〈時評〉貝爾實驗室的研究體驗分享

  816
照片來源:<a href="http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/" target="_blank">CC BY-SA 3.0</a>/維基百科

照片來源:CC BY-SA 3.0/維基百科

  1977年1月2日我到位於紐澤西洲莫內山的貝爾實驗室總部報到,從此在這個世界頂尖的實驗室從事研究工作了十四年,這是我人生的科學家夢想的實踐期。

  莫內山的貝爾實驗室的主建築是金字塔型的屋頂,用銅片當屋瓦,到今天我還無法確定為什麼要用銅瓦,是為了美觀又耐用,還是仿造古文明的金字塔追求永生?又或是銅是電導線的必用原料,因而儲備戰略物質呢?進到大樓就是展示廳,我這個學物理的人,最先看到就是電子的波與粒子雙重性的原始實驗儀器,這是1937年諾貝爾獎得主的戴維生(C.J.Davisson)在實驗室用過的原型真空管,另外一個讓我留下深刻印象的展示是威廉范(W. G. Pfarnn)的區域熔煉爐,這是1940年代製造出世界上最純的鍺與矽的煉金熱爐。這個高純度的材料,發現了材料的新半導體特性。另外大廳的左邊可以看到1962年升上太空的人造衛星,尤其是展開雙翼的太陽電池能板。到今天這個由砷化鎵做的太陽能板做電源的人造衛星仍在太空運行使用,沒有被矽太陽能板所取代。當然實驗室最有名的發明,電晶體就展示在大廳最顯眼的地方,這個技術在二戰後,免費培訓了一批日本業界的學員,造就了日本電子業的振興及今天在世界的經濟地位。順便一提,這個電晶體的專利是免費開放給世界共享的。

  還記得當一個菜鳥研究員,採購授權是每一件採購案5仟美元以下不需上級主管批准,14年後我回到工研院擔任組長的權限都還不到這個數字,而研究員則更是完全沒有授權。這就反應出社會上的信任程度的差異。過去我們的社會發生了幾波對國立大學教授研究經費的調查,打擊了許多科學研究人員的尊嚴,進而阻礙了原創性的自由空間,得不償失。研究開發的本質是意想不到的創新,與形式主義的管理方式格格不入,一個科學研究機構最不需要的就是官大學問大的氛圍。

  實驗室是一個有2萬5仟人規模的機構,一個小領域的研究人員,動則幾十人到幾百人,但通常一個研究員會在進入一個研究團隊(約20位研究員)後,半年內提出個人研究室想作的計畫,由幾位主管及資深同事在聽完報告後決定給予經費、人力及空間的支援,還記得我的第一個提案報告後,我多加了一句話"我所提的計畫希望可以得到你們的肯定與支持,雖然經費需求貴了一些"。我的直屬主管立刻回了一句我一輩子難忘的話,他說"我們只在意你的構想是不是夠好,不在意你要的經費有多貴",這句話讓我終生受用不盡,年青人好的構想值得我們大家一起來支持直到成功為止,不怎麼樣的構想千萬不要以經費不足去誤導年青人,花了不必要的努力去追求,無意中浪費了他們的青春。

  貝爾實驗室能夠成為世界級頂尖的研究機構是有他的策略的,首先以高薪爭取全世界的優秀研究人員,然後提供優質的研究環境,有如孟嘗君養食客三千,讓所有研究員發揮自發性的追求卓越,讓技術創新能自然的發生,沒有創新的研究成果是正常的不是浪費,但成功的研究會得到重賞。這種管理哲學是基於相信優秀的科學研究員有自我的期許與要求。組織架構也是實驗室成功要素之一,它的架構是依循研發創新的流程來分立的,從科學的發想開始在領域10(area Ten)(含物理化學、材料科學、電漿科學、生物、天文、海洋等),到應用研究的領域20(含集體電路,光電半導體,砷化鎵電子等),再往下游的領域30,系統工程的研究等一直展開,不像大學或工研院的組織分法,以電子所、材料所、機械所、光電所等,每個個別領域同時涵蓋了科學研究、應用研究到產品化的模組及系統等不同研究文化的研究群。

  這種以科學研發流程來分組的好處是每一個研究計畫都是以跨領域(物理、化學、材料、生物、電子等)團隊自由合作來推進的,如這個研究構想被證明可行,就被選定進入領域20的研究組織,成立新的團隊,進行應用的研究,最後到小量生產或成立新公司。卓越的研發到可以賺錢的產品,成功的範例很多,其中一個例子大家可能比較熟悉的,就是集體電路製程的電漿乾蝕刻技術,它從電漿物理化學的了解轉到應用研究的乾蝕刻製程開發,到工業實用的蝕刻機製造與應用。這個成功的例子促成了美國應用材料公司在90年代從一個小公司變成世界數一數二的集體電路製程機器的大公司,到今天他還是台積電等集體電路製造公司,所需的生產母機的主要供應商。

  實驗室的主軸文化講究的是個人或小團隊的為了新科技而整合與重組,鼓勵創新、卓越的追求,不受限於已成歷史的成就,隨時以未來的可能性,決定研究方向及資源投入。這種研究團隊成員的流動、研究主題的改變,每三、五年的重整是被視為必要的,不會把研究員的技術成就浪費了,因為新的研究方向正需要這些多元的技術,才能注入不同觀念,得到綜效。技術創新的成功案例因而延續不斷,研究人員也不必死守一種技術的研發與自由研發的本質,相輔相成,成為一個正循環。當然這種從成功得來的自信也會帶來一些盲點,譬如自以為是的科學怪人現象,以及不是在實驗室發明的就不值得重視的症候群(not invented here syndrome)。

  1985年美國電話電報公司(AT&T)因為獨大有壓制排擠新興同業之虞,被聯邦政府要求切分為8個公司,各自獨立,因此貝爾實驗室何去何從成為議題。有討論到是否改為國家實驗室,但最後分成三塊。實驗室主體成為製造公司朗迅(Lucent Co.)的研發機構。系統技術規範等研究團隊成立貝爾通訊實驗室(Bell Communication Research),另一部商業軟體部分劃歸AT&T。這時的實驗室就開始討論研究團隊的定位,必需選擇卓越的、有用的或戰略性的技術,它們的經費來源就會不同。這個定位的差異導致了科學研究同仁紛紛轉到大學擔任教職,應用研究領域的研究同仁,轉戰加州矽谷各地成了科技新貴。貝爾實驗室從全盛時期,研究人員只剩十分之一,很多人覺得可惜,我認為這就是從事研發工作的自然演化。不眷戀過去、追求創新。時至今日,美國的研發主流,大公司的研發部門已不復90年代的規模,獨立的小研發團隊如雨後春筍,在天使基金的推波助瀾下,在加州矽谷、波士頓128號公路等地區生根茁壯,分散式、專題式的研發小公司降低了大公司投入研發的回收風險,取代過去的大規模研發投入的模式。這的確是一次成功的研發產業典範轉移,借鑑於歐美的勇於改革,再次思考我們的研發機構的未來走向、規模及定位,即刻去做讓我們的研發人才能在新的研發產業模式與文化茁壯成長,更上一層追求國際聲望,成為台灣之光。