

Những tiến bộ trong lý thuyết lượng tử xảy ra cùng thời điểm với khi các nhà luyện kim ở Bell Labs đang nghiên cứu những phương pháp tạo ra các vật liệu mới sử dụng những kỹ thuật làm sạch, thủ thuật hóa học và công thức mới để kết hợp các khoáng chất thông thường với các khoáng chất hiếm. Để giải quyết những vấn đề hằng ngày, chẳng hạn như các dây tóc của đèn chân không cháy quá nhanh hay màng rung của loa điện thoại quá mỏng, họ thử pha trộn những hợp kim mới và phát triển những phương pháp đốt nóng hay làm mát các hỗn hợp này cho tới khi chúng hoạt động tốt hơn. Thông qua phương pháp thử-sai, giống như đầu bếp trong một căn bếp, họ đang tạo ra một cuộc cách mạng trong khoa học vật liệu mà sau này sẽ song hành cùng cuộc cách mạng lý thuyết đang diễn ra trong lĩnh vực cơ học lượng tử.

Trong khi thử nghiệm với các mẫu silicon và germanium, những kỹ sư hóa học tại Bell Labs đã tình cờ tìm được các bằng chứng chứng minh hầu hết những điều mà các nhà lý thuyết vẫn đang phỏng đoán [43]. Rõ ràng, các nhà lý thuyết, những kỹ sư và các nhà luyện kim có thể học hỏi rất nhiều điều từ nhau. Vì vậy vào năm 1936, một nhóm nghiên cứu chất rắn được thành lập tại Bell Labs với sự tham gia của các nhân vật xuất sắc trong cả lĩnh vực lý thuyết và thực hành. Mỗi tuần họ gặp nhau một lần vào buổi chiều muộn để chia sẻ với nhau những phát hiện mới của mình, tranh luận phiếm theo phong cách hàn lâm, rồi nghỉ ngơi để chuẩn bị cho những cuộc trao đổi suồng sã kéo dài tới tận đêm khuya. Gặp mặt trực tiếp có giá trị hơn so với việc chỉ ngồi đọc các công trình của nhau, những hoạt động tương tác sôi nổi giúp đưa các ý tưởng vào những quỹ đạo vận động cao hơn, và giống như những electron, đôi khi chúng thoát ra ngoài quỹ đạo để châm ngòi cho những phản ứng dây chuyền.

Trong nhóm này, có một thành viên nổi trội hơn hẳn. William Shockley, một nhà lý thuyết đến Bell Labs đúng vào lúc nhóm nghiên cứu này đang được thành lập, đã gây ấn tượng với mọi người (đôi khi thậm chí còn khiến họ cảm thấy e dè) bằng cả trí tuệ và nhiệt huyết của mình.

William Shockley

William Shockley lớn lên với tình yêu dành cho cả nghệ thuật và khoa học. Cha ông theo học chuyên ngành kỹ thuật mỏ ở MIT, đồng thời tham gia các khóa học âm nhạc tại New York và học bảy thứ tiếng khác nhau khi đi khắp châu Âu và châu Á, vừa để thám hiểm vừa đóng vai trò nhà đầu cơ khoáng sản. Mẹ ông theo học cả hai chuyên ngành toán và nghệ thuật tại Đại học Stanford, đồng thời là một trong những nhà leo núi đầu tiên thành công trong việc một mình chinh phục ngọn núi Whitney. Họ gặp nhau ở Tonopah – một ngôi làng khai thác mỏ nhỏ bé ở Nevada, nơi ông sở hữu một số mảnh đất, còn bà tới để làm công việc khảo sát. Sau khi kết hôn, họ chuyển đến London và sinh một người con trai vào năm 1910.

Shockley là người con duy nhất của họ, và hẳn họ đã rất biết ơn Chúa vì điều đó. Ngay từ khi còn nhỏ, cậu bé Shockley đã có tính cách hung dữ. Những cơn giận dữ ầm ĩ và kéo dài của cậu khiến cha mẹ phải liên tục tìm người trông trẻ và các căn hộ mới. Trong nhật ký, cha cậu viết rằng đứa con trai của mình “hét to hết cỡ, uốn lưng rồi bật cong người về đằng sau” và “đã cắn mẹ nó nghiêm trọng nhiều lần”. Shockley là người kiên quyết đến hung hăng. Trong mọi tình huống, cậu chỉ một mực làm theo ý của mình. Cuối cùng, cha mẹ cậu chọn phương án đầu hàng. Họ từ bỏ mọi nỗ lực ép con vào khuôn khổ, và họ dạy cậu học tại nhà cho đến khi cậu lên tám tuổi. Lúc này, họ đã chuyển tới Palo Alto, là nơi ông bà ngoại của Shockley sinh sống.

Tin rằng con trai mình là một thiên tài, cha mẹ cậu đưa con đến nhờ Lewis Terman đánh giá. Terman là người đã thiết kế ra bài kiểm tra IQ Stanford-Binet và lúc này đang lên một kế hoạch nghiên cứu trẻ em có năng khiếu. Cậu bé Shockley đạt 120 điểm, một cấp độ đáng nể song vẫn chưa đủ để Terman xếp vào hạng thiên tài. Sau này, Shockley bị ám ảnh bởi bài các bài kiểm tra IQ và ông sử dụng chúng để đánh giá các ứng viên xin việc hay thậm chí các đồng nghiệp của mình; ông còn dần dần hình thành những quan điểm đầy ác ý về chủng tộc và trí thông minh di truyền, vốn sẽ đầu độc những năm tháng sau này của ông. Lẽ ra từ chính cuộc đời của mình, ông phải nhận ra được những khiếm khuyết của các bài kiểm tra IQ. Tuy không được cấp giấy chứng nhận là thiên tài, song Shockley vẫn đủ thông minh để bỏ qua cấp trung học cơ sở và lấy bằng cử nhân ở Viện Công nghệ California (Caltech) và sau đó là bằng Tiến sĩ chuyên ngành vật lý chất rắn ở MIT. Ông là người sắc bén, sáng tạo và đầy tham vọng. Mặc dù thích biểu diễn ảo thuật và hay trêu đùa, nhưng ông không phải là người dễ tính hay thân thiện. Shockley dữ dội về cả trí tuệ và cá tính – những đặc điểm vẫn tồn tại trong con người ông từ thuở nhỏ – và điều đó đã biến ông trở thành một người khó nắm bắt, và càng khó hơn khi ông trở thành một người thành đạt.

Khi Shockley tốt nghiệp MIT năm 1936, Mervin Kelly từ Bell Labs tới phỏng vấn ông và ngay lập tức mời ông về làm việc. Kelly giao cho Shockley một sứ mệnh: tìm cách thay thế đèn chân không bằng một thiết bị ổn định, chắc chắn và có giá thành rẻ hơn. Sau ba năm, Shockley tin rằng ông có thể tìm ra một giải pháp sử dụng vật liệu rắn như silicon thay cho các dây tóc bóng đèn. Ông viết trong sổ tay thí nghiệm của mình vào ngày 29 tháng 12 năm 1939 như sau: “Hôm nay, tôi chợt nhận ra rằng bộ khuếch đại sử dụng chất bán dẫn thay cho đèn chân không là điều khả thi về mặt nguyên tắc.”

Shockley có khả năng hình dung thuyết lượng tử và cách nó lý giải sự di chuyển của các electron hệt như cách một nhà biên đạo múa có thể hình dung ra một điệu nhảy. Các đồng nghiệp của Shockley nói rằng ông có thể nhìn vào vật liệu bán dẫn và thấy được các hạt electron. Tuy nhiên, để biến trực giác nghệ sĩ của mình thành một phát minh thực sự, Shockley cần một cộng sự là một nhà thực nghiệm khéo léo, giống như Mauchly cần đến Eckert vậy. Vì đây là Bell Labs nên không thiếu những người như vậy, trong đó nổi bật nhất là nhà vật lý người châu Âu tính tình vui vẻ nhưng dễ nổi giận, Walter Brattain, người có sở thích dùng các hợp chất bán dẫn như đồng oxit để sáng chế ra những thiết bị khéo léo. Ví dụ, dựa trên thực tế rằng dòng điện chỉ chạy theo một chiều qua một giao diện là nơi tiếp xúc giữa một mảnh đồng và một lớp đồng oxit, ông đã chế tạo ra bộ chỉnh lưu điện để biến dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều.

Brattain lớn lên trong một trang trại hẻo lánh ở miền đông bang Washington, và khi còn nhỏ ông đã biết đi chăn gia súc. Với giọng nói khàn khàn và tác phong quê mùa, ở ông toát ra phong thái khiêm nhường của một cao bồi tự tin. Brattain là một người thợ bẩm sinh với những ngón tay khéo léo, và ông thích nghĩ ra các thí nghiệm. Một kỹ sư làm việc cùng ông tại Bell Labs kể lại: “Ông ấy có thể tạo ra mọi thứ từ sáp dán và kẹp giấy.”. Nhưng bên cạnh đó, Brattain cũng có một sự lanh lợi thiên bẩm giúp ông tìm đến những con đường tắt, chứ không phải miệt mài thực hiện những công việc lặp đi lặp lại.

Shockley có ý tưởng tìm kiếm một chất rắn thay thế cho đèn chân không bằng cách đặt một cái lưới vào một lớp đồng oxit. Brattain hoài nghi ý tưởng này. Ông cười và nói với Shockley rằng mình đã từng thử nhưng không thể tạo ra một bộ khuếch đại theo cách này được. Nhưng Shockley vẫn tiếp tục làm. Cuối cùng, Brattain nói: “Nếu anh muốn thực hiện điều đó thì chúng ta sẽ thử.” Nhưng đúng như Brattain đã dự đoán, nỗ lực đó đã không thành công.

Trước khi Shockley và Brattain kịp tìm hiểu nguyên nhân thất bại thì Thế chiến II xen ngang. Shockley nhập ngũ và trở thành Giám đốc Nghiên cứu trong nhóm chống tàu ngầm của hải quân Mỹ. Tại đây, ông đã đưa ra những phân tích về độ sâu của việc nổ bom nhằm nâng cao hiệu quả tấn công vào các tàu ngầm quân sự của Đức. Sau đó, ông chuyển sang châu Âu và châu Á để giúp những máy bay ném bom B-29 sử dụng radar. Brattain cũng chuyển tới Washington để nghiên cứu các công nghệ phát hiện tàu ngầm cho hải quân, trong đó tập trung chủ yếu vào những thiết bị từ tính dùng cho máy bay.

Đội nghiên cứu chất rắn

Trong thời gian Shockley và Brattain vắng mặt, chiến tranh đã làm biến đổi Bell Labs hoàn toàn. Nó trở thành một phần trong mối quan hệ kiềng ba chân được hình thành giữa chính phủ, các trường đại học nghiên cứu và lĩnh vực tư nhân. Nhà sử học Jon Gertner nhận xét: “Vài năm đầu tiên sau trận chiến Trân Châu Cảng, Bell Labs đảm nhận gần 1.000 dự án khác nhau cho quân đội – bao gồm mọi thứ, từ những bộ liên lạc vô tuyến cho xe tăng tới những hệ thống thông tin liên lạc cho các phi công đeo mặt nạ oxi và những thiết bị mã hóa để xáo trộn những thông điệp bí mật.” Số lượng nhân viên ở Bell Labs tăng gấp đôi, lên tới 9.000 người.

Khi trụ sở chính ở Manhattan đã trở nên quá chật chội, phần lớn Bell Labs được chuyển đến một khu vực rộng 81 héc-ta với địa hình không bằng phẳng ở Murray Hill, New Jersey. Mervin Kelly và các đồng nghiệp của ông muốn ngôi nhà mới của họ phải mang không khí của một khuôn viên học thuật, nhưng không có sự cô lập các lĩnh vực khác nhau trong những tòa nhà khác nhau. Họ biết rằng sáng tạo đến từ các cuộc chạm trán tình cờ. Một lãnh đạo của Bell Labs viết: “Tất cả các tòa nhà đều được kết nối với nhau theo hướng tránh sự phân định địa giới cố định giữa các phòng ban và khuyến khích sự trao đổi tự do cũng như mối liên hệ gần gũi giữa họ.” Các hành lang ở đây rất dài, còn hơn cả chiều dài của hai sân bóng đá, và được thiết kế với mục đích thúc đẩy những cuộc gặp ngẫu nhiên giữa những người có những tài năng và chuyên môn khác nhau – đây là chiến lược đã được Steve Jobs bắt chước khi thiết kế trụ sở mới của Apple 70 năm sau đó. Bất cứ ai đi quanh Bell Labs cũng sẽ bị oanh tạc bởi vô số các ý tưởng ngẫu nhiên, và họ hấp thụ chúng như pin mặt trời hấp thụ ánh sáng vậy. Claude Shannon, một nhà lý thuyết thông tin lập dị, thỉnh thoảng đi chiếc xe đạp một bánh qua các hành lang lát gạch đá mài màu đỏ, vừa đạp xe vừa tung hứng ba quả bóng và gật đầu chào các đồng nghiệp. Đó là một hình ảnh ẩn dụ kỳ quặc cho bầu không khí sôi động, tung hứng giữa nhiều nhiệm vụ khác nhau ở đây.

Tháng 11 năm 1941, Brattain viết ghi chú cuối cùng của mình vào cuốn sổ tay số 18194 trước khi rời Bell Labs ở Manhattan để lên đường phục vụ quân ngũ. Gần bốn năm sau, ông lấy lại chính cuốn sổ đó tại phòng thí nghiệm mới của mình ở Murray Hill và bắt đầu lại với ghi chú: “Chiến tranh đã kết thúc.” Kelly cử ông và Shockley tham gia vào một nhóm nghiên cứu được thành lập với mục đích “tìm kiếm một phương pháp tiếp cận thống nhất cho các công trình lý thuyết và thực nghiệm trong lĩnh vực chất rắn.” Sứ mệnh của nhóm nghiên cứu này cũng tương tự như sứ mệnh của họ trước khi chiến tranh nổ ra: chế tạo thiết bị sử dụng các chất bán dẫn thay thế cho đèn chân không.

Khi Kelly gửi bản danh sách những người trong nhóm nghiên cứu chất rắn, Brattain đã ngạc nhiên khi trong đó không có nhân vật bất tài nào. Ông kể lại rằng ông đã thốt lên: “Ái chà! Không có một tên khốn nào trong nhóm này”, nhưng sau đó ông dừng lại và lo lắng: “Biết đâu tôi chính là tên khốn của nhóm.” Sau này, ông khẳng định: “Đó có lẽ là một trong những nhóm nghiên cứu vĩ đại nhất từng được quy tụ lại.”

Shockley là nhà lý thuyết chính, nhưng do ông còn đảm nhiệm vai trò giám sát nhóm (ông làm việc ở tầng khác), nên họ quyết định bổ sung thêm một nhà lý thuyết nữa. Họ chọn John Bardeen, một chuyên gia về thuyết lượng tử có giọng nói nhỏ nhẹ. Vốn là một thần đồng từng học vượt ba lớp ở trường phổ thông, Bardeen đã viết luận án Tiến sĩ dưới sự hướng dẫn của Eugene Wigner ở Đại học Princeton, và trong khoảng thời gian phục vụ quân ngũ ở Phòng Thí nghiệm Quân nhu Hải quân, ông từng thảo luận về thiết kế ngư lôi với Einstein. Ông là một trong những chuyên gia hàng đầu thế giới trong việc sử dụng thuyết lượng tử để tìm hiểu cách thức dẫn điện của vật liệu, và theo những đồng nghiệp của ông thì ông có “khả năng thiên bẩm trong việc dễ dàng cộng tác với cả các nhà thực nghiệm cũng như các nhà lý thuyết”. Ban đầu, Bardeen không có phòng làm việc riêng, vì thế ông chuyển tới làm việc trong phòng thí nghiệm của Brattain. Đó là một hành động thông minh một lần nữa chứng tỏ rằng năng lượng sáng tạo được sinh ra từ sự gần gũi về mặt không gian. Khi ngồi lại cùng nhau, cặp đôi lý thuyết-thực nghiệm này có thể trực tiếp trao đổi ý tưởng với nhau hàng giờ đồng hồ liền.

Khác với Brattain hoạt ngôn và có tài ăn nói, Bardeen lại kiệm lời tới mức bị đặt cho biệt danh là “John thì thầm”. Để nghe được những lời nói như thì thầm của ông, người ta phải ngả người về phía trước, nhưng sau khi nghe xong, họ sẽ biết rằng nỗ lực đó là xứng đáng. Ông cũng là người trầm tư và thận trọng, không giống như Shockley lúc nào cũng nhanh tay nhanh chân và thường đưa ra những giả thiết và khẳng định một cách bột phát.

Những ý tưởng thấu đáo của họ nảy sinh từ những cuộc trao đổi với nhau. Bardeen cho biết: “Sự hợp tác chặt chẽ giữa các nhà thực nghiệm và những nhà lý thuyết trải dài xuyên suốt tất cả các giai đoạn của cuộc nghiên cứu, từ giai đoạn lên ý tưởng thí nghiệm cho đến giai đoạn phân tích kết quả.” Những cuộc họp ngẫu hứng giữa họ, vốn thường do Shockley chủ trì, diễn ra hầu như hằng ngày và là sự minh họa tiêu biểu cho sự sáng tạo tập thể. Brattain cho biết: “Chúng tôi họp để bàn về những bước đi quan trọng mà không cần lên lịch trình trước. Trong những cuộc thảo luận nhóm như thế này, nhiều người trong chúng tôi đã nảy sinh ra ý tưởng mới, và nhận xét của người này có thể khơi gợi ý tưởng cho người khác.”

Những cuộc họp như thế được gọi là “những phiên họp bảng đen” hay “những cuộc nói chuyện cùng phấn”, vì Shockley thường đứng nói, tay cầm phấn và viết ra các ý tưởng. Brattain, với tác phong thô vụng, thường đi đi lại lại ở cuối phòng và thi thoảng hét to lên để phản đối một số gợi ý của Shockley, đôi khi ông còn cá cược một đô-la rằng những đề xuất đó sẽ không tiến hành được. Shockley thì không thích bị thua cuộc. Brattain kể lại: “Cuối cùng, tôi phát hiện ra rằng ông ấy rất bực mình khi một lần nọ ông trả cho tôi bằng 10 đồng xu một hào.” Không dừng lại ở công việc, họ còn có những chuyến đi chơi cùng nhau. Hai người thường rủ nhau chơi golf, đi uống bia ở một quán ăn có tên Snuffy’s và cùng rủ vợ của họ chơi bài bridge.

Bóng bán dẫn

Với nhóm nghiên cứu mới ở Bell Labs, Shockley khởi động lại lý thuyết về một chất rắn thay thế cho đèn chân không mà ông từng cân nhắc năm năm trước đó. Shockley cho rằng nếu đặt một điện trường mạnh ngay bên cạnh một tấm vật liệu bán dẫn thì trường điện đó sẽ hút một số electron về phía bề mặt tấm vật liệu và cho phép một dòng điện chạy qua tấm vật liệu đó. Điều này có tiềm năng cho phép chất bán dẫn sử dụng một tín hiệu rất nhỏ để điều khiển một tín hiệu lớn hơn nhiều. Một dòng điện công suất rất thấp có thể cung cấp đầu vào và điều khiển (hay bật và tắt) một dòng điện ra có công suất cao hơn rất nhiều. Vì thế, chất bán dẫn đó có thể được dùng như một bộ khuếch đại hay một công tắc đóng-mở giống như đèn chân không vậy.

“Hiệu ứng trường” này có một vấn đề nhỏ: khi Shockley kiểm nghiệm lý thuyết trên (nhóm nghiên cứu nạp 1.000 vôn cho một tấm kim loại và đặt nó cách bề mặt một chất bán dẫn chỉ một milimet), nó đã không hoạt động. Ông viết trong sổ tay thí nghiệm: “Không quan sát thấy sự thay đổi nào trong dòng điện.” Về sau, ông nhận xét rằng điều đó “khá là bí ẩn”.

Việc tìm hiểu lý do thất bại của một lý thuyết có thể dẫn tới một lý thuyết tốt hơn, vì vậy Shockley nhờ Bardeen cùng đi tìm lời giải thích. Hai người đã dành hàng giờ để thảo luận về cái được gọi là “những trạng thái bề mặt”, tức những thuộc tính điện tử và sự mô tả của cơ học lượng tử về các lớp nguyên tử gần với bề mặt vật liệu nhất. Sau năm tháng, Bardeen đã có kiến giải riêng của mình. Ông đi về phía chiếc bảng đen đặt ở nơi làm việc chung với Brattain và bắt đầu viết.

Bardeen nhận ra rằng khi một chất bán dẫn được nạp điện, các electron bị giữ lại trên bề mặt của nó. Chúng không thể chuyển động tự do. Những electron này sẽ tạo thành một tấm chắn, và một điện trường dù mạnh và chỉ cách một milimet cũng không thể xuyên qua hàng rào này. Ông ghi chú: “Các electron bổ sung này bị giữ lại và nằm im trong các trạng thái bề mặt. Tóm lại, các trạng thái bề mặt bảo vệ phần bên trong của chất bán dẫn trước tác động của tấm điều khiển tích điện dương.”

Lúc này, nhóm nghiên cứu lại có một sứ mệnh mới: tìm cách phá vỡ lá chắn hình thành trên bề mặt các chất bán dẫn. Shockley giải thích: “Chúng tôi tập trung vào các thí nghiệm mới liên quan đến các trạng thái bề mặt của Bardeen.” Họ sẽ phải chọc thủng hàng rào này để khiến cho chất bán dẫn có thể điều chỉnh, bật tắt và khuếch đại dòng điện.

Công việc tiến triển chậm chạp hết cả năm tiếp theo, nhưng đến tháng 11 năm 1947, một loạt các đột phá mới diễn ra đến nỗi người ta gọi đây là “Tháng Phép màu”. Bardeen dựa trên lý thuyết về “hiệu ứng quang điện” rằng khi chiếu ánh sáng lên hai vật liệu khác nhau được đặt tiếp xúc với nhau sẽ tạo ra một điện áp. Ông phỏng đoán rằng quá trình này có thể loại một số electron đang tạo thành lá chắn. Cùng với Bardeen, Brattain đã nghĩ ra những thí nghiệm khéo léo để thử nghiệm các phương pháp thực hiện được điều này.

Sau một thời gian, dường như thần may mắn đã đứng về phía họ. Brattain thực hiện một số thí nghiệm trong một bình cách nhiệt để ông có thể thay đổi nhiệt độ. Nhưng sự ngưng tụ trên silicon khiến các dụng cụ đo liên tục bị bẩn. Cách tốt nhất để giải quyết vấn đề này là đặt toàn bộ dụng cụ vào trong một môi trường chân không, nhưng điều này lại đòi hỏi rất nhiều công đoạn. Brattain thừa nhận: “Tôi thực sự là một nhà vật lý lười biếng. Vì vậy, tôi nảy ra ý tưởng ngâm hệ thống vào một dung dịch chất điện môi.” Ông đổ đầy nước vào bình cách nhiệt, và hóa ra đây lại là một cách đơn giản giúp tránh vấn đề ngưng tụ. Vào ngày 17 tháng 11, ông và Bardeen thử nghiệm phương pháp này và đạt hiệu quả mỹ mãn.

Hôm đó là thứ Hai. Trong suốt cả tuần đó, họ nghĩ ra hàng loạt các ý tưởng về lý thuyết và thực nghiệm. Đến thứ Sáu, Bardeen chợt nghĩ ra một cách để không cần phải ngâm dụng cụ thí nghiệm vào nước. Ông đề xuất phương án chỉ dùng một giọt nước, hay một chút gel, ngay tại chỗ đầu nhọn của kim loại đâm xuống mảnh silicon. Brattain hào hứng đáp lại: ”Tuyệt lắm, John. Hãy cùng làm thôi!” Có một khó khăn là đầu kim loại không được tiếp xúc với giọt nước, nhưng vốn là người lanh lợi, có tài ứng biến, Brattain đã giải quyết vấn đề đó bằng một ít sáp dán. Ông tìm một tấm silicon tốt, nhỏ một giọt nước lên đó, phủ sáp ong lên một mảnh dây điện để cách điện cho nó và đưa sợi dây điện xuyên qua giọt nước vào tấm silicon và đạt được hiệu quả mong đợi. Cách làm này có thể khuếch đại dòng điện, ít nhất là một chút. Từ mẹo “tiếp điểm” này, bóng bán dẫn ra đời.

Buổi sáng hôm sau, Bardeen tới phòng làm việc ghi lại kết quả vào sổ tay. Ông kết luận: “Những thí nghiệm này chứng minh một cách rõ ràng rằng có thể đưa một bản điện cực hoặc lưới điện vào kiểm soát dòng điện trong một chất bán dẫn.” Thậm chí ông còn đến văn phòng vào Chủ nhật, ngày mà ông thường dành để chơi golf. Họ quyết định đã đến lúc nên gọi cho Shockley, vốn nhiều tháng nay vẫn bù đầu với những công việc khác. Trong hai tuần tiếp theo, Shockley tới và đưa ra những gợi ý, nhưng ông chủ yếu để bộ đôi năng động này khẩn trương xúc tiến công việc.

Ngồi cạnh nhau trên băng ghế trong phòng thí nghiệm của Brattain, Bardeen điềm đạm đưa ra các ý tưởng và Brattain sẽ hào hứng thử nghiệm chúng. Đôi khi Bardeen cũng viết vào sổ tay của Brattain trong khi đang tiến hành các thí nghiệm. Lễ Tạ ơn trôi qua mà không ai để ý vì họ mải thử nghiệm với các thiết kế khác nhau: dùng nguyên tố germanium thay cho nguyên tố silicon, sơn thay cho sáp và dùng vàng làm tiếp điểm.

Thông thường, Bardeen là người đề xuất lý thuyết còn Brattain tiến hành thử nghiệm, tuy nhiên cũng có khi quá trình này đảo ngược lại: các kết quả bất ngờ lại tạo ra những lý thuyết mới. Trong một thí nghiệm với germanium, dòng điện chạy theo hướng ngược lại so với dự đoán của họ, nhưng nó lại được khuếch đại bằng một hệ số hơn 300, lớn hơn rất nhiều so với các kết quả đạt được trước đây. Vậy là rốt cuộc, họ đã thực hiện một trò đùa cũ của giới vật lý: họ biết rằng phương pháp này hoạt động trên thực tế, nhưng liệu họ có thể khiến nó hoạt động trên lý thuyết hay không? Bardeen nhanh chóng tìm ra biện pháp thực hiện. Ông nhận thấy điện áp âm đẩy các electron đi, khiến gia tăng “các hố electron” (một hiện tượng xảy ra khi không có eclectron nào ở vị trí nó từng tồn tại). Những hố này sẽ hút dòng chảy của các electron.

Lại nảy sinh vấn đề khác: phương pháp mới này không khuếch đại các tần số cao hơn, ví dụ như các âm thanh nghe được. Tức là phương pháp này sẽ vô dụng đối với điện thoại. Bardeen đặt ra giả thiết rằng giọt nước hay giọt dung dịch điện phân làm cho mọi thứ trở nên chậm hơn. Vì vậy, ông nghĩ ra một vài phương án khác, trong đó có phương án dùng một đầu dây gắn germanium, đặt ở một khoảng cách rất gần một tấm vàng mỏng đang tạo ra điện trường. Cách làm này có thể khuếch đại điện áp, ít nhất là một chút, và vẫn áp dụng được với các tần số cao hơn. Một lần nữa, Bardeen là người đưa ra lý thuyết mang lại những kết quả may mắn: “Thí nghiệm cho thấy các lỗ hổng đã chảy vào bề mặt germanium từ miếng vàng.”

Giống như một cặp song ca ngồi cạnh nhau bên chiếc đàn piano biểu diễn một nhạc phẩm theo hình thức hỏi-đáp, Bardeen và Brattain tiếp tục công việc sáng tạo mang tính cộng tác của họ. Họ nhận thấy cách tốt nhất để tăng độ khuếch đại là đặt hai tiếp điểm gắn germanium ở thật gần nhau. Bardeen tính toán rằng khoảng cách giữa chúng nên nhỏ hơn 2/1.000 của một inch. Đó là một thách thức, thậm chí đối với cả Brattain. Nhưng ông đã nghĩ ra một phương pháp khôn ngoan: gắn một lá vàng lên một cái nêm nhựa trông giống đầu mũi tên, sau đó dùng lưỡi dao lam rạch một khe mỏng trong lá vàng ở đầu nêm để tạo ra hai tiếp điểm vàng gần nhau. Brattain thuật lại chi tiết: “Đó là tất cả những gì tôi làm. Tôi cẩn thận dùng dao lam rạch cho tới khi mạch mở ra, đặt nó lên một lò xo rồi đặt xuống trên cùng một mảnh germanium.”

Vào buổi chiều thứ Ba ngày 16 tháng 12 năm 1947, khi Brattain và Bardeen đang thử nghiệm phương pháp này thì một điều kỳ diệu xảy ra: thiết bị này hoạt động. Brattain kể lại: “Tôi nhận thấy nếu lắc nó vừa đúng thì tôi sẽ có một chiếc máy khuếch đại với độ khuếch đại là 100 lần, trong dải âm tần.” Chiều hôm đó, trên đường về nhà, Brattain liến thoắng kể với những người ngồi cùng xe rằng ông vừa mới thực hiện “thí nghiệm quan trọng nhất trong cuộc đời tôi”. Sau đó, ông bắt họ phải thề không được tiết lộ bất cứ điều gì. Bardeen thì vẫn rất kiệm lời như thường lệ. Tuy nhiên, khi về đến nhà, ông đã làm một việc bất thường: kể cho vợ nghe điều đã xảy ra tại nơi làm việc. Thực ra, câu chuyện này chỉ gói gọn trong một câu nói. Khi vợ đang gọt cà rốt ở bồn rửa bát, ông lầm bầm nói khẽ: “Hôm nay bọn anh đã có một phát hiện quan trọng.”

Thực ra, bóng bán dẫn là một trong những khám phá quan trọng nhất của thế kỷ XX. Nó ra đời từ sự cộng tác giữa một nhà lý thuyết và một nhà thực nghiệm làm việc sát bên nhau trong một mối quan hệ cộng sinh, trực tiếp chia sẻ với nhau các lý thuyết và kết quả trong thời gian thực. Bóng bán dẫn cũng ra đời từ việc bộ đôi này được ở trong một môi trường mà họ có thể thả bộ dọc một hành lang dài để rồi tình cờ gặp được những chuyên gia có thể thao tác với tạp chất trong germanium, hoặc được tham gia vào một nhóm nghiên cứu gồm những người có thể đưa ra những lý giải về mặt cơ học lượng tử cho các trạng thái bề mặt, hay ngồi trong một quán cà phê với các kỹ sư thông thạo mọi thủ thuật truyền tải tín hiệu điện thoại qua khoảng cách xa.

Vào thứ Ba tuần sau đó, ngày 23 tháng 12, Shockley tổ chức một buổi giới thiệu phát hiện này cho các thành viên còn lại trong nhóm nghiên cứu chất bán dẫn và một số giám sát viên của Bell Labs. Các vị lãnh đạo đeo tai nghe và lần lượt nói vào micro để đích thân họ có thể nghe thấy giọng nói của mình được khuếch đại như thế nào với một thiết bị dùng chất rắn đơn giản. Lẽ ra đó phải là khoảnh khắc tương tự như khoảnh khắc Alexander Graham Bell thốt ra những lời nói đầu tiên trên điện thoại, nhưng về sau không ai nhớ được chính xác những lời đã được nói vào thiết bị đó trong buổi chiều trọng đại ấy. Thay vào đó, sự kiện này được ghi vào lịch sử qua các ghi chú nhạt nhòa trong những cuốn sổ tay thí nghiệm. Brattain viết: “Khi bật và tắt thiết bị này, có thể khuếch đại cường độ giọng nói một cách rõ rệt.” Mục ghi chú của Bardeen thậm chí còn mang giọng điệu dửng dưng hơn nữa: “Điện áp được khuếch đại bằng cách sử dụng hai điện cực vàng trên một bề mặt germanium được chuẩn bị riêng cho mục đích này.”

Nghệ thuật cạnh tranh của Shockley

Shockley ký vào ghi chú lịch sử trong sổ tay của Bardeen với tư cách người làm chứng, còn bản thân ông không viết ghi chú nào vào hôm đó. Rõ ràng, ông đang đứng ngồi không yên. Lẽ ra phải cảm thấy tự hào vì thành công mà nhóm nghiên cứu của mình đã đạt được, trong ông lại trỗi dậy sự thôi thúc cạnh tranh mãnh liệt và tiêu cực. Sau này ông thừa nhận: “Các cảm xúc của tôi đôi khi rất mâu thuẫn. Vì không nằm trong số các nhà phát minh đó nên niềm phấn chấn của tôi đối với thành công của cả nhóm đã phần nào giảm xuống. Tôi bất mãn vì những nỗ lực bắt đầu từ tám năm trước đó của mình đã không mang lại một đóng góp cá nhân quan trọng nào cho phát minh.” Những con quỷ ngày càng dày vò linh hồn ông. Ông sẽ không bao giờ làm bạn với Bardeen và Brattain được nữa. Thay vào đó, ông lao vào làm việc một cách hối hả để tranh nhận công lao ngang bằng với họ trong phát minh này và tự mình tạo ra một phiên bản còn tốt hơn nữa.

Sau Giáng sinh không lâu, Shockley đi tàu đến Chicago tham dự hai buổi hội thảo, nhưng ông dành phần lớn thời gian của mình trong phòng khách sạn Bismarck để ngẫm nghĩ cách điều chỉnh phương pháp chế tạo ra thiết bị trên. Vào đêm giao thừa, khi những vị khách tham dự tiệc chiêu đãi đang nhảy múa trong phòng khiêu vũ ở tầng dưới, ông ngồi viết bảy trang ghi chú trên giấy kẻ ô. Khi thức dậy vào buổi sáng đầu tiên của năm mới 1948, ông viết thêm 13 trang nữa rồi gửi qua đường hàng không cho một đồng nghiệp ở Bell Labs. Người này đã dán chúng vào sổ tay thí nghiệm của Shockley và yêu cầu Bardeen ký tên làm chứng.

Lúc này, Mervin Kelly đã yêu cầu một luật sư của Bell Labs gấp rút soạn thảo đơn xin cấp bằng sáng chế cho thiết bị mới. Đây không phải bang Iowa, nơi không có sẵn nguồn nhân lực để xử lý một nhiệm vụ như thế. Khi Shockley trở về từ Chicago, ông phát hiện ra rằng Bardeen và Brattain đã được hội ý với luật sư nên rất thất vọng. Ông gọi riêng từng người đến phòng làm việc của mình và giải thích lý do tại sao ông mới là người được nhận công lao chính – thậm chí là duy nhất. Brattain kể lại: “Ông ta nghĩ rằng mình có thể viết đơn xin cấp bằng sáng chế cho tất cả chỗ đó, bắt đầu từ hiệu ứng trường.” Bardeen vẫn im lặng như thường lệ, nhưng sau khi cuộc gặp kết thúc, ông không khỏi chua chát càu nhàu. Còn Brattain thì vẫn trực tính theo thói quen, ông hét lên: “Chết tiệt, Shockley! Trong việc này có đủ vinh quang dành cho tất cả mọi người.”

Shockley đã thúc ép các luật sư của Bell Labs nộp đơn xin cấp bằng sáng chế với phạm vi rất rộng dựa trên những ý tưởng đầu tiên của ông về tác động của hiệu ứng trường đến dòng điện trong chất bán dẫn. Nhưng trong quá trình tìm hiểu, các luật sư phát hiện ra rằng một bằng sáng chế đã được cấp vào năm 1930 cho Julius Lilienfeld, một nhà vật lý ít người biết đến. Ông này đã đề xuất về một thiết bị sử dụng hiệu ứng trường (nhưng chưa bao giờ chế tạo hoặc hiểu được thiết bị đó). Vì vậy, họ quyết định xin cấp bằng sáng chế cho một phát minh thuộc phạm vi hẹp hơn về phương pháp tiếp điểm để chế tạo thiết bị bán dẫn, và trên tờ đơn đó chỉ ghi tên Bardeen và Brattain. Các luật sư đã phỏng vấn riêng từng người, và cả hai đều nói rằng đó là một nỗ lực chung, trong đó mỗi người đều đóng góp như nhau. Shockley rất tức giận vì ông đã bị loại khỏi một trong những đơn xin cấp bằng sáng chế quan trọng nhất. Các lãnh đạo Bell Labs đã cố gắng che giấu mối bất hòa này bằng việc yêu cầu tất cả các bức ảnh công khai và các thông cáo báo chí đều phải có sự hiện diện của cả ba người.

Trong vài tuần sau đó, Shockley trở nên mất bình tĩnh đến mức ông gặp chứng khó ngủ. “Ý chí tư duy” của ông – theo cách ông dùng từ – bị chi phối bởi “động cơ phải đóng một vai trò cá nhân quan trọng, chứ không phải là vai trò quản lý trong một sự phát triển có tiềm năng khổng lồ.” Vào ban đêm, ông thường đi đi lại lại, ngẫm nghĩ về những phương pháp tốt hơn để chế tạo ra thiết bị này. Vào sáng sớm ngày 23 tháng 1 năm 1948, một tháng sau sự kiện ra mắt phát minh của Bardeen-Brattain, Shockley tỉnh dậy với một ý tưởng kết nối những suy nghĩ của ông trong chuyến đi tới Chicago. Ông ngồi xuống bàn ăn và bắt đầu viết hăng say.

Ý tưởng của Shockley là phương pháp chế tạo một bộ khuếch đại bán dẫn chắc chắn hơn so với thiết bị của Bardeen và Brattain. Thay vì ép các tiếp điểm vàng vào một tấm germanium, Shockley đã nghĩ đến một phương pháp “tiếp giáp” đơn giản hơn, giống như một chiếc bánh sandwich. Phần đầu và đáy của thiết bị này sẽ là hai lớp germanium trộn tạp chất để chúng có một lượng dư các electron, và xen giữa hai lớp này là một lát mỏng germanium có các lỗ hổng, hay thiếu electron. Những lớp có dư electron được gọi là germanium “loại n” (n là viết tắt cho từ negative, tức điện tích âm), còn lớp thiếu electron hay có những lỗ hổng electron được gọi là germanium “loại p” (p là viết tắt cho từ positive, tức điện tích dương). Mỗi lớp sẽ được gắn với một dây kim loại để điều chỉnh điện áp. Lớp giữa sẽ là một hàng rào tùy chỉnh, phụ thuộc vào điện áp, hàng rào này sẽ điều tiết dòng electron chạy giữa lớp trên và lớp dưới. Shockley viết rằng việc đưa một điện áp dương nhỏ vào hàng rào này sẽ “làm tăng dòng chảy electron qua hàng rào theo cấp số mũ”. Điện tích bên trong lớp loại p càng mạnh thì nó càng hút thêm nhiều electron từ một lớp loại n bên ngoài sang lớp bên kia. Nói cách khác, nó có thể khuếch đại hay ngắt dòng điện chạy qua chất bán dẫn và nó có thể làm việc đó chỉ trong phần tỉ của một giây.

Shockley viết một vài ghi chú trong sổ thí nghiệm của mình, nhưng ông giữ bí mật về ý tưởng này trong gần một tháng. Về sau, ông thừa nhận: “Tôi có ham muốn cạnh tranh mãnh liệt, muốn tự mình có những phát minh quan trọng về bóng bán dẫn.” Ông không nói gì với các đồng nghiệp cho tới giữa tháng 2, khi mọi người tham dự buổi thuyết trình của một nhà khoa học ở Bell Labs về một số công trình liên quan. Shockley nhớ rằng lúc ấy ông đã “giật mình” khi nhà khoa học đó trình bày một số phát hiện hỗ trợ cho cơ sở lý thuyết về một thiết bị tiếp giáp, và ông nhận ra rằng một vài khán giả có mặt ở đó, rất có thể là Bardeen, sẽ thực hiện các bước suy luận logic tiếp theo. Ông khẳng định: “Từ thời điểm đó trở đi, ý tưởng sử dụng các tiếp giáp p-n thay cho tiếp điểm kim loại sẽ chỉ còn là một bước đi nhỏ và họ sẽ nghĩ ra bóng bán dẫn tiếp giáp.” Vì vậy, trước khi Bardeen hay bất kỳ ai khác kịp đề xuất một thiết bị như thế, Shockley đã nhảy lên giành lấy bục phát biểu và tiết lộ về bản thiết kế mà ông đang tiến hành. Sau này, ông viết: “Tôi không muốn bị bỏ lại phía sau trong phát minh này.”

Cả Bardeen và Brattain đều sửng sốt. Họ thất vọng khi biết Shockley đã giữ bí mật về ý tưởng mới của mình, vì như vậy là vi phạm quy tắc chia sẻ, một nét văn hóa của Bell Labs. Tuy vậy, họ không khỏi bị ấn tượng trước sự hiệu quả đơn giản trong phương pháp tiếp cận của Shockley.

Sau khi nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho cả hai phương pháp trên, các lãnh đạo cao cấp ở Bell Labs quyết định đã đến lúc đưa thiết bị mới ra mắt công chúng. Nhưng trước tiên, họ cần một cái tên cho thiết bị đó. Trong nội bộ, nó được gọi là “triode bán dẫn” và “bộ khuếch đại trạng thái bề mặt”, nhưng những cái tên này chưa xứng với một phát minh mà họ tin tưởng (một cách đúng đắn) rằng sẽ cách mạng hóa cả thế giới. Một hôm, một đồng nghiệp tên là John Pierce tới phòng làm việc của Brattain. Không chỉ là một kỹ sư giỏi, ông này còn là một người văn hay chữ tốt, thường viết truyện khoa học giả tưởng với bút danh J.J. Coupling. Ông hay nói những câu châm biếm, trong đó có những câu như “Tạo hóa ghê tởm đèn chân không” và “Sau khi tăng trưởng một cách hoang dại trong nhiều năm, lĩnh vực điện toán dường như sắp đạt tới giai đoạn phôi thai của mình.” Nhìn thấy ông, Brattain hồ hởi nói: “Anh chính là người tôi muốn gặp.” Ông hỏi về việc đặt tên cho thiết bị mới và chỉ sau ít phút, Pierce đã đưa ra một gợi ý. Vì thiết bị này có tính chất của điện trở truyền (transresistance) và nó cũng nên có một cái tên tương tự với những thiết bị như điện trở nhiệt (thermistor) và biến trở (varistor), do đó Pierce đề xuất tên transistor (bóng bán dẫn). Brattain reo lên: “Chính là nó!” Quá trình đặt tên vẫn phải trải qua một cuộc bỏ phiếu chính thức của tất cả các kỹ sư khác, nhưng từ transistor đã dễ dàng giành thắng lợi trước năm cái tên đề cử khác.

Vào ngày 30 tháng 6 năm 1948, báo giới tập trung tại hội trường của Bell Labs trong tòa nhà cũ ở West Street, Manhattan. Sự kiện này giới thiệu Shockley, Bardeen và Brattain như một nhóm, người chủ trì sự kiện là Giám đốc Nghiên cứu Ralph Bown trong bộ comple màu sẫm và chiếc cà-vạt sặc sỡ. Ông nhấn mạnh rằng phát minh này xuất phát từ sự kết hợp giữa tinh thần làm việc tập thể và tài năng cá nhân: “Nghiên cứu khoa học đang ngày càng được công nhận là một hoạt động nhóm… Điều mà chúng tôi mang đến cho các bạn ngày hôm nay là một ví dụ tiêu biểu về tinh thần đồng đội, về sự đóng góp cá nhân xuất sắc, và về giá trị của nghiên cứu cơ bản trong nền tảng công nghiệp.” Phát biểu này đã mô tả chính xác hỗn hợp vốn đã trở thành công thức cho sự sáng tạo trong thời đại kỹ thuật số.

Tờ New York Times đặt tin viết về sự kiện này ở tận trang 46, tin cuối cùng trong mục “Tin tức phát thanh”, sau một thông báo về chương trình hòa tấu đàn organ sắp phát sóng. Nhưng tờ Time lại biến nó trở thành bài tiêu điểm trong chuyên mục khoa học với tiêu đề “Tế bào não nhỏ bé”. Bell Labs áp đặt một quy tắc, yêu cầu phải có sự hiện diện của Shockley trong tất cả các bức ảnh công khai cùng với Bardeen và Brattain. Bức ảnh nổi tiếng nhất ghi lại hình ảnh ba người ở trong phòng thí nghiệm của Brattain. Ngay khi người ta sắp bấm máy, Shockley liền ngồi vào ghế của Brattain như thể đó là bàn làm việc và kính hiển vi của mình, và vì thế ông trở thành tâm điểm của bức ảnh. Nhiều năm sau đó, Bardeen nói về nỗi buồn dai dẳng của Brattain và sự bất mãn của ông đối với Shockley như sau: “Chà, Walter rất ghét bức ảnh này… Đó là thiết bị của Walter và cuộc thí nghiệm của chúng tôi. Bill chẳng liên quan gì đến nó cả.”

Radio bán dẫn

Bell Labs là cái nôi của các phát minh. Ngoài bóng bán dẫn, họ còn đi tiên phong trong mạch máy vi tính, công nghệ laser và điện thoại di động. Tuy nhiên, họ lại không làm tốt khâu khai thác các phát minh của mình. Là thành tố của một công ty được kiểm soát chặt chẽ và có độc quyền trên hầu hết các dịch vụ điện thoại, Bell Labs không mong mỏi có thêm các sản phẩm mới, và về mặt pháp lý, họ cũng bị hạn chế trong việc tận dụng ưu thế độc quyền của mình để tham gia vào các thị trường khác. Để ngăn chặn những lời chỉ trích từ công luận và các hoạt động chống độc quyền, họ đã tự nguyện cấp giấy phép sử dụng bằng sáng chế của mình cho các công ty khác. Đối với bóng bán dẫn, họ đặt ra mức phí rất thấp, 25.000 đô-la, đối với bất kỳ công ty nào muốn sản xuất chúng, và thậm chí còn tổ chức các buổi hội nghị chuyên đề để giải thích kỹ thuật sản xuất.

Mặc dù đã có những chính sách rất dễ dãi như thế, song một công ty mới thành lập vẫn gặp khó khăn khi xin giấy phép: Một công ty khai thác dầu ở Dallas đã tái định hướng kinh doanh và đổi tên thành công ty Texas Instruments. Pat Haggerty – Phó Chủ tịch, người sau này sẽ tiếp quản công ty, từng phục vụ trong Văn phòng Hàng không học của hải quân và ông này tin rằng điện tử sẽ làm thay đổi gần như mọi khía cạnh của cuộc sống. Khi nghe nói về bóng bán dẫn, ông quyết tâm để Texas Instruments tìm cách khai thác chúng. Khác với nhiều công ty có lịch sử thành lập lâu đời, công ty non trẻ này đủ dũng cảm để tái sáng tạo chính mình. Nhưng theo lời Haggerty thuật lại thì những người ở Bell Labs lại “tỏ rõ ý cười cợt trước lời thuyết phục mạnh dạn của chúng tôi rằng chúng tôi có thể phát triển năng lực để cạnh tranh trong lĩnh vực này”. Chí ít là ban đầu, Bell Labs đã từ chối bán giấy phép cho Texas Instruments vì rằng: “Lĩnh vực này không dành cho các anh. Chúng tôi không nghĩ các anh có thể làm được đâu.”

Mùa xuân năm 1952, cuối cùng Haggerty cũng có thể thuyết phục Bell Labs đồng ý cho Texas Instrument mua giấy phép sản xuất bóng bán dẫn. Ông cũng lôi kéo được Gordon Teal – một nhà nghiên cứu hóa học làm việc tại một trong các hành lang dài ở Bell Labs, gần nhóm nghiên cứu chất bán dẫn – về làm việc cho mình. Teal là một chuyên gia xử lý germanium, nhưng vào thời điểm gia nhập Texas Instuments, ông đã chuyển mối quan tâm sang silicon – một nguyên tố dồi dào hơn và có thể hoạt động tốt hơn ở nhiệt độ cao. Đến tháng 5 năm 1954, ông chế tạo được bóng bán dẫn silicon sử dụng cấu trúc tiếp giáp n-p-n của Shockley.

Phát biểu tại một hội nghị diễn ra trong cùng tháng đó, khi đọc đến cuối bản báo cáo dài 31 trang gần như đã đưa người nghe vào giấc ngủ, Teal đã khiến mọi người sửng sốt khi tuyên bố: “Khác với những gì mà các đồng nghiệp của tôi nói về viễn cảnh ảm đạm của bóng bán dẫn silicon, thật tình cờ, tôi có một vài chiếc trong túi đây.” Tiếp đến, ông nhúng một bóng bán dẫn germanium được kết nối với một máy quay đĩa hát vào một cốc dầu nóng, khiến cho nó bị hỏng; sau đó ông làm điều tương tự đối với một bóng bán dẫn silicon và trong suốt khoảng thời gian đó, bản nhạc Summit Ridge Drive của Artie Shaw vẫn tiếp tục vang lên. Sau này, Teal kể lại: “Trước khi hội nghị kết thúc, đám đông khán giả sửng sốt trước thí nghiệm trên đã tranh nhau xin bản sao của bài nói chuyện mà chúng tôi đã tình cờ mang theo.”

Sự sáng tạo diễn ra theo từng giai đoạn. Trong trường hợp bóng bán dẫn, đầu tiên là phát minh do Shockley, Bardeen và Brattain dẫn đầu. Tiếp theo là quá trình sản xuất do các kỹ sư như Teal khởi xướng. Cuối cùng và cũng không kém phần quan trọng, là các doanh nhân biết tìm cách tạo ra các thị trường mới. Pat Haggerty, ông chủ dũng cảm của Teal, là một trường hợp điển hình minh họa sống động cho giai đoạn thứ ba trong quá trình sáng tạo này.

Giống như Steve Jobs, Haggerty có khả năng vẽ ra một trường bẻ cong hiện thực [44] và dùng nó để thúc đẩy mọi người tiến lên đạt được những điều họ nghĩ là không thể. Vào năm 1954, bóng bán dẫn được bán cho quân đội với giá 16 đô-la một chiếc. Nhưng để thâm nhập vào thị trường người tiêu dùng, Haggerty yêu cầu các kỹ sư của mình phải nghĩ cách chế tạo ra loại bóng bán dẫn có thể bán được với giá dưới 3 đô-la. Và họ đã làm được điều đó. Ông cũng dần trau dồi được một biệt tài giống Jobs (và biệt tài này đã giúp ích cho ông rất nhiều cả khi đó và trong tương lai): tạo ra những thiết bị mà người tiêu dùng còn chưa biết là họ cần đến, nhưng sẽ sớm nhận ra rằng họ không thể thiếu chúng. Trong trường hợp của bóng bán dẫn, Haggerty đã nghĩ ra ý tưởng về một chiếc radio bỏ túi. Khi ông thuyết phục hãng sản xuất radio RCA và các hãng sản xuất radio để bàn khác làm đối tác liên doanh với mình, họ đã chỉ ra (một cách đúng đắn) rằng người tiêu dùng hiện không có nhu cầu mua radio bỏ túi. Nhưng Haggerty hiểu tầm quan trọng của việc tạo ra các thị trường mới thay vì chỉ chạy theo các thị trường cũ. Ông quay sang thuyết phục một công ty nhỏ chuyên sản xuất các bộ khuếch đại ăng-ten cho ti-vi ở thành phố Indianapolis cùng tham gia vào dự án chế tạo một thiết bị mà sau này được gọi là radio Regency TR-1. Tháng 6 năm 1954, Haggerty ký kết hợp đồng và theo phong cách điển hình của mình, ông nhất quyết yêu cầu rằng thiết bị này sẽ phải ra mắt thị trường vào tháng 11 cùng năm. Và điều đó đã trở thành sự thật.

Radio Regency có kích cỡ bằng một hộp đựng thẻ thông tin, sử dụng bốn bóng bán dẫn và được bán với giá 49,95 đô-la. Ban đầu, nó được quảng bá là một thiết bị an ninh, vì lúc này Nga đã chế tạo được bom nguyên tử. Trong bản hướng dẫn sử dụng đầu tiên có lời tuyên bố: “Trong trường hợp bị kẻ thù tấn công, chiếc Regency TR-1 sẽ trở thành một trong những tài sản có giá trị nhất của bạn.” Nhưng Regency nhanh chóng trở thành một sản phẩm được người tiêu dùng thèm muốn và là nỗi ám ảnh của giới thanh thiếu niên. Giống như iPod, vỏ nhựa của nó có bốn màu: đen, trắng ngà, đỏ cam, và xám mây. Chỉ trong vòng một năm, 100.000 chiếc đã được bán ra, khiến nó trở thành một trong những sản phẩm mới phổ biến nhất trong lịch sử.

Đột nhiên, mọi người dân Mỹ đều biết bóng bán dẫn là gì. Thomas Watson Jr. – Chủ tịch hãng IBM, mua 100 chiếc radio Regency cho các lãnh đạo cao cấp của mình và bảo họ nghĩ cách sử dụng bóng bán dẫn cho máy vi tính.

Nhưng có một điều còn quan trọng hơn, radio bán dẫn trở thành ví dụ lớn đầu tiên cho một đề tài mang tính quyết định trong thời đại kỹ thuật số: công nghệ biến các thiết bị trở thành vật dụng cá nhân. Radio không còn là thiết bị sử dụng chung trong phòng khách nữa, nó đã trở thành một thiết bị cá nhân, cho phép bạn có thể nghe loại nhạc yêu thích của mình vào mọi lúc, ở mọi nơi mà bạn muốn, dù rằng đó là loại nhạc mà cha mẹ bạn ngăn cấm.

Thực ra, có một mối quan hệ cộng sinh giữa sự ra đời của radio bán dẫn và sự phát triển của nhạc rock roll. That’s All Right – bản thu âm thương mại đầu tiên của ca sĩ Elvis Presley, được phát hành cùng thời điểm ra mắt radio Regency. Thể loại âm nhạc nổi loạn này đã khiến cho mỗi thiếu niên đều muốn có một chiếc radio. Và cái thực tế rằng những chiếc radio này có thể được mang ra bãi biển hoặc xuống tầng hầm, xa khuất khỏi đôi tai kiểm duyệt và những ngón tay kiểm soát núm điều khiển của các bậc phụ huynh, đã cho phép dòng nhạc này phát triển mạnh mẽ. Walter Brattain – nhà đồng phát minh ra bóng bán dẫn, thường than thở với vẻ nửa đùa nửa thật rằng: “Điều hối tiếc duy nhất của tôi về bóng bán dẫn là nó lại được sử dụng để phụng sự dòng nhạc rock roll.” Roger McGuinn, người sau này trở thành ca sĩ chính của ban nhạc Byrds, được tặng một chiếc radio bán dẫn trong sinh nhật lần thứ 13 vào năm 1955. Ông kể lại: “Tôi đã được nghe Elvis hát. Đó là một thay đổi lớn đối với tôi.”

Những hạt giống đã được gieo để chuẩn bị cho một sự thay đổi trong nhận thức về công nghệ điện tử, đặc biệt là trong giới trẻ. Nó sẽ không còn là lãnh thổ dành riêng cho các tập đoàn lớn và quân đội. Nó cũng có thể trao quyền cho cá nhân, sự tự do cá nhân, sự sáng tạo và thậm chí là một chút tinh thần nổi loạn.

Đốt cháy cả thế giới

Một vấn đề đối với các nhóm nghiên cứu thành công, đặc biệt là những nhóm nhiều nhiệt huyết, là đôi khi họ tan vỡ. Để gắn kết những nhóm như thế này cần đến một tuýp lãnh đạo đặc biệt – vừa biết truyền cảm hứng lại vừa biết bồi dưỡng, biết cạnh tranh nhưng cũng biết hợp tác. Shockley không phải tuýp lãnh đạo như thế, ngược lại thì đúng hơn. Hành động lẳng lặng tự cô lập mình một chỗ để chế tạo bóng bán dẫn tiếp giáp riêng cho thấy ông là người có tinh thần cạnh tranh và giữ bí mật với chính các đồng nghiệp của mình. Một kỹ năng khác của nhà lãnh đạo tài ba là khả năng truyền dẫn một tinh thần đồng đội không xếp bậc vào trong nhóm. Shockley cũng không giỏi trong việc này. Ông là người độc đoán, thường làm nhụt tinh thần của người khác bằng cách bác bỏ các sáng kiến của họ. Brattain và Bardeen đạt được thành tựu lớn vào thời điểm Shockley mới chỉ đưa ra một vài gợi ý nhưng chưa quản lý hay chỉ đạo họ quá sát sao. Sau thời gian đó, ông càng ngày càng trở nên chuyên quyền hơn.

Trong những buổi chơi golf vào cuối tuần, Bardeen và Brattain thường chia sẻ với nhau nỗi thất vọng của mình về Shockley. Một hôm, Brattain quyết định rằng cần phải thông báo chuyện này cho Mervin Kelly, Chủ tịch Bell Labs. Ông hỏi Bardeen: “Anh muốn gọi cho ông ta hay anh muốn tôi gọi?” Không có gì đáng ngạc nhiên, nhiệm vụ này được giao cho Brattain hoạt ngôn.

Một buổi chiều, ông và Kelly ngồi nói chuyện trong căn phòng làm việc lát gỗ ở nhà Kelly, trong vùng ngoại ô Short Hills gần Bell Labs. Brattain kể về những nỗi bất mãn của họ và chỉ ra rằng với tư cách người quản lý và đồng nghiệp, Shockley là người khó chịu như thế nào. Kelly gạt đi những ý kiến phàn nàn đó. “Vậy là cuối cùng, tôi sơ ý buột miệng nói với ông ấy rằng John Bardeen và tôi biết thời điểm Shockley phát minh ra bóng bán dẫn tiếp giáp n-p-n”, Brattain kể lại. Nói cách khác, ông đã để hé một sự đe dọa kín đáo rằng một số ý tưởng trong đơn xin cấp bằng sáng chế cho bóng bán dẫn tiếp giáp mà trong đó Shockley được nêu là nhà phát minh thực ra xuất phát từ các nghiên cứu mà Brattain và Bardeen đã thực hiện. “Kelly nhận ra rằng nếu đứng trên bục nhân chứng trong cuộc chiến tranh chấp bằng sáng chế, cả Bardeen và tôi đều sẽ không nói dối về những gì chúng tôi biết được. Điều này đã khiến thái độ của ông ấy thay đổi hoàn toàn. Và sau đó, vị trí của tôi ở các phòng thí nghiệm trở nên dễ chịu hơn.” Bardeen và Brattain không cần phải báo cáo công việc với Shockley nữa.

Sự dàn xếp mới này vẫn chưa đủ để khiến Bardeen hài lòng. Lúc này, ông không còn tập trung vào các chất bán dẫn nữa mà chuyển sang nghiên cứu lý thuyết siêu dẫn. Bardeen nhận một công việc tại Đại học Illinois. Trong lá đơn xin thôi việc gửi cho Kelly, ông viết: “Những khó khăn của tôi xuất phát từ việc phát minh ra bóng bán dẫn. Trước đó, ở đây đã có một bầu không khí nghiên cứu tuyệt vời… Từ sau phát minh này, Shockley không cho phép bất kỳ ai trong nhóm tiếp tục nghiên cứu vấn đề này. Tóm lại, ông ta đã lợi dụng nhóm chủ yếu để khai thác những ý tưởng riêng cho mình.”

Việc Bardeen xin thôi việc và những lời than phiền của Brattain đã ảnh hưởng tiêu cực tới vị trí của Shockley ở Bell Labs. Vì bản tính khó chịu, ông đã đánh mất các cơ hội thăng tiến. Ông khẩn khoản yêu cầu Kelly và thậm chí Chủ tịch của ATT, nhưng vô ích. Ông nói với một đồng nghiệp: “Ai thèm bận tâm kia chứ? Tôi sẽ thành lập doanh nghiệp riêng để kiếm ra một triệu đô-la. Và tôi sẽ thực hiện điều đó ở California.” Khi nghe nói về kế hoạch của Shockley, Kelly thậm chí còn không thử khuyên can ông. Ngược lại, “Tôi bảo rằng nếu ông ta nghĩ mình có thể kiếm được một triệu đô-la thì cứ việc!” Kelly cho biết. Ông còn gọi cho Laurence Rockefeller để gợi ý cho ông này hỗ trợ tài chính cho dự án mà Shockley đề xuất.

Năm 1954, trong khi đang chật vật giải quyết vấn đề của mình, Shockley trải qua một cuộc khủng hoảng tuổi trung niên. Sau khi giúp vợ chống lại căn bệnh ung thư buồng trứng, ông bỏ vợ khi bệnh tình của bà có chiều hướng thuyên giảm và tìm một người bạn gái mới, người mà sau này ông kết hôn. Ông xin nghỉ ở Bell Labs. Và vì đây là một trường hợp khủng hoảng tuổi trung niên điển hình nên ông thậm chí còn mua một chiếc ô tô thể thao, một chiếc mui trần Jaguar XK120 hai chỗ màu xanh.

Shockley làm Giáo sư thỉnh giảng ở Viện Công nghệ California trong một học kỳ và làm cố vấn cho Nhóm Đánh giá Hệ thống Vũ khí của quân đội ở Washington, nhưng ông dành phần lớn thời gian đi khắp đất nước để tìm hiểu về dự án mới của mình, đến thăm các công ty công nghệ và gặp gỡ các doanh nhân thành đạt như William Hewlett và Edwin Land. Ông viết cho bạn gái: “Có lẽ anh sẽ tìm cách huy động vốn và mở công ty riêng. Rõ ràng anh thông minh hơn, nhiệt huyết hơn và hiểu con người hơn phần lớn những người khác.” Những ghi chép của Shockley vào năm 1954 cho thấy thời gian này ông đang chật vật tìm hiểu ý nghĩa cuộc theo đuổi của đời mình. Có lúc ông viết: “Thiếu sự công nhận của các lãnh đạo cấp trên, điều đó có nghĩa là gì?” Như điều thường thấy ở rất nhiều tiểu sử cá nhân, trong tiểu sử của ông cũng nổi lên chủ đề phải sống sao cho xứng đáng với những kỳ vọng của người cha đã quá cố. Về kế hoạch thành lập công ty riêng để phổ biến bóng bán dẫn, ông viết: “Ý tưởng về đốt cháy cả thế giới, cha sẽ tự hào.”

Đốt cháy cả thế giới. Mặc dù thực tế ông không bao giờ thành công trong kinh doanh, song Shockley vẫn thực hiện được mục tiêu trên. Công ty mà ông sắp thành lập sẽ biến một thung lũng được biết đến với những vườn mơ trở thành một vùng đất nổi tiếng vì biến silicon thành vàng.

Phòng thí nghiệm chất bán dẫn Shockley

Gala thường niên diễn ra vào tháng 2 năm 1955 của Phòng Thương mại Los Angeles vinh danh hai nhà tiên phong trong lĩnh vực điện tử: Lee de Forest, người đã phát minh ra đèn chân không, và Shockley, người phát minh ra phiên bản thay thế của nó. Shockley ngồi cạnh nhà tư bản công nghiệp nổi tiếng Arnold Beckman, Phó Chủ tịch Phòng Thương mại. Cũng giống như Shockley, Beckman từng làm việc cho Bell Labs. Tại đó, ông đã phát triển các kỹ thuật chế tạo đèn chân không. Trong thời gian làm Giáo sư ở Viện Công nghệ California, ông đã phát minh ra nhiều dụng cụ đo lường khác nhau, bao gồm dụng cụ đo độ axit của chanh, và ông đã dùng phát minh này làm nền tảng để thành lập một công ty sản xuất lớn.

Tháng 8 năm đó, Shockley mời Beckman tham gia hội đồng quản trị của công ty bóng bán dẫn mà ông đang đề xuất thành lập. Beckman kể lại: “Tôi có hỏi một chút về danh sách những người sẽ có mặt trong hội đồng quản trị, và vỡ lẽ ra rằng ông ấy dự định sẽ lập một hội đồng bao gồm hầu hết những người hoạt động trong lĩnh vực kinh doanh dụng cụ. Tất cả họ đều có thể trở thành đối thủ cạnh tranh của ông ấy.” Khi nhận thấy Shockley “ấu trĩ một cách khó tin” như vậy, để giúp ông vạch ra được một phương án tiếp cận hợp lý hơn, Beckman đã mời Shockley đến bãi biển Newport trong vòng một tuần, đó là nơi Beckman đậu chiếc thuyền buồm của mình.

Kế hoạch của Shockley là chế tạo bóng bán dẫn bằng cách sử dụng hiện tượng khuếch tán khí để đưa các tạp chất vào silicon. Bằng cách điều chỉnh thời gian, áp suất và nhiệt độ, ông có thể điều khiển chính xác quá trình này, do đó cho phép sản xuất hàng loạt các loại bóng bán dẫn khác nhau. Ấn tượng trước sáng kiến này của Shockley, Beckman đã thuyết phục Shockley không thành lập công ty riêng mà thay vào đó lãnh đạo một chi nhánh mới của tập đoàn Beckman Instruments do Beckman tài trợ.

Beckman muốn đặt chi nhánh đó ở Los Angeles, vì phần lớn các chi nhánh khác của ông đều tập trung tại đây. Nhưng Shockley khăng khăng yêu cầu đặt chi nhánh ở Palo Alto, nơi ông đã lớn lên, để có thể sống gần người mẹ già của mình. Mẹ con ông rất mực quyến luyến nhau, một số người có thể cho rằng chuyện này là kỳ quặc, song chính điều này lại đóng một vai trò mang tính lịch sử góp phần tạo nên Thung lũng Silicon.

Thời điểm này, Palo Alto vẫn không có gì khác biệt so với thời Shockley còn nhỏ, đó vẫn là một thị trấn đại học nhỏ được bao quanh bởi những vườn cây trái. Tuy nhiên trong những năm 1950, dân số trong vùng sẽ tăng gấp đôi, lên tới 52.000 người, và sẽ có 12 trường tiểu học mới mở ra. Sở dĩ người dân đổ về đây đông một phần là do sự bùng nổ của ngành công nghiệp quốc phòng trong thời kỳ Chiến tranh lạnh. Những hộp nhỏ chứa phim được thả từ máy bay trinh sát U-2 của Mỹ được gửi tới Trung tâm Nghiên cứu Ames của NASA ở Sunnyvale gần đó. Ở các khu vực lân cận bắt đầu mọc lên các nhà thầu quốc phòng, chẳng hạn như chi nhánh của công ty Tên lửa và Vũ trụ Lockheed, hãng chuyên sản xuất tên lửa đạn đạo tàu ngầm, và Westinghouse, hãng sản xuất các ống và máy biến thế cho những hệ thống tên lửa. Những dãy nhà liền kề mọc lên trên các khu đất rộng lớn để làm chỗ ở cho các kỹ sư trẻ tuổi và các giảng viên của Đại học Stanford. Steve Jobs sinh năm 1955 và lớn lên tại khu vực này, ông cho biết: “Nơi đây quy tụ tất cả các công ty quân sự hiện đại nhất. Nó mang bầu không khí huyền bí, công nghệ cao và khiến cho cuộc sống ở đây trở nên hết sức thú vị.”

Mọc lên song song với các nhà thầu quốc phòng là các công ty chế tạo dụng cụ đo lường bằng điện và các thiết bị công nghệ khác. Khởi thủy nguồn gốc sự xuất hiện của lĩnh vực này tại đây bắt đầu từ năm 1938, khi doanh nhân hoạt động trong lĩnh vực điện tử Dave Packard và người vợ mới chuyển đến một ngôi nhà ở Palo Alto. Ngôi nhà này có một xưởng làm việc và không lâu sau đó, người bạn Bill Hewlett của ông cũng chuyển tới ở. Ngôi nhà có một ga-ra, và công trình phụ này về sau sẽ vừa hữu ích lại vừa trở thành một biểu tượng trong thung lũng. Ga-ra này là nơi hai người bạn mày mò thử nghiệm cho tới khi họ có được sản phẩm đầu tiên của mình: bộ dao động âm tần. Đến những năm 1950, công ty Hewlett-Packard trở thành con ngựa điều tiết tốc độ cho các công ty công nghệ khởi nghiệp trong vùng.

May mắn thay, có một chỗ phù hợp cho các công ty đã phát triển quá khả năng dung chứa của ga-ra tại gia. Vào năm 1953, Fred Terman, từng theo học Tiến sĩ với Vannevar Bush tại MIT và trở thành chủ nhiệm khoa Kỹ thuật của Đại học Stanford, cho xây dựng một khu công nghiệp trên mảnh đất rộng khoảng 283,5 héc-ta thuộc phần đất chưa được khai thác của trường đại học. Các công ty công nghệ có thể thuê đất trong khu công nghiệp này với giá rẻ và xây dựng phòng ốc làm việc mới. Điều này đã góp phần làm thay đổi diện mạo cả khu vực. Hewlett và Packard từng là học trò của Terman, nên khi họ thành lập công ty, ông đã thuyết phục họ ở lại Palo Alto thay vì di chuyển đến miền đông như lựa chọn của hầu hết các sinh viên giỏi tốt nghiệp Đại học Stanford. Hai người trở thành những người thuê đất đầu tiên trong Khu Nghiên cứu Stanford. Trong thập niên 1950, Terman được bổ nhiệm làm hiệu trưởng của Stanford và ông tiếp tục phát triển khu công nghiệp này bằng cách khuyến khích mối quan hệ cộng sinh giữa những người thuê đất và Đại học Stanford; các công nhân và những nhà quản lý có thể học tập hoặc tham gia giảng dạy bán thời gian ở trường đại học, còn các giảng viên được phép làm cố vấn cho các doanh nghiệp mới. Về sau, khu công nghiệp này của Stanford sẽ là nơi nuôi dưỡng hàng trăm công ty, từ Varian cho đến Facebook.

Khi Terman biết Shockley đang nghĩ tới việc đặt công ty mới tại Palo Alto, ông đã viết một bức thư mời, trong đó liệt kê tất cả các ưu đãi khi chọn vị trí ở gần Stanford. Bức thư kết luận: “Tôi tin rằng nếu ông đặt trụ sở ở đây thì cả hai sẽ cùng có lợi.” Shockley đồng ý. Trong khi trụ sở chính tại Palo Alto đang được xây dựng thì Phòng Thí nghiệm Chất bán dẫn Shockley, một chi nhánh của tập đoàn Beckman Instruments, được thành lập tạm thời tại xưởng Quonset, nơi trước đây là một kho chứa mơ. Silicon đã đến với thung lũng này.

Robert Noyce và Gordon Moore

Shockley tìm cách tuyển dụng một số nhà nghiên cứu ông từng làm việc cùng tại Bell Labs, nhưng họ đều hiểu ông quá rõ. Vì vậy, Shockley bắt tay vào lập danh sách các kỹ sư chuyên về chất bán dẫn giỏi nhất trong nước và gọi điện cho họ. Nổi bật nhất trong số đó (và theo sự sắp đặt của số phận, cũng là một sự lựa chọn quan trọng nhất) là Robert Noyce, chàng trai vàng đầy sức hút của Iowa sở hữu tấm bằng Tiến sĩ của MIT. Vào thời điểm đó, Noyce 28 tuổi, đang làm một quản lý nghiên cứu ở Philco, Philadelphia. Tháng 1 năm 1956, Noyce nhấc điện thoại lên và khi nghe thấy người đầu dây nói: “Shockley đây”, ông biết ngay đó là ai. Noyce cho biết: “Cứ như thể tôi vừa nhấc điện thoại lên và được nói chuyện với Chúa vậy.” Sau này ông đùa rằng: “Khi đến đây để thành lập Phòng Thí nghiệm Shockley, ông ấy chỉ cần huýt sáo và tôi đi theo.”

Noyce là con trai thứ ba trong số bốn người con trai của một mục sư Giáo đoàn. Tuổi thơ của ông trải qua nhiều thị trấn nông thôn nhỏ bé ở bang Iowa, bất cứ đâu cha ông cảm thấy mình được Chúa gọi tới – Burlington, Atlantic, Decorah, Webster City. Ông nội và ông ngoại của Noyce cũng là mục sư Nhà thờ Giáo đoàn, một phong trào Tin lành biệt giáo là sản phẩm của cuộc Cải cách Thanh giáo. Tuy không kế thừa niềm tin tôn giáo của họ, nhưng Noyce lại hấp thụ mối ác cảm của giáo phái này đối với hệ thống cấp bậc, quyền lực tập trung và sự chuyên quyền trong lãnh đạo.

Khi Noyce 12 tuổi, cuối cùng gia đình ông cũng định cư tại Grinnell (với dân số là 5.200 người vào thời điểm đó) cách Des Moines khoảng 80 km về phía đông. Tại đây, cha ông tìm được một công việc quản lý ở nhà thờ. Trung tâm của thị trấn là Đại học Grinnell do một nhóm thành viên của Giáo đoàn từ New England thành lập vào năm 1846. Với nụ cười tươi dễ lây và vóc dáng thanh tú, Noyce nổi tiếng khắp trường trung học của thị trấn vì tài học, chơi thể thao và là anh chàng trong mộng của bao cô gái.

Robert Noyce (1927-1990) ở Fairchild năm 1960.

Gordon Moore (1929- ) ở Intel năm 1970.

Gordon Moore (ngoài cùng bên trái), Robert Noyce (chính giữa phía trước) và những người khác trong nhóm “tám kẻ phản bội” khác đã rời bỏ Shockley để thành lập công ty Chất bán dẫn Faichild vào năm 1957.

Người viết tiểu sử của ông, Leslie Berlin, viết: “Nét cười lệch một bên, lối cư xử lịch thiệp, gia đình cơ bản, mái tóc bồng bềnh lượn sóng trên trán, thêm nét ranh mãnh – tất cả là một sự kết hợp đầy lôi cuốn.” Bạn gái thời phổ thông của ông cho biết: “Có lẽ đó là người đàn ông có dáng vẻ thanh tao nhất mà tôi từng gặp.”

Nhiều năm sau, phóng viên văn chương Tom Wolfe đã viết cho tạp chí Esquire một bài tóm tắt tiểu sử rất sinh động về Noyce, trong đó ông gần như thần thánh hóa Noyce:

Bob có cách nghe và nhìn rất riêng. Ông thường cúi nhẹ đầu xuống rồi ngước lên với ánh nhìn chăm chú như ở cường độ 100A. Khi nhìn vào người đối diện, ông không bao giờ chớp mắt và nuốt nước miếng. Ông tiếp thu mọi điều bạn nói rồi điềm đạm trả lời bằng chất giọng nam trung nhẹ nhàng và thường kèm theo một nụ cười để lộ hàm răng tuyệt đẹp. Ánh nhìn, giọng nói, nụ cười; tất cả đều phảng phất nét của một diễn viên điện ảnh và cũng là cựu sinh viên nổi tiếng nhất của Đại học Grinnell: Gary Cooper. Với khuôn mặt nam tính, thân hình của vận động viên và phong thái cư xử đậm chất Gary Cooper, Bob Noyce đã tạo ra cái mà các nhà tâm lý học gọi là hiệu ứng hào quang. Những người sở hữu hiệu ứng này dường như biết chính xác điều họ đang làm, và hơn thế nữa, họ khiến bạn phải ngưỡng mộ họ vì điều đó. Họ khiến bạn nhìn thấy vầng hào quang tỏa trên đầu họ.

Khi còn nhỏ, Noyce có được may mắn xuất phát từ một tình huống khá phổ biến thời đó: “Bao giờ cha cũng biết cách biến tầng hầm thành một xưởng sửa chữa.” Khi ấy, cậu bé Noyce rất thích chế tạo ra các vật dụng như radio đèn chân không, xe trượt tuyết có chân vịt và một chiếc đèn pha để đi giao báo vào buổi sáng sớm. Nổi tiếng nhất là một chiếc tàu lượn treo mà nhờ nó ông có thể bay lên bằng cách móc nó vào đuôi một chiếc ô tô phóng nhanh hoặc nhảy từ một mái nhà. Ông kể lại: “Tôi lớn lên tại một thị trấn nhỏ ở Mỹ, vì thế chúng tôi phải tự cung tự cấp. Nếu có cái gì bị hỏng thì tôi phải tự sửa nó.”

Giống như các anh em trai của mình, Noyce luôn đứng đầu lớp về học tập. Ông cắt cỏ cho Grant Gale, một Giáo sư vật lý được yêu mến tại Đại học Grinnell. Mẹ ông quen biết gia đình Gale khi đi nhà thờ, nên với sự giúp đỡ của mẹ, Noyce được phép tham gia học lớp của Gale ở trường đại học trong năm cuối cấp ba. Gale trở thành thầy cố vấn của Noyce trong suốt cả năm sau đó, đến khi Noyce vào trường Grinnell.

Tại đây, ông theo học cùng lúc hai chuyên ngành về toán học và vật lý, và ở lĩnh vực nào ông cũng trở thành gương mặt nổi bật cả trong học tập và hoạt động ngoại khóa, dù rằng vóc dáng thanh nhã đã có phần bị ảnh hưởng ít nhiều. Noyce quyết tâm tự xây dựng từ đầu mọi công thức trong lớp vật lý, trở thành nhà vô địch bơi lội trong hội thi Midwest, chơi kèn ô-boa trong ban nhạc, hát trong dàn hợp xướng, thiết kế mạch điện cho câu lạc bộ máy bay mô hình, đóng vai chính trong một vở kịch tình cảm nhiều kỳ trên sóng phát thanh, và giúp thầy toán dạy một lớp học về số phức. Điều đáng ngạc nhiên là dù bận bịu với tất cả những công việc trên, ông vẫn được rất nhiều người mến mộ.

Đôi khi, sự hòa đồng pha nét ranh mãnh khiến Noyce gặp rắc rối. Khi ông học năm thứ ba đại học, ký túc xá quyết định tổ chức một bữa tiệc mùa xuân. Noyce và một người bạn đã xung phong đi mua một con lợn để mang về quay. Sau khi uống một vài chén rượu, họ lẻn vào một trang trại gần đó, và bằng sức mạnh cũng như sự nhanh nhẹn của mình, họ bắt trộm một chú lợn nặng 11kg. Họ mang con lợn vào phòng tắm tầng trên ở ký túc xá, dùng dao mổ nó rồi đem quay. Sau đó là màn chúc tụng, tán thưởng và ăn uống. Buổi sáng hôm sau, cảm thấy áy náy, Noyce cùng với người bạn đến nhà người nông dân và thú tội, đồng thời xin trả tiền cho con lợn mà họ đã lấy trộm. Nếu là trong tiểu thuyết, hẳn ông đã được ca ngợi vì sự trung thực đó. Nhưng ở vùng nông thôn nghèo túng này của Iowa, hành vi ăn trộm của ông không có gì hài hước và cũng không thể tha thứ được. Trang trại này thuộc quyền sở hữu của vị thị trưởng có tiếng là hà khắc. Ông ta đe dọa sẽ khởi kiện. Cuối cùng, Giáo sư Gale đã phải đứng ra dàn xếp một thỏa thuận: Noyce sẽ trả tiền cho con lợn và bị đình chỉ một học kỳ nhưng không bị đuổi học. Noyce chấp nhận thỏa thuận đó một cách bình tĩnh.

Khi Noyce quay lại trường vào tháng 2 năm 1949, Gale đã dành cho Noyce một đặc ân thậm chí còn lớn hơn. Giáo sư vốn là bạn thời đại học với John Bardeen, và khi ông đọc được tin về bóng bán dẫn mà Bardeen đồng phát minh tại Bell Labs, ông đã gửi thư hỏi xin một thiết bị mẫu. Ông cũng liên lạc với Chủ tịch Bell Labs, vốn là một cựu sinh viên ở Đại học Grinnell và lúc này hai người con của ông cũng đang theo học tại trường. Vậy là Gale nhận được một loạt các bản chuyên khảo kỹ thuật, sau đó là một chiếc bóng bán dẫn. Noyce kể lại: “Grant Gale có trong tay một trong những bóng bán dẫn tiếp điểm đầu tiên. Chuyện này diễn ra vào thời điểm tôi học năm thứ ba tại đó. Tôi cho rằng đó là một trong những điều tạo nên mối lương duyên giữa tôi với bóng bán dẫn.” Trong một cuộc phỏng vấn sau này, Noyce đã miêu tả sự phấn khởi của mình một cách sinh động hơn: “Ý tưởng đó bắn thẳng vào tôi như một quả bom nguyên tử. Đó là một ý tưởng đáng ngạc nhiên. Toàn bộ ý tưởng đó, rằng có thể thực hiện khuếch đại mà không cần đến đèn chân không. Đó là một trong những ý tưởng có thể đẩy bạn ra khỏi lối mòn và giúp bạn suy nghĩ theo một cách khác.”

Trong buổi lễ tốt nghiệp, với một người có phong cách và sự lôi cuốn như ông, Noyce đã được cả lớp bình chọn cho danh hiệu cao quý nhất của trường: giải thưởng Brown Derby cho “Sinh viên năm cuối giành được điểm số cao nhất với nỗ lực ít nhất”. Nhưng khi tới MIT để theo học Tiến sĩ, ông nhận ra rằng mình sẽ phải chuyên cần hơn nữa. Noyce bị đánh giá là thiếu kiến thức vật lý lý thuyết và phải theo học một khóa nhập môn về lĩnh vực này. Đến năm thứ hai, ông lấy lại được phong độ và giành được một suất học bổng. Luận văn của ông nghiên cứu về tác động của hiệu ứng quang điện lên trạng thái bề mặt của chất cách điện. Tuy không phải là luận văn xuất sắc trong công việc của phòng thí nghiệm hay trong phân tích, nhưng nó đã giúp Noyce làm quen với những nghiên cứu của Shockley trong lĩnh vực này.

Do đó, khi nhận được lời kêu gọi của Shockley, ông đã hồ hởi nhận lời. Nhưng vẫn còn một thử thách cam go và kỳ cục nữa mà ông phải vượt qua. Từng thất bại trong một bài kiểm tra IQ thuở còn nhỏ, từ đó Shockley bắt đầu phát chứng hoang tưởng đáng sợ, làm phương hại đến sự nghiệp của ông sau này. Shockley yêu cầu các nhân viên mới của mình phải tham gia vào một loạt các cuộc sát hạch về tâm lý và trí tuệ. Vậy là Noyce phải dành cả một ngày tại một công ty kiểm tra ở Manhattan để làm các bài kiểm tra vết mực loang [45], phát biểu ý kiến về những bức vẽ kỳ quặc và điền vào các phiếu trắc nghiệm năng lực. Ông bị đánh giá là một người hướng nội và không phải là một nhà quản lý tiềm năng – nhưng những đánh giá này thực ra lại thể hiện các khiếm khuyết của những bài kiểm tra đó hơn là nói về con người Noyce.

Một nhân viên tuyệt vời khác của Shockley (và cũng bị công ty tâm lý học nói trên đánh giá là không có tiềm năng quản lý) là nhà hóa học có giọng nói nhỏ nhẹ Gordon Moore, người cũng bất ngờ nhận được cuộc điện thoại từ Shockley. Shockley đã cẩn thận tập hợp một đội ngũ gồm những tài năng khoa học khác nhau nhưng có thể kết hợp với nhau để thúc đẩy sáng tạo. Moore kể: “Các nhà hóa học đã giúp ích nhiều cho Shockley khi ông ấy còn ở Bell Labs, vì vậy ông ấy cho rằng mình cần một nhà hóa học trong dự án mới này. Thế rồi ông ấy biết đến tôi nên gọi cho tôi. Thật may, tôi nhận ra người gọi điện cho mình là ai. Tôi nhấc điện thoại lên và ông ấy nói: ‘Xin chào, tôi là Shockley đây.’”

Với phong thái khiêm nhường, thân thiện nhưng ẩn sau đó là một trí tuệ đề cao sự chính xác, sau này Gordon Moore sẽ trở thành một trong những nhân vật được yêu mến và kính trọng nhất ở Thung lũng Silicon. Ông lớn lên tại thành phố Redwood, gần Palo Alto, nơi cha ông làm phó cảnh sát trưởng. Khi Moore 11 tuổi, đứa trẻ hàng xóm có một bộ thiết bị hóa học đồ chơi. “Ngày đó có những bộ thiết bị hóa học đồ chơi rất đẹp”, Moore kể lại, không quên than phiền rằng kể từ đó tới nay, những quy định của chính phủ cùng những lo ngại của các bậc phụ huynh đã biến những bộ đồ chơi như thế thành vô dụng, và có lẽ vì vậy mà nước Mỹ thiếu đi các nhà khoa học. Với bộ dụng cụ này, ông có thể tạo ra một lượng nhỏ nitroglycerin để chế thành thuốc nổ dynamite. Trong một bài phỏng vấn, ông vui vẻ thuật lại chuyện này, vừa nói vừa giơ 10 ngón tay lên như thể khoe rằng chúng vẫn còn nguyên sau những trò dại dột ngày nhỏ: “Chỉ cần vài chục gram dynamite là đã có thể làm được một quả pháo tuyệt vời rồi.” Ông cho biết những trò vui với các bộ thiết bị hóa học đồ chơi đã đưa ông đến với tấm bằng cử nhân hóa học ở Berkeley và học vị Tiến sĩ tại Viện Công nghệ California.

Từ khi sinh ra cho tới khi hoàn thành chương trình Tiến sĩ, Moore chưa bao giờ mạo hiểm đi quá Pasadena về phía đông. Ông là người gốc California, thân thiện và thoải mái. Sau khi lấy bằng Tiến sĩ, ông đến làm việc tại một phòng thí nghiệm vật lý của hải quân ở Maryland trong một thời gian ngắn. Nhưng ông và người vợ yêu quý của mình, Betty (vốn cũng là một người gốc ở miền bắc California) rất nóng lòng muốn được trở về quê nhà, vì vậy khi Shockley gọi, ông đã nhận lời.

Khi đến phỏng vấn, Moore 27 tuổi, kém Noyce một tuổi nhưng đầu đã bắt đầu hói và có phong thái lịch thiệp. Shockley hỏi dồn Moore với những câu hỏi hóc búa, dùng đồng hồ bấm giờ để tính thời gian câu trả lời. Moore trả lời xuất sắc đến nỗi Shockley đã mời ông dùng bữa tối tại Rickeys Hyatt House, một địa điểm được ưa chuộng của người dân địa phương và làm trò ảo thuật uốn cong chiếc thìa mà dường như không cần bất kỳ một sức lực nào.

12 kỹ sư được Shockley tuyển hầu hết đều dưới 30 tuổi, đều coi ông là người kỳ quặc nhưng xuất chúng. Nhà vật lý Jay Last nhận xét: “Một hôm, vừa thấy ông ấy xuất hiện tại phòng thí nghiệm của tôi ở MIT, tôi đã nghĩ: Lạy Chúa, mình chưa từng gặp người nào thông minh như vậy. Tôi đã thay đổi toàn bộ kế hoạch sự nghiệp của mình và nói: Mình muốn đến California làm việc với con người này.” Trong số các kỹ sư còn lại có Jean Hoerni, một nhà vật lý gốc Thụy Sĩ, và Eugene Kleiner, người sau này trở thành một nhà đầu tư mạo hiểm thành đạt. Đến tháng 4 năm 1956, Shockley đã có đủ nhân viên mới để tổ chức một bữa tiệc chào mừng. Từ Philadelphia, Noyce gấp gáp lái xe xuyên qua nước Mỹ để đến kịp giờ. Ông đến nơi lúc 10 giờ tối, khi Shockley đang nhảy điệu tango một mình với một cành hồng trên môi. Một trong số các kỹ sư đã miêu tả về sự xuất hiện của Noyce cho Berlin, người viết tiểu sử của Noyce, như sau: “Ông ấy chưa cạo râu, bộ comple trên người trông như đã mặc đến cả tuần và có vẻ ông ấy rất khát. Có một bát rượu martinis rất lớn đặt trên bàn. Noyce đã bê bát rượu lên uống rồi bất tỉnh. Tôi nghĩ bụng, hẳn ở đây sẽ có nhiều trò vui đây.”

Shockley thất bại

Một số nhà lãnh đạo có thể ngoan cố và đòi hỏi khắt khe trong khi vẫn khích lệ lòng trung thành của nhân viên. Họ tán dương sự táo bạo theo cách khiến họ trở thành những người có sức lôi cuốn. Steve Jobs là một ví dụ. Bản tuyên ngôn cá nhân của ông (xuất hiện dưới vỏ bọc một quảng cáo trên truyền hình) bắt đầu với câu: “Xin vinh danh những kẻ điên rồ. Những kẻ kém thích nghi. Những kẻ nổi loạn. Những kẻ luôn gây rắc rối. Những kẻ lạc lõng.” Nhà sáng lập Amazon, Jeff Bezos, cũng có khả năng truyền cảm hứng như thế. Mẹo ở đây là khiến mọi người đi theo bạn, thậm chí là tới những nơi họ nghĩ mình không thể đi, bằng cách khích lệ họ cùng chia sẻ cảm nhận về sứ mệnh của bạn. Shockley không có được tài năng đó. Nhờ khí chất của mình, ông có thể chiêu mộ được những kỹ sư tài năng, nhưng không lâu sau khi làm việc cùng nhau, họ sẽ cảm thấy bức bối dưới sự quản lý hà khắc của ông, giống như Brattain và Bardeen trước đây vậy.

Một năng lực hữu ích của người lãnh đạo là biết khi nào có thể tiến hành công việc, bất chấp nhiều người còn hoài nghi, và khi nào thì phải để ý đến họ. Shockley khó có thể đạt được sự cân bằng này. Một trong những trường hợp như vậy là khi ông chế tạo ra một đi-ôt bốn lớp mà ông nghĩ nó sẽ nhanh hơn và có nhiều tác dụng hơn so với bóng bán dẫn ba lớp. Trên phương diện nào đó, đây là bước đi đầu tiên dẫn tới sự ra đời của mạch tích hợp, vì thiết bị mới này có thể thực hiện những tác vụ vốn vẫn cần đến 4-5 bóng bán dẫn trên một bảng mạch. Nhưng việc sản xuất thiết bị này rất khó khăn (phải pha các tạp chất khác nhau vào hai mặt của một tấm silicon mỏng như tờ giấy), và hầu hết các sản phẩm khi ra khỏi dây chuyền sản xuất đều trở nên vô dụng. Noyce cố gắng thuyết phục Shockley từ bỏ loại đi-ốt này, nhưng vô ích.

Khi thúc đẩy một ý tưởng mới, nhiều nhà sáng tạo cũng bướng bỉnh không kém, nhưng Shockley đã đi quá giới hạn từ một người có tầm nhìn xa trông rộng trở thành một người ảo tưởng, và điều này biến ông trở thành hình mẫu của một nhà lãnh đạo tồi. Trong tham vọng theo đuổi đi-ốt bốn lớp, ông đã có cách hành xử giấu diếm, cứng nhắc, độc đoán và hoang tưởng. Ông lập một nhóm riêng và không hề chia sẻ thông tin với Noyce, Moore và những người khác. Jay Last, một kỹ sư phản đối Shockley, kể lại: “Ông ấy không thể đối mặt với thực tế là mình đã đưa ra một quyết định sai lầm. Vì thế, ông ấy bắt đầu đổ lỗi cho tất cả mọi người xung quanh. Ông ấy sỉ nhục mọi người. Từ vị trí một nhân viên ruột, tôi trở thành một trong những nguyên nhân gây rắc rối cho ông ấy.”

Chứng hoang tưởng, vốn đã thâm nhập vào mọi ngóc ngách tính cách của Shockley, được thể hiện rõ nét trong những sự cố đầy rắc rối. Ví dụ, một thư ký của công ty bị đứt tay khi mở cửa, và Shockley cho rằng đó là một mưu đồ phá hoại ngầm. Ông ra lệnh cho tất cả mọi người trong công ty làm bài kiểm tra phát hiện nói dối. Phần lớn mọi người đều phản đối nên Shockley đành nhượng bộ. Sau này, mọi người phát hiện ra nguyên nhân khiến người thư ký bị đứt tay là do những phần còn sót lại của một chiếc đinh bấm được dùng để gắn ghi chú lên cánh cửa. Moore cho biết: “Tôi không nghĩ từ ‘bạo chúa’ có thể nói hết được về con người Shockley. Ông ấy là một người phức tạp. Ông ấy quá hiếu thắng và thậm chí còn cạnh tranh với cả những người làm việc cho mình. Theo sự chẩn đoán nghiệp dư của tôi thì ông ấy còn là người hoang tưởng nữa.”

Tệ hơn nữa, hóa ra sự say mê đi-ốt bốn lớp của Shockley là sai lầm. Đôi khi sự khác biệt giữa thiên tài và kẻ ngốc lại nằm ở chỗ ý tưởng của họ rốt cuộc là đúng hay sai. Nếu đi-ốt của Shockley mang tính thực tiễn, hoặc nếu ông phát triển nó thành mạch tích hợp thì có lẽ ông sẽ lại được nhìn nhận là người có tầm nhìn xa. Nhưng điều đó đã không xảy ra.

Tình hình càng trở nên tồi tệ hơn sau khi Shockley, cùng với hai cộng sự trước đây là Bardeen và Brattain, giành được giải Nobel. Sáng sớm ngày 1 tháng 11 năm 1956, khi nhận được cuộc gọi thông báo việc này, phản ứng đầu tiên của Shockley là ông nghĩ đó chỉ là một trò đùa trong ngày lễ Halloween. Sau đó, ông còn ngờ vực một cách tiêu cực rằng có người đã cố tình ngăn không cho ông nhận giải thưởng, và ông viết thư gửi Ủy ban Nobel để hỏi thông tin về những người đã viết thư phản đối việc ông nhận giải (dĩ nhiên, yêu cầu này đã bị từ chối). Nhưng ít nhất vào ngày hôm đó, giữa lúc căng thẳng cũng có một khoảng thời gian giải lao và một cơ hội để ăn mừng. Một bữa trưa với rượu champagne đã được tổ chức ở Rickeys.

Shockley vẫn còn hiềm khích với Bardeen và Brattain, tuy vậy bầu không khí vẫn khá thân mật khi họ gặp nhau cùng với gia đình mình tại Stockholm trong lễ trao giải. Trong bài diễn văn của mình, Chủ tịch Ủy ban Nobel đã nhấn mạnh sự kết hợp giữa thiên tài cá nhân và tinh thần đồng đội trong việc phát minh ra bóng bán dẫn. Ông gọi đó là một “nỗ lực tối thượng của tầm nhìn xa, tài năng sáng tạo và sự kiên trì bền bỉ được thực hiện bởi từng cá nhân và trên cương vị một nhóm.” Tối hôm đó, khi Bardeen và Brattain đang uống với nhau tại quầy bar của khách sạn Grand thì Shockley bước vào. Dù đã không nói chuyện với ông trong khoảng sáu năm, nhưng họ đã gạt những bất đồng sang một bên và mời Shockley tới uống cùng.

Khi Shockley trở về từ Stockholm, ông trở nên rất kiêu ngạo, nhưng những sự bất an không vì thế mà giảm bớt đi. Trong một buổi nói chuyện với các đồng nghiệp, ông nói rằng đã “đến lúc” những đóng góp của ông được công nhận. Theo quan sát của Last, bầu không khí trong công ty “nhanh chóng trở nên tồi tệ” cho tới khi nó bắt đầu giống như “một viện tâm thần”. Noyce nói với Shockley về “cảm giác chung về sự bất mãn” đang dần tích tụ, nhưng lời cảnh báo của Noyce không có tác dụng.

Thái độ không chịu chia sẻ công lao khiến Shockley khó có thể tạo ra một tinh thần hợp tác. Khi một số nhân viên của ông viết báo cáo để trình bày tại Hiệp hội Vật lý Hoa Kỳ vào tháng 12 năm 1956, tức một tháng sau khi ông nhận giải Nobel, Shockley yêu cầu họ ghi tên ông lên tất cả các bản báo cáo trên cương vị đồng tác giả. Điều tương tự cũng xảy ra đối với hầu hết các đơn xin cấp bằng sáng chế từ công ty của ông. Tuy nhiên, ông lại có phần mâu thuẫn khi một mực cho rằng đối với bất kỳ thiết bị nào cũng chỉ có một nhà phát minh thực thụ mà thôi, vì rằng “chỉ có một sáng kiến diễn ra trong đầu một người nào đó”. Bất kỳ người nào khác có liên quan đều “chỉ đóng vai trò phụ tá mà thôi”. Kinh nghiệm của Shockley khi làm việc cùng nhóm phát minh ra bóng bán dẫn lẽ ra đã phải giúp ông tỉnh ngộ khỏi quan niệm này.

Cái tôi của Shockley khiến ông không chỉ bất đồng với cấp dưới mà với cả ông chủ và người quản lý trên danh nghĩa của mình: Arnold Beckman. Khi Beckman tới tham dự một cuộc họp bàn về việc kiểm soát chi phí, Shockley đã khiến mọi người sửng sốt khi tuyên bố trước mặt toàn bộ các nhân viên cao cấp rằng: “Arnold, nếu ông không thích những thứ chúng tôi đang làm ở đây thì tôi có thể đưa nhóm này đi và kêu gọi sự hỗ trợ từ bất kỳ nơi nào khác.” Nói xong, ông lao ra khỏi phòng, để lại ông chủ của mình đang cảm thấy bẽ bàng trước mặt các nhân viên.

Vì thế, Beckman đã rất quan tâm khi Gordon Moore gọi cho ông vào tháng 5 năm 1957. Các đồng nghiệp đầy lo lắng đã cử Moore làm đại diện trình bày những sự bất bình của mình. “Mọi chuyện ở đó đang không ổn phải không?” Beckman hỏi. “Không ổn chút nào”, Moore trả lời, nhưng ông trấn an Beckman rằng những nhân viên xuất sắc nhất sẽ ở lại nếu Shockley ra đi. Nhưng ông cũng cảnh báo rằng điều ngược lại cũng sẽ đúng: nếu không thế chỗ Shockley bằng một nhà quản lý có năng lực thì các nhân viên xuất sắc có thể sẽ bỏ đi.

Moore và các đồng nghiệp vừa xem bộ phim Cuộc nổi loạn trên tàu Caine, và họ bắt tay vào lập mưu chống lại vị thuyền trưởng Queeg của mình. Vài tuần sau đó, trong một loạt các cuộc họp và bữa tối bí mật giữa Beckman cùng bảy nhân viên cao cấp do Moore chủ trì, một thỏa thuận đã được vạch ra để đưa Shockley vào vai trò cố vấn cao cấp nhưng không có trách nhiệm quản lý. Beckman mời Shockley đi ăn tối và thông báo cho ông về sự thay đổi này.

Thoạt đầu, Shockley chấp thuận. Ông đồng ý để Noyce quản lý phòng thí nghiệm và giới hạn trách nhiệm của mình ở phạm vi đề xuất ý tưởng và tư vấn chiến lược. Nhưng sau đó ông đổi ý. Shockley không phải là người dễ dàng nhượng bộ quyền kiểm soát cho người khác. Hơn nữa, ông có những lo ngại về năng lực quản lý của Noyce. Shockley nói với Beckman rằng Noyce sẽ không phải là một “nhà lãnh đạo xông xáo hoặc đủ quyết đoán”, và những lời phê bình của ông không phải là võ đoán. Có thể Shockley quá ép buộc và quyết đoán, nhưng Noyce, một người có bản tính hòa đồng và xuề xòa, nên cứng rắn một chút thì tốt hơn. Một thách thức lớn đối với các nhà quản lý là biết cách cân bằng giữa cương và nhu, và cả Shockley và Noyce đều không điều tiết vấn đề này một cách chính xác.

Khi bắt buộc phải lựa chọn giữa Shockley và đội ngũ nhân viên, Beckman cảm thấy e dè. Sau này, ông giải thích: “Vì một cảm giác sai lầm về sự trung thành, tôi cho rằng mình mắc nợ Shockley và nên cho ông ấy một cơ hội để chứng tỏ bản thân. Nếu ngày đó tôi biết như bây giờ thì hẳn tôi đã gửi lời chào tạm biệt đến Shockley rồi.” Quyết định của Beckman khiến Moore và những người ủng hộ ông sững sờ. Moore kể lại: “Về cơ bản, Beckman nói với chúng tôi rằng: ‘Shockley là ông chủ, các cậu hoặc là chấp nhận điều đó, hoặc là ra đi.’ Chúng tôi nhận ra rằng một nhóm Tiến sĩ trẻ tuổi không thể dễ dàng gạt bỏ một người mới giành được giải Nobel.” Một cuộc nổi dậy trở thành điều nhãn tiền. Last cho biết: “Chúng tôi đã bị đánh bại hoàn toàn, và khi đó chúng tôi nhận ra rằng mình phải rời đi.”

Thời đó, việc từ bỏ một công ty có uy tín để thành lập một công ty cạnh tranh là điều khá bất thường, vì vậy, để làm được điều này cần phải có sự can đảm. Regis McKenna, người sau này trở thành chuyên gia marketing cho các công ty công nghệ, nhận xét: “Văn hóa kinh doanh từng tồn tại ở đất nước này là bạn làm việc cho một công ty, bạn gắn bó với công ty đó và bạn nghỉ hưu cũng ở công ty đó. Đây chính là các giá trị truyền thống ở khu Bờ Đông, và thậm chí là vùng Trung Tây của Mỹ.” Dĩ nhiên, ngày nay điều đó không còn đúng nữa, và những kẻ nổi loạn chống Shockley đã góp phần tạo nên sự chuyển dịch văn hóa này. Micheal Malone, nhà sử học ở Thung lũng Silicon, cho biết: “Ngày nay, việc này đã trở nên dễ dàng bởi vì chúng ta có một truyền thống được chấp nhận tại đây – truyền thống đã được thúc đẩy chủ yếu bởi chính những con người vừa nêu. Thà bạn nhảy ra ngoài thành lập công ty riêng rồi thất bại còn hơn là bám chặt lấy một công ty trong 30 năm. Nhưng điều đó lại không đúng trong những năm 1950. Chắc hẳn thời ấy mọi chuyện đáng sợ như ở địa ngục.”

Moore thành lập một biệt đội nổi loạn. Ban đầu nhóm có bảy người (lúc này Noyce chưa tham gia) và họ quyết định thành lập công ty riêng. Tuy nhiên, để làm việc này cần có nguồn tài trợ. Vì vậy, một người trong nhóm (Eugene Kleiner) viết một bức thư cho người môi giới chứng khoán của cha mình tại hãng môi giới kỳ cựu của Phố Wall, công ty Hayden, Stone Co. Sau khi giới thiệu năng lực của nhóm, Kleiner khẳng định: “Chúng tôi tin rằng chúng tôi có thể đưa một công ty tham gia vào lĩnh vực kinh doanh chất bán dẫn trong vòng ba tháng.” Bức thư xuất hiện trên bàn của Arthur Rock, một nhà phân tích 30 tuổi đã từng thành công với nhiều cuộc đầu tư mạo hiểm từ khi ông còn theo học trường Kinh doanh Harvard. Rock thuyết phục ông chủ Bud Coyle thực hiện một chuyến khảo sát về phía tây.

Khi Rock và Coyle gặp mặt bảy người ở khách sạn Clift, San Francisco, họ thấy thiếu một thứ: một người lãnh đạo. Vì vậy, họ giục nhóm nổi loạn chiêu mộ Noyce, lúc này đang phản đối vì cảm thấy mình phải trung thành với Shockley. Cuối cùng, Moore đã thuyết phục được Noyce tham gia cuộc họp tiếp theo. Rock kể về ấn tượng của mình: “Ngay khi nhìn thấy Noyce, tôi đã bị hấp dẫn bởi sức lôi cuốn ở ông ấy, và tôi có thể khẳng định rằng ông ấy là vị lãnh đạo hiển nhiên của họ. Họ đều phục tùng ông ấy.” Tại cuộc họp đó, cả nhóm, bao gồm cả Noyce, đã cùng thống nhất rằng tất cả sẽ ra đi để thành lập một công ty mới. Coyle rút ra một vài tờ đô-la mới coóng, và họ ký tên lên đó như là bản hợp đồng tượng trưng với nhau.

Huy động vốn, đặc biệt là từ những công ty lớn, để thành lập một công ty độc lập hoàn toàn là một việc khó khăn. Ý tưởng tài trợ hạt giống [46] cho các công ty khởi nghiệp vẫn chưa được hình thành – ý tưởng sáng tạo quan trọng này sẽ phải đợi tới lần sau, khi Noyce và Moore tham gia vào một cuộc mạo hiểm mới. Vì vậy, họ tìm kiếm một nhà tài trợ doanh nghiệp để đưa họ trở thành một chi nhánh bán tự trị, giống như Beckman đã từng làm với Shockley. Trong vài ngày sau đó, nhóm nổi loạn miệt mài nghiên cứu Nhật báo Phố Wall và lập ra một danh sách gồm 35 công ty có thể đỡ đầu họ. Khi trở về New York, Rock bắt đầu gọi điện theo danh sách, nhưng vô ích. Ông kể lại: “Không công ty nào sẵn lòng tiếp nhận một chi nhánh độc lập. Họ cho rằng các nhân viên chính thức của họ sẽ phản đối việc này. Chúng tôi cứ gọi điện như thế trong một vài tháng, rồi đến khi chúng tôi chuẩn bị bỏ cuộc thì có người gợi ý cho tôi đi gặp Sherman Fairchild.”

Đó là một sự kết hợp hoàn hảo. Fairchild, ông chủ tập đoàn Fairchild Camera Instrument, là một nhà phát minh, một kẻ ăn chơi, một doanh nhân và là cổ đông cá nhân lớn nhất tại IBM mà cha ông là đồng sáng lập. Ông còn là một người thợ khéo tay. Khi còn là sinh viên năm thứ nhất ở Đại học Harvard, ông đã phát minh ra camera và đèn flash đồng bộ hóa đầu tiên. Ông còn phát triển kỹ thuật chụp ảnh trên cao, các máy ảnh radar, những chiếc máy bay chuyên dụng, các phương pháp chiếu sáng sân quần vợt, máy ghi âm tốc độ cao, kỹ thuật in li-tô để in báo, máy in màu và diêm chống gió. Qua các công việc này, ông kiếm được một gia tài kếch xù bên cạnh khoản thừa kế của mình, và ông vui vẻ tiêu tiền hệt như khi ông kiếm tiền vậy. Ông hay lui tới câu lạc bộ 21 Club và hộp đêm El Morocco, và theo cách miêu tả của tạp chí Fortune thì “cứ vài ngày ông lại mang theo một cô gái trẻ trung xinh đẹp mới như thay hoa cài áo vậy”. Ông còn tự thiết kế một ngôi nhà đậm phong cách tương lai ở khu Thượng Đông, Manhattan với tường kính và dốc nhìn ra một khu vườn trước cửa, nơi có những phiến đá bọc gốm xanh.

Fairchild sẵn sàng chi 1,5 triệu đô-la để thành lập một công ty mới, gấp đôi số tiền mà tám nhà sáng lập cho là cần thiết. Nếu công ty hoạt động thành công, ông có thể mua đứt toàn bộ công ty với giá 3 triệu đô-la.

Bị đặt biệt danh là “tám kẻ phản bội”, Noyce và nhóm của mình mở công ty ngay cùng đường với Shockley ở vùng ngoại ô Palo Alto. Công ty Chất bán dẫn Shockley không bao giờ có thể gượng dậy được. Sáu năm sau, Shockley bỏ cuộc và tham gia giảng dạy ở Đại học Stanford. Chứng hoang tưởng của ông càng trầm trọng hơn, và ông bị ám ảnh với quan điểm rằng người da đen có gen thấp kém hơn về mặt IQ và nên cấm họ sinh con. Một thiên tài đã nghĩ ra khái niệm về bóng bán dẫn và đưa con người đến với vùng đất hứa ở Thung lũng Silicon rốt cuộc lại trở thành kẻ bị xã hội ruồng bỏ. Mỗi lần đứng lớp giảng dạy, ông lại phải đối mặt với vô số những lời phản đối và chất vấn.

Ngược lại, “tám kẻ phản bội” sáng lập nên công ty Chất bán dẫn Fairchild lại gặp đúng buổi thiên thời, địa lợi, nhân hòa. Nhu cầu về bóng bán dẫn tăng nhanh vì những chiếc radio bỏ túi mà Pat Haggerty đã giới thiệu ở tập đoàn Texas Instruments, và nhu cầu này còn có chiều hướng tăng nhanh hơn nữa. Ngày 4 tháng 10 năm 1957, chỉ ba ngày sau khi công ty Chất bán dẫn Fairchild được thành lập, người Nga phóng vệ tinh Sputnik và mở ra một cuộc chạy đua vũ trụ với Mỹ. Chương trình vũ trụ dân sự, cùng với chương trình quân sự chế tạo tên lửa đạn đạo, đã thúc đẩy nhu cầu cả về máy vi tính và bóng bán dẫn. Điều đó cũng góp phần gắn kết sự phát triển của hai công nghệ này với nhau. Vì cần phải thu nhỏ kích cỡ những chiếc máy vi tính cho vừa phần hình chóp ở đầu tên lửa nên phát sinh ra một yêu cầu bắt buộc là phải tìm được những phương pháp để nén hàng trăm và thậm chí sau này là hàng nghìn bóng bán dẫn vào trong những thiết bị nhỏ xíu.

Jack Kilby (1923-2005) ở Text Instrument năm 1965.

Vi mạch của Kilby.

Arthor Rock (1926-) năm 1997.

Andy Grove (1936-) cùng với Noyce và Moore ở Intel năm 1978.