馭電風城：從交通大學的復校到電子所創立，改變臺灣半導體產業的歷史

打造護國神山

　　一九六〇年代的交大電子所，相繼達成自製電晶體和積體電路的重大成就，但成功絕非一蹴可及。其中最關鍵的成功因素雖是聯合國外籍專家的技術指導，實際上更少不了交大校友對電子所的發展憧憬、特別基金計畫之宗旨，以及交大電子所既有的研究資源相應配合。
　　技術指導的層面，居功闕偉者無疑是特別基金計畫敦聘的本國籍旅美專家──張瑞夫。張瑞夫，四川樂山人，一九二六年生，一九四二年就讀於樂山中學，一九四七年九月考入重慶無線電學校。一九四九年隨校遷臺後，就讀於省立工學院（今成大），一九五三年畢業後留美，一九六一年取得美國普渡大學博士。
　　留美期間，張瑞夫獲聘為貝爾實驗室研究員，從事平面式電晶體研究。一九六四年受聯合國特別基金計畫邀請，回臺擔任電信電子訓練研究中心客座教授。 除協助交大自製電晶體之外，張瑞夫還受成大電機系系主任周肇西邀請，回其母校介紹電晶體，從而啟發成大電機系規畫新的研究領域。
　　張瑞夫是因為何種契機與交大校友們產生聯繫，從而被引介進入交大電子所主持的電信電子訓練研究中心？當前雖缺乏一手資料明確指證背後的人際網路運作情形，推測應和朱蘭成及同在貝爾實驗室任職的施敏有所關聯（朱蘭成引薦施敏至交大講學，特別基金計畫結束之後致力協助交大發展半導體技術，培育全國第一位工學博士張俊彥）。
　　張瑞夫返臺後，主要協助交大電子所從事自製電晶體計畫，所方特別於校門口旁的機械工場內隔間，設立了半導體實驗室。除張瑞夫外，此計畫並由教授李恆鉞、副教授溫鼎勳共同指導，還有甫自電子所畢業的講師張俊彥、郭雙發加入該研發團隊。此外，亦有若干技工協助製造工作，如湯敏雄、吳清斌、夏禮中等人。只是技術指導的重責大任雖由張瑞夫扛下，但他未有實際製作設備的經驗，因此張俊彥、郭雙發二位講師，需從無到有設計並建造矽平面電晶體製程設備；更有甚者，關於半導體的學科知識更須從頭打下根基。
　　早在交大電子所創所之前，趙曾珏即有感於美國科學技術的一日千里，而眾多科技發展中，他最關注電晶體的發明，看好其具有取代真空管的潛力。遠在地球的另一端，錢其琛也認可電晶體的重要性，他認為半導體、電子計算機、微波無線電和雷達是交大電子所應重點發展領域，錢其琛描述半導體領域的概況時，其切入點正是電晶體的自製研發（尤其是矽電晶體的應用展望）。
　　然而，單憑創所初期的規模和資源，必然無法發展電晶體的研究及自製，前章魏凌雲、葛守仁對電子所發展項目的建議信中也未強調半導體領域。即便主事者有心為之，初期的交大電子所並未有資源真正投入在半導體研究領域。如郭雙發畢業後受李熙謀延攬擔任電信電子訓練研究中心講師，並於正在發展的半導體和電子計算機領域中選擇前者持續研究；然而他也指出：「那時候（剛加入半導體計畫的時候）也不知道什麼叫半導體，都沒有什麼聽說過半導體。」
　　郭雙發進一步說明：關於半導體的學科知識，除了張瑞夫到所講授之外，更重要的「是自己摸索」以及閱讀有關半導體設備、積體電路的教科書。 在初創的年代，交大最早的半導體領域師資，可以說是在自學之中，逐漸奠定下基礎。
　　另一位講師張俊彥也回憶，當時他打算以「電子如何在超導體與半導體的介面中傳導」作為碩士論文主題，可是「當時交大沒有半導體的老師，也沒有量子力學的課。」 因此，他的碩士論文是遍讀國際期刊論文後，靠自己推論出兩者的傳導現象而完成，從理論推論傳導現象並不需要做實驗，除顯示張俊彥學力極佳，也反映出當時交大電子所的教學資源不足。一九六二年張俊彥取得碩士學位後，即在交大電子所開設量子力學的課程，為交大電子所奠定最初的基礎。
　　「可能都是自己先念的啦……大概我們就是照著書本先念……就是自己念一念，念一念然後就教了！」 郭雙發的回憶，揭開交大電子所最初孕育半導體研究和教學的真實情境。
　　除了學科知識以外，製造電晶體的儀器設備也沒有現成品可直接使用，研究團隊在設計與製造儀器設備所投入的心力，並不亞於製造電晶體本身。「看了圖就自己設計」， 張俊彥回憶研究團隊只憑張瑞夫所攜回矽平面電晶體光罩和數張手寫藍圖搭配口頭說明，便開始仿製貝爾實驗室的平面矽製程設備。
　　張俊彥負責光罩對準儀和真空蒸鍍設備，郭雙發負責擴散爐製造，最終兩人竟能製作出外觀、功能和準確度均能比擬貝爾實驗室的設備。自己「從工人幹起，整天與噴燈、車床、焊錫為伍」， 交大師生就在如此克難條件下，組建出臺灣第一座半導體實驗室（即今國立陽明交通大學奈米中心）。「真空是所有半導體設備與技術之母。」張俊彥曾如此描述蒸鍍設備的重要性。而當時交大既有的設備，僅陶爾門留在倉庫的一批舊真空幫浦，實已損壞或真空度不足。張俊彥幾經嘗試，拆掉幾部機器，並組裝O型環（空軍研究院代工製造）和玻璃腔體，同時使用機械幫浦、擴散幫浦和離子幫浦，最終成功完成真空蒸鍍設備（evaporator，即蒸鍍機），使腔體壓力達到十的負六次方托（10-6 torr），「即使設備老舊，但鍍出來的薄膜品質還是相當好的……自己所做組裝出來的設備品質是最好最棒的，最棒的是有idea。」
　　至於光罩對準儀，則是由張俊彥親繪機械設計圖，再請清大精密儀器中心的師傅製作。他更守候在第一線以便立即解決製造問題，也自行纏繞電線及購買石英爐管，最後完成了光罩對準儀。
　　自製電晶體實現「點石成金」同樣不簡單，從打磨好的薄矽片到可以使用的電晶體，一共要經過高達五十道程序，大致可分為：淨洗與表面處理（clean and surface treatment）、蒸汽氧化（steam oxidation）、照相蝕刻技術（photo-etching technique）、硼質擴散（Boron diffusion）、磷質擴散（Phosphorus diffusion）、真空蒸鍍（vacuum deposition）等。
　　交大電子所選用一九六〇年代最新穎的製造技術，一平方吋薄矽片（厚度約五至十mils）可製成七千五百枚電晶體（當時一部收音機約需六至八枚電晶體）。團隊共製造條狀（stripe）和環形（ring type）兩種電晶體，前者的截止頻率（alpha cut frequency）達到每秒一百megacycles（MC）， 後者更可達到每秒五百MC。因為電晶體的製造成功，交大紐約同學會還因此頒給郭雙發五十美元獎金。
　　張瑞夫在接受電聯會的訪談時提到：交大自製矽電晶體成就，代表臺灣能用「最新式最進步的一種製造方法」自製電晶體，展現極大的工業潛力。《友聲》刊文〈窮而後工與交大精神〉，闡述了這項技術的優越性和工業應用潛能：

電研所目前所製的電晶體品質，要比一般電晶體收音機所用者為高，現在大家所用原料是「鍺」，交大是用「矽」。電流放大五十餘倍，截止頻率約為每秒五億周。臺灣現在普通電視機及收音機所用的電晶體截止頻率都在二億以下。交大現正試製十億周截止頻率的電晶體，以求直追歐美。並可用於太空通訊與國防。
　　交大日後在半導體研究領域得以領先國內學術機構，正可歸功於半導體實驗工場自製電晶體的全國創舉。這項電信電子訓練研究中心計畫的重要項目，除代表臺灣技術水準「從無到有」的突破，也越過鍺電晶體製造階段，直接邁向矽電晶體的時代，《傳奇人生：張俊彥傳》一書如此評價：

「原本臺灣技術落後美國四、五十年，但以實驗室的水準而言，馬上縮短到只有七、八年的差距。這個水準甚至超過日本的大學，因為日本只有業界擁有矽元件實驗室，大學只有鍺元件實驗室。 」

　　正因為有那麼一批人願意堅持從無到有來完成矽電晶體的製造，才驅動臺灣邁向矽島時代的起點。

打造護國神山

　　一九六〇年代的交大電子所，相繼達成自製電晶體和積體電路的重大成就，但成功絕非一蹴可及。其中最關鍵的成功因素雖是聯合國外籍專家的技術指導，實際上更少不了交大校友對電子所的發展憧憬、特別基金計畫之宗旨，以及交大電子所既有的研究資源相應配合。
　　技術指導的層面，居功闕偉者無疑是特別基金計畫敦聘的本國籍旅美專家──張瑞夫。張瑞夫，四川樂山人，一九二六年生，一九四二年就讀於樂山中學，一九四七年九月考入重慶無線電學校。一九四九年隨校遷臺後，就讀於省立工學院（今成大），一九五三年畢業後留美...

歷史需要被記憶
黃明居／國立陽明交通大學圖書館館長

　　自一九五八年國立交通大學以電子研究所之名在臺灣復校（二〇二一年與國立陽明大學合併為國立陽明交通大學）以來，其九年間的發展史，不僅描繪出於新竹風城草創辦學的軌跡，更是日後成為臺灣電子產業人才搖籃的關鍵，郭南宏與鄧啟福兩位校長，亦是電子研究所的首屆學生。有感於校史之重，圖書館長期投入、耕耘校史研究與訪談工作，執行「卸任校長口述歷史訪談專書計畫」，自二〇一八年起陸續出版郭南宏、鄧啟福、阮大年、吳重雨、吳妍華等五位校長的口述歷史，帶領讀者伴隨領航者身姿，見證學校成長茁壯之路。
　　本書則以機構史的觀點出發，邀請讀者重回歷史現場──國立交通大學電子研究所，除翔實記載電子研究所初創時期的影響與變遷，亦從最初交通大學校友會的倡議復校談起，看見電子研究所在國家政策與資源的限制下，如何開創嶄新的學術天地。書中不僅梳理了復校及朝向電子研究領域發展的歷史脈絡，也記錄師生如何突破硬體與技術的限制，完成各項創新研究，為日後臺灣電子產業的發展立下堅實基礎。
　　電子研究所是陽明交通大學校制的源頭，而爬梳、記錄這段電子研究所時期的歷史，亦是陽明交通大學表現其「飲水思源」宗旨的具體實踐。為呈現此段校史的多元樣貌，校史特藏組也拍攝各種人物和主題紀錄片，藉由徵集大量影音資料、文件或文物，製作影片，運用影音媒體的方式推廣，以因應新時代的閱聽人興趣。在相同的精神下，希望帶給讀者一場繪聲繪影的閱讀饗宴。
　　本書的出版，不僅是對交通大學在臺灣復校歷史的回顧，亦是對電子研究所發展史、電子產業史的致敬；更期望能藉由這段篳路藍縷的歷程，帶給讀者一些啟發，讓歷史，成為知識探索的基石。

歷史需要被記憶
黃明居／國立陽明交通大學圖書館館長

　　自一九五八年國立交通大學以電子研究所之名在臺灣復校（二〇二一年與國立陽明大學合併為國立陽明交通大學）以來，其九年間的發展史，不僅描繪出於新竹風城草創辦學的軌跡，更是日後成為臺灣電子產業人才搖籃的關鍵，郭南宏與鄧啟福兩位校長，亦是電子研究所的首屆學生。有感於校史之重，圖書館長期投入、耕耘校史研究與訪談工作，執行「卸任校長口述歷史訪談專書計畫」，自二〇一八年起陸續出版郭南宏、鄧啟福、阮大年、吳重雨、吳妍華等五位校長的口述歷史，帶領讀者伴隨領航者...

校長序　同行致遠　／林奇宏
院長序　臺灣高科技產業的縮影　／王蒞君
館長序　歷史需要被記憶　／黃明居
作者序 工程師的奇蹟　／郭力中

序曲
　晚清變局的曙光（一八九六─一九一一）
　烽火下向學不倦（一九一二─一九四九）
　領航現代化建設

第一章 新枝初萌：艱困的復校
　交大雖舊，其命維新
　一封來自美國的電報
　預算和目標的攻防戰

第二章　根植風城：電子研究所的奠基
　風馳電掣的開場
　我們的電子年
　研究與課程藍圖

第三章 桃李燦漫：電子所與研究生教育
　覓良師煞費苦心
　得英才而教育之
　往事並不如煙

第四章　廣傳新知：引領臺灣跨入新紀元
　錢公南與他眼中的未來
　電信電子訓練研究中心
　啟電腦教育之先河

第五章　曙光初綻：交大電子所領航科技創新
　小發明與大貢獻
　開啟臺灣電視新紀元
　打造護國神山
　改變世界那道光

尾聲　餘波意猶未盡
　交大工學院重生
　電子產業的磐石

附錄
　附錄一：交通大學校史與電子研究所年表
　附錄二：人物專訪節選
　附錄三：交大復校籌備委員會委員生平

參考書目

校長序　同行致遠　／林奇宏
院長序　臺灣高科技產業的縮影　／王蒞君
館長序　歷史需要被記憶　／黃明居
作者序 工程師的奇蹟　／郭力中

序曲
　晚清變局的曙光（一八九六─一九一一）
　烽火下向學不倦（一九一二─一九四九）
　領航現代化建設

第一章 新枝初萌：艱困的復校
　交大雖舊，其命維新
　一封來自美國的電報
　預算和目標的攻防戰

第二章　根植風城：電子研究所的奠基
　風馳電掣的開場
　我們的電子年
　研究與課程藍圖

第三章 桃李燦漫：電子所與研究生教育
　覓良師煞費苦心
　得英才而教育...