Transistor
L'hiver 1947 voit naître une innovation qui allait métamorphoser notre rapport à la technologie. Dans les Bell Labs, trois hommes : John Bardeen, Walter Brattain et William Shockley conçoivent le transistor, un minuscule dispositif dont personne ne soupçonne encore la portée. Leur travail leur vaudra le prix Nobel de physique en 1956.
Cette découverte ne doit rien au hasard. Dès les années 1930, Mervin Kelly, directeur de recherche aux Bell Labs, avait pressenti les limites des tubes à vide qui équipaient tous les équipements électroniques. Ces tubes, fragiles comme du cristal, engloutissaient l'énergie et occupaient un espace considérable. Kelly cherchait une alternative et misait sur les semi-conducteurs, matériaux à mi-chemin entre conducteurs et isolants, alors peu compris par la communauté scientifique.
Pour explorer cette voie, Kelly bâtit patiemment une équipe pluridisciplinaire. Il attire William Shockley et Dean Woolbridge en 1936, puis James Fisk et Charles Townes trois ans plus tard. Walter Brattain, déjà présent aux Bell Labs depuis 1929, rejoint l'aventure. L'équipe tient des séminaires pour déchiffrer la physique des semi-conducteurs. Leurs premiers essais sur l'oxyde de cuivre tournent court. À l'aube de la guerre, Russell Ohl propose de se concentrer sur le silicium.
Le conflit mondial donne un coup d'accélérateur à ces recherches. Les radars exigent des fréquences trop élevées pour les tubes à vide. Le germanium et le silicium sont les candidats idéaux, d'autant que l'armée finance des techniques de purification sophistiquées pour ces matériaux. En 1945, Kelly restructure ses laboratoires et crée une section dédiée à la physique des états solides sous la houlette de Shockley. L'équipe s'enrichit de Walter Brattain, Gerald Pearson et John Bardeen, fraîchement recruté.
L'automne 1947 voit une accélération fulgurante des travaux, période que Shockley surnommera plus tard le « mois magique ». Le 17 novembre, Brattain et Ralph Gibney découvrent qu'un dispositif à semi-conducteur plongé dans un électrolyte produit un effet d'amplification. Les expériences s'enchaînent avec du germanium. Le 16 décembre 1947, Bardeen et Brattain obtiennent une amplification notable avec un dispositif à deux points de contact rapprochés. Le transistor vient de naître.
L'histoire s'écrit dans les semaines suivantes. Entre décembre 1947 et février 1948, Shockley élabore la théorie du transistor à jonction, qui s'avérera industriellement viable. Il comprend que l'amplification provient d'une injection de porteurs de charges minoritaires et imagine un sandwich de trois couches semi-conductrices. Le 23 février 1948, une expérience de John Shive valide brillamment cette hypothèse.
La fabrication du premier transistor à jonction tel que l'imaginait Shockley exige deux années supplémentaires de mise au point. Gordon Teal et Morgan Sparks y parviennent en avril 1950, grâce à des innovations métallurgiques. En novembre 1950, Shockley publie Electron and Holes in Semiconductors, bible instantanée pour les scientifiques du domaine.
Les premières applications du transistor surprennent ses créateurs. Les réseaux téléphoniques d'AT&T, qui sont pourtant à l'origine de l'invention, n'adoptent cette technologie qu'à la fin des années 1950. En revanche, les transistors conquièrent les radios portables, les appareils auditifs et surtout l'armée. Le programme de missile Minuteman (1958-1962) intègre des transistors dans son système de guidage informatique.
Les ordinateurs transistorisés éclosent dès le début des années 1950. Les Bell Labs conçoivent le TRADIC, premier ordinateur embarqué à transistors. IBM lance sa calculatrice transistorisée, le modèle 608, en 1957. Philco commercialise ses ordinateurs TRANSAC basés sur sa technologie de transistors à barrière de surface. Texas Instruments, General Electric et RCA proposent des transistors spécifiquement conçus pour l'informatique.
Cette mutation technologique bouleverse aussi les modes de production. Fairchild Semiconductor, fondée en 1957 par huit transfuges de l'entreprise de Shockley, dont Gordon Moore et Robert Noyce, invente de nouvelles méthodes de fabrication. Ces innovations façonnent peu à peu ce qui deviendra la Silicon Valley, épicentre mondial de l'industrie des semi-conducteurs.