田星宇+辛向陽(yáng)

文章編號(hào)：2095-6835（2017）10-0074-03

摘 要：目的是分析CCD（電荷耦合元件）的技術(shù)發(fā)展歷程。方法是，以經(jīng)濟(jì)學(xué)中的SLIM模型為理論基礎(chǔ)，通過(guò)其對(duì)技術(shù)變革與生產(chǎn)力增長(zhǎng)的研究和闡述，結(jié)合CCD從發(fā)現(xiàn)到應(yīng)用的歷史過(guò)程進(jìn)行研究。結(jié)果是，得出CCD從基礎(chǔ)科學(xué)到實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)、發(fā)明創(chuàng)造、創(chuàng)業(yè)行為、規(guī)模效仿至最后市場(chǎng)普及與擴(kuò)張的歷史變遷過(guò)程。結(jié)論是，基于SLIM模型，通過(guò)對(duì)CCD技術(shù)發(fā)展歷程的研究，可以得出CCD技術(shù)發(fā)展轉(zhuǎn)化與相關(guān)產(chǎn)品的突破創(chuàng)新對(duì)市場(chǎng)和企業(yè)的影響，同時(shí)，佐證了SLIM模型所描述的技術(shù)發(fā)展與轉(zhuǎn)化對(duì)企業(yè)諸多戰(zhàn)略設(shè)計(jì)和規(guī)劃有重要的理論意義。

關(guān)鍵詞：SLIM理論；CCD技術(shù)；技術(shù)轉(zhuǎn)化；產(chǎn)品突破

中圖分類號(hào)：T-19 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.10.074

2009年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給了發(fā)明CCD（電荷耦合元件）的W.S.Boyle和G.E.Smith，以表彰他們?cè)趫D像傳感技術(shù)領(lǐng)域所作的貢獻(xiàn)。追溯CCD技術(shù)，最早起源于愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)理論，時(shí)至今日，從理論發(fā)現(xiàn)到市場(chǎng)應(yīng)用，CCD已被廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。本文將對(duì)CCD的技術(shù)發(fā)展與突破的歷程進(jìn)行研究，以經(jīng)濟(jì)學(xué)家Paul A.David所提出的SLIM線性模型為理論基礎(chǔ)，旨在通過(guò)經(jīng)濟(jì)學(xué)模型來(lái)分析CCD的發(fā)展歷程，并闡述技術(shù)轉(zhuǎn)化和產(chǎn)品突破對(duì)企業(yè)戰(zhàn)略設(shè)計(jì)與規(guī)劃的重要意義。

1 SLIM理論模型

新增長(zhǎng)主義理論是經(jīng)濟(jì)學(xué)的一個(gè)重要分支，其在20世紀(jì)80年代中期興起，將經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的源泉完全內(nèi)生化。這闡明了一個(gè)問(wèn)題，即增長(zhǎng)的根本原因是什么。在新增長(zhǎng)主義眾多的子理論中，經(jīng)濟(jì)學(xué)家Paul A.David所闡述的SLIM模型描述了技術(shù)的變革和生產(chǎn)力的增長(zhǎng)是一個(gè)線性發(fā)展模式，其可以解釋為：基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了應(yīng)用科學(xué)的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，繼而出現(xiàn)了創(chuàng)造性行為的發(fā)生，同時(shí)，這些創(chuàng)造性行為刺激、并為隨后的新興商業(yè)產(chǎn)品及其生產(chǎn)方法的引進(jìn)提供了基礎(chǔ)，接下來(lái)便刺激出現(xiàn)了規(guī)模性的仿效，從而帶來(lái)了新技術(shù)的普及和擴(kuò)張。SLIM理論線性模型如圖1所示。

2 CCD技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)

2.1 從基礎(chǔ)科學(xué)至實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)

物理學(xué)家愛(ài)因斯坦（Albert Einstein）的光電效應(yīng)理論表明，感光物質(zhì)被光照射時(shí)，它的電性質(zhì)會(huì)發(fā)生改變。愛(ài)因斯坦的這一理論便是CCD的一個(gè)重要理論基礎(chǔ)，最初的CCD與愛(ài)因斯坦的理論一致，指的是具有電荷轉(zhuǎn)移功能的器件。隨著基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展，應(yīng)用性科學(xué)隨之發(fā)展，CCD逐漸走向了圖像傳感器應(yīng)用范疇。這時(shí)，成像技術(shù)便發(fā)展起來(lái)。成像技術(shù)從1826年第一張真正意義上的照片問(wèn)世以來(lái)，其經(jīng)歷了日光硬化法、攝像乳膠記錄、光電式圖像傳感器等技術(shù)發(fā)展。1969年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的W.S.Boyle和G.E.Smith嘗試將圖像電話和半導(dǎo)體氣泡式存儲(chǔ)器2種新技術(shù)結(jié)合起來(lái)，從而得到了新的設(shè)備電荷氣泡組件（Charge Bubble Devices）。此時(shí)，CCD技術(shù)已初見(jiàn)原形。1969年，W.S.Boyle和G.E.Smith在電荷氣泡組件的基礎(chǔ)上，設(shè)想該組件可以作為一個(gè)移動(dòng)寄存器或圖像傳感器。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)研究，2人次年在電荷氣泡組件的基礎(chǔ)上發(fā)明了電荷耦合元件（CCD-Charge Coupled Device），這便是CCD的第一次發(fā)布。同年，2人驗(yàn)證了其自身的光電成像功能，并憑借此獲得了2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

從愛(ài)因斯坦的基礎(chǔ)科學(xué)理論到相應(yīng)應(yīng)用科學(xué)實(shí)驗(yàn)的發(fā)現(xiàn)，再到發(fā)明創(chuàng)造出CCD，其間經(jīng)歷了多種成像技術(shù)的催化，無(wú)數(shù)種實(shí)驗(yàn)的成果促進(jìn)了CCD成果的最初發(fā)明，這便是SLIM模型的第一至第二步，可謂跨越了CCD技術(shù)發(fā)展的一大步。

2.2 從實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)到發(fā)明創(chuàng)造

自20世紀(jì)60年代末期，CCD這一新概念被公布以來(lái)，從其原理特性和最初應(yīng)用領(lǐng)域出發(fā)，人們就對(duì)CCD在圖像、信息處理、儲(chǔ)存和傳輸?shù)膽?yīng)用上產(chǎn)生了極大的興趣。同時(shí)，在Willard S. Boyle和 George E. Smith所發(fā)表的論文中，提到了CCD可以用作圖像傳感器。由于貝爾實(shí)驗(yàn)室是CCD的發(fā)源地，所以，其在CCD諸多領(lǐng)域的研究上一直保持領(lǐng)先。同樣，美國(guó)是最早開(kāi)展CCD研究的國(guó)家，也是對(duì)此投入首屈一指的國(guó)家，有政府和官方部門(mén)的支持，美國(guó)對(duì)于CCD最初的應(yīng)用起源于科技、國(guó)防、軍事、航天航空等領(lǐng)域。從1969年CCD被提出到1974年，5年的時(shí)間內(nèi)，CCD的核心技術(shù)穩(wěn)步發(fā)展，提高了CCD的檢測(cè)、采樣等多種技術(shù)效率。

由此可見(jiàn)，20世紀(jì)70年代初，CCD還處于研制開(kāi)發(fā)階段，獨(dú)美國(guó)在此領(lǐng)域一枝獨(dú)秀。此時(shí)，CCD已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室的最初發(fā)現(xiàn)開(kāi)始逐步發(fā)展，雖然開(kāi)發(fā)的成品也主要應(yīng)用于軍事、空間探測(cè)等領(lǐng)域，但發(fā)展初見(jiàn)端倪且勢(shì)頭迅猛。這種對(duì)CCD的技術(shù)推動(dòng)也直接刺激了接下來(lái)從軍用向民用的多家公司、不同行業(yè)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)行為。

2.3 從發(fā)明創(chuàng)造到創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)行為

新的技術(shù)趨勢(shì)勢(shì)必帶來(lái)了新的產(chǎn)品機(jī)會(huì)。CCD技術(shù)也是如此，由于CCD發(fā)明之初便用于圖像傳感領(lǐng)域，順理成章，它為數(shù)碼攝像帶來(lái)了行業(yè)的第一桶金。值得一提的是，日本SONY公司在CCD發(fā)布的1年后便關(guān)注到了這項(xiàng)技術(shù)，但其正式開(kāi)始對(duì)CCD的研究卻在1973年，SNOY從技術(shù)發(fā)現(xiàn)到正式進(jìn)行產(chǎn)品探索滯后了3年。1974年，美國(guó)RCA公司搶占了先機(jī)，研制出了512×320象元面陣CCD攝象機(jī)。這標(biāo)志著CCD產(chǎn)業(yè)的蓬勃興起。1975年，柯達(dá)更是率先引領(lǐng)市場(chǎng)，采用仙童半導(dǎo)體公司的CCD芯片研制了第一個(gè)數(shù)碼照相機(jī)。4年后，SONY公司也開(kāi)始了市場(chǎng)的瓜分，其首先實(shí)現(xiàn)了R、G、B分路彩色攝像機(jī)。之后，日立公司首先推出單片彩色CCD攝像機(jī)。

1981-08，索尼采用570×490像素、約28萬(wàn)像素、2/3英寸的CCD代替膠卷，發(fā)布了MAVICA。它外形已經(jīng)接近普通照相機(jī)，拍攝內(nèi)容不僅可以通過(guò)視頻印相機(jī)印出，還能在電視屏幕上顯示出來(lái)。由此，數(shù)碼照相機(jī)拉開(kāi)了誕生的序幕。至此，CCD的應(yīng)用使數(shù)碼照相行業(yè)正式走向發(fā)展階段。

隨后幾年，松下、富士、尼康、佳能等公司都推出了自己基于CCD的產(chǎn)品，可謂百花齊放。由此可見(jiàn)，20世紀(jì)80年代初開(kāi)始，日本已經(jīng)開(kāi)始讓CCD商業(yè)化，進(jìn)入批量生產(chǎn)階段。雖然日本對(duì)于CCD的研發(fā)比美國(guó)稍晚，但它們的產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入商用和民用領(lǐng)域。

第一桶金的效應(yīng)已經(jīng)逐步體現(xiàn)，即已經(jīng)開(kāi)始實(shí)現(xiàn)技術(shù)的日常商業(yè)化。從發(fā)明創(chuàng)造到創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，讓技術(shù)進(jìn)入市場(chǎng)，在順應(yīng)技術(shù)趨勢(shì)的同時(shí)，同樣符合社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)，與用戶的需求匹配，前沿技術(shù)的突破，此時(shí)已經(jīng)開(kāi)始呈現(xiàn)。

2.4 從創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)行為到規(guī)模性仿效

CCD以圖像傳感起始，經(jīng)過(guò)數(shù)碼成像催化，以數(shù)碼照相行業(yè)切入走向市場(chǎng)，開(kāi)始了創(chuàng)業(yè)時(shí)代。與此同時(shí)，CCD也開(kāi)始從技術(shù)探索走向精益求精。

20世紀(jì)末，CCD產(chǎn)品開(kāi)始向更小的像素尺寸發(fā)展。1995年，CCD數(shù)字照相機(jī)的出現(xiàn)，開(kāi)始了延續(xù)至今的分辨率競(jìng)爭(zhēng)。而日本對(duì)CCD的運(yùn)用依舊領(lǐng)先于數(shù)碼照相領(lǐng)域，更高像素的CCD芯片逐漸被發(fā)明，并實(shí)現(xiàn)了完全實(shí)用化。富士公司通過(guò)對(duì)人類視覺(jué)的全面研究，提出了super CCD；美國(guó)Foveon公司提出了多層感色CCD；SONY在CCD產(chǎn)品上采用全新的四色濾光技術(shù)，這些無(wú)不將CCD的成像技術(shù)推至另一個(gè)新的高度。隨后，越來(lái)越多的國(guó)家與公司開(kāi)始發(fā)展和研究CCD。

技術(shù)的一次次優(yōu)化迭代促使了需求的增加和細(xì)化。鑒于市場(chǎng)對(duì)CCD攝像機(jī)用量的急速增加，世界上多個(gè)國(guó)家就數(shù)碼相機(jī)行業(yè)已經(jīng)形成了較大型的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。此時(shí)，規(guī)模性的效仿模式已經(jīng)形成，市場(chǎng)已經(jīng)開(kāi)始瓜分CCD這塊大的蛋糕，從一家獨(dú)大的CCD技術(shù)發(fā)展到大規(guī)模效仿而進(jìn)行的市場(chǎng)瓜分。CCD的發(fā)展進(jìn)一步佐證了SLIM理論模型。

CCD的技術(shù)發(fā)展歷程自然而然地順應(yīng)了社會(huì)的發(fā)展和市場(chǎng)的趨勢(shì)，同時(shí)，匹配甚至迎合用戶的需求。就CCD此時(shí)的市場(chǎng)探索來(lái)看，其所擁有的高技術(shù)性、前沿性和時(shí)效性正在逐漸被發(fā)掘，市場(chǎng)趨勢(shì)與用戶需求在某時(shí)刻達(dá)到峰值，也促成更多的人去追求市場(chǎng)的多元化，一個(gè)應(yīng)用多元化的契機(jī)已經(jīng)到來(lái)。

2.5 從規(guī)模性仿效到技術(shù)的普及和擴(kuò)張

當(dāng)技術(shù)的差異化趨勢(shì)已經(jīng)不再明顯，那么，相應(yīng)的技術(shù)便開(kāi)始追求更為廣闊的市場(chǎng)擴(kuò)張，不再局限于單一的數(shù)碼照相。CCD的發(fā)展也印證了這一事實(shí)。對(duì)多元化的探索實(shí)現(xiàn)了技術(shù)到用戶的多方位覆蓋，從而衍生出不同企業(yè)和行業(yè)的顛覆式創(chuàng)新。

進(jìn)入21世紀(jì)，CCD 技術(shù)發(fā)展的步伐并沒(méi)有減慢，而是走向了與新技術(shù)、新方向的融合?，F(xiàn)如今的CCD已經(jīng)成為了一種基本的圖像獲取方式，其在包括數(shù)字監(jiān)控、醫(yī)療健康、工業(yè)生產(chǎn)、圖像識(shí)別、多媒體、辦公自動(dòng)化等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用。從軍事、國(guó)防領(lǐng)域至最一般的商用和民用，CCD的歷史發(fā)展研究充分驗(yàn)證了SLIM理論模型的線性結(jié)構(gòu)，同樣，SLIM模型對(duì)于技術(shù)突破市場(chǎng)也有重要的理論價(jià)值。

3 基于CLIM理論的CCD發(fā)展

根據(jù)文中所述內(nèi)容總結(jié)出CCD技術(shù)基于SLIM理論模型的發(fā)展情況，如圖2所示。從愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)理論至點(diǎn)和氣泡組件實(shí)驗(yàn)的發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)成像技術(shù)的發(fā)展催化，產(chǎn)生了CCD技術(shù)。由美國(guó)領(lǐng)先的CCD研究一直為軍事、國(guó)防、航空航天領(lǐng)域所服務(wù)。20世紀(jì)80年代，CCD在美國(guó)的軍事、航天領(lǐng)域依舊穩(wěn)步前進(jìn)，而隨著日常商業(yè)化需求的出現(xiàn)，雖然日本的研究略有滯后，但在攝像行業(yè)進(jìn)行技術(shù)引導(dǎo)，引領(lǐng)了CCD向民用、商用的發(fā)展。隨后，CCD真正進(jìn)入了商業(yè)化和大規(guī)模生產(chǎn)，追求多元化與多因素的介入形成新技術(shù)，從而擴(kuò)張新的市場(chǎng)。

從目前情況看，美國(guó)、日本、中國(guó)、韓國(guó)、俄羅斯和德國(guó)等國(guó)家均投入了大量資源在CCD攝像機(jī)的研制和生產(chǎn)上。但不可否認(rèn)的是，作為初創(chuàng)者的美國(guó)與第一個(gè)成功進(jìn)入數(shù)碼相機(jī)市場(chǎng)挖到第一桶金的日本依舊遙遙領(lǐng)先。美國(guó)依舊在國(guó)防、航天用CCD上獨(dú)占鰲頭，而日本長(zhǎng)期雄踞于商用、民用CCD產(chǎn)業(yè)。日本CCD的研發(fā)和生產(chǎn)起步晚于美國(guó)，卻在家用CCD領(lǐng)域（特別是數(shù)碼相機(jī)產(chǎn)品）稱霸于世界，不得不承認(rèn)企業(yè)對(duì)于自身戰(zhàn)略的設(shè)計(jì)起到了舉足輕重的作用。以SONY為首的日本企業(yè)對(duì)市場(chǎng)需求的精準(zhǔn)把握使之率先掌握了規(guī)?；a(chǎn)的技術(shù)，對(duì)CCD生產(chǎn)技術(shù)的快速吸收，對(duì)市場(chǎng)的精準(zhǔn)定位，使日本在CCD領(lǐng)域逐漸占有一席之地，并無(wú)國(guó)能與之比擬。同時(shí)，因?yàn)槿毡驹跀?shù)碼相機(jī)領(lǐng)域舉足輕重的地位，形成了強(qiáng)有力的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)，憑借其自身在數(shù)碼相機(jī)領(lǐng)域的成功，把握住了產(chǎn)業(yè)的上中下游；再加上CCD對(duì)于數(shù)碼相機(jī)產(chǎn)品的重要性，日本在產(chǎn)業(yè)鏈的把控上又更勝一籌。

4 結(jié)論

就整個(gè)大行業(yè)背景來(lái)說(shuō)，由于多領(lǐng)域的交叉，通過(guò)技術(shù)再創(chuàng)造，CCD與其他諸多領(lǐng)域整合創(chuàng)新；就企業(yè)涉及決策抽象層面上來(lái)說(shuō)，在創(chuàng)業(yè)行為、規(guī)模應(yīng)用至新技術(shù)運(yùn)用過(guò)程中，多種因素共同發(fā)生作用，需求多元化致使市場(chǎng)多元化和促進(jìn)顛覆式創(chuàng)新的發(fā)生。

由CCD的發(fā)展可見(jiàn)，其在每段時(shí)期的技術(shù)轉(zhuǎn)化、產(chǎn)品突破創(chuàng)新都對(duì)市場(chǎng)與企業(yè)有著重要的影響和意義。同時(shí)，這進(jìn)一步證明了對(duì)SLIM線性模型所描述的技術(shù)發(fā)展與轉(zhuǎn)化的研究，為企業(yè)的技術(shù)、產(chǎn)品、設(shè)計(jì)、市場(chǎng)等諸多戰(zhàn)略設(shè)計(jì)與規(guī)劃提供了一個(gè)新的方向，即企業(yè)對(duì)于科技進(jìn)步節(jié)奏的把控，如何在管理決策過(guò)程中使得新技術(shù)成果向產(chǎn)品有效過(guò)渡，從而找尋合市場(chǎng)需求的契機(jī)，以戰(zhàn)略性優(yōu)勢(shì)形成技術(shù)到產(chǎn)品的突破，最終形成技術(shù)至商品的價(jià)值轉(zhuǎn)化，在新的市場(chǎng)環(huán)境下以更廣闊的市場(chǎng)擴(kuò)張形成自身的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

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〔編輯：白潔〕