深度 | 這些天才在發(fā)明集成電路之后分道揚鑣、相互背叛，但最終成就了硅谷
撰文 | 吳軍
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1999 年，在千年紀更替之際，《洛杉磯時報》評選出了過去 100 年最偉大的美國人，威廉·肖克利（William Shockley）、羅伯特·諾伊斯（Robert Noyce）和杰克·基爾比（Jack Kilby）并列第一，在他們后面的則是亨利·福特和富蘭克林·羅斯福等人。
雖然《洛杉磯時報》的評選結(jié)果只是一家之言，但是這三位科學(xué)家對世界做出的巨大貢獻無論如何贊揚都不算過分，如果沒有他們發(fā)明的集成電路，我們很難想象今天的世界將會是什么樣子。
怪人肖克利和青年才俊們
1956 年剛過完新年不久，美國東部的費城，28 歲的羅伯特·諾伊斯正在為自己未來的職業(yè)發(fā)展而糾結(jié)。這位天才自從離開麻省理工學(xué)院后便諸事不順，這在很大程度上源于他畢業(yè)時不慎做出了錯誤的選擇。雖然他當(dāng)時有機會進入世界頂級的電子公司，或者到著名的研究所做研究，但是他卻選擇了二流的飛歌公司（Philco），這讓他的同行大跌眼鏡。不過，年輕的諾伊斯卻有他自己的做事邏輯。他認為，像飛歌這樣的二流公司肯定要比一流公司更加倚重自己，讓他能夠在不受任何約束的情況下發(fā)揮更大的作用。
事實證明，這僅僅是他的一廂情愿。二流公司之所以是二流，是因為它比一流公司有更多的問題，而不是更多的機會。飛歌是一家軍工承包商，天天最在意的就是如何同政府部門打交道，拿到軍隊的合同，而這些事情恰恰是諾伊斯最不喜歡，也不擅長做的。因此，在經(jīng)歷了和飛歌公司 18 個月的“蜜月期”后，諾伊斯幾乎天天都是在煎熬中度日。
好在電子行業(yè)的同行沒有忘記這位曾經(jīng)的天才和剛起步的半導(dǎo)體行業(yè)的新星。著名的西屋公司向他伸出了橄欖枝，給了他比飛歌公司優(yōu)惠很多的條件。但是飛歌公司知道有企業(yè)來搶奪人才后，為了留住諾伊斯，也向他承諾，可以給他比西屋公司更好的職位和更豐厚的待遇。這樣，諾伊斯反而發(fā)愁了，一時間不知道該如何選擇。
就在這時，一個電話打了進來，從此改變了他的人生軌跡。諾伊斯后來講，當(dāng)時他覺得仿佛接到了上帝打來的電話。對方只是問了諾伊斯一個問題，是否愿意到加利福尼亞州為他即將成立的公司工作。諾伊斯二話沒說，馬上辭去了在飛歌的工作，也婉拒了西屋的熱忱邀請，到了幾千千米以外的舊金山灣區(qū)追隨這位他仰慕已久的偶像。
一個月后諾伊斯加入了他這位偶像開辦的公司，成為公司的第17 號員工，當(dāng)天第 18 號員工也來了。他比諾伊斯小一歲，卻比諾伊斯高半頭，他叫戈登·摩爾（Gordon Moore）。摩爾是舊金山灣區(qū)的本地人，化學(xué)博士，不過他和諾伊斯一樣也是從遙遠的美國東部長途跋涉來到這里的。此前，他在約翰·霍普金斯大學(xué)著名的應(yīng)用物理實驗室工作，每天都在寫那些他認為并沒有太多價值的論文。和諾伊斯一樣，他也是在接到這位公司創(chuàng)始人的電話后感到異常興奮，然后放棄了其他工作機會，從馬里蘭橫跨美國大陸來到了這位偶像的身邊。
之前諾伊斯肯定沒有想到他將從此開始和摩爾的終身合作，而摩爾則想的是，如果自己早一天報到，工號就比諾伊斯更靠前。在接下來的 10 年里，他們中的一位將發(fā)明 20 世紀最重要的產(chǎn)品，而另一位則將提出描述信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的定律。當(dāng)然，把諾伊斯、摩爾等諸多英才聚集到一起的那位公司創(chuàng)始人，不僅是大家的偶像，也是當(dāng)時全世界公認的最好的應(yīng)用物理學(xué)家，甚至可能沒有之一。不久，他獲得了諾貝爾獎，因為他發(fā)明了當(dāng)時信息產(chǎn)業(yè)最重要的產(chǎn)品——半導(dǎo)體晶體管（見圖1），這個人就是威廉·肖克利。
圖1 半導(dǎo)體晶體管
肖克利是應(yīng)用物理學(xué)和電子學(xué)史上少有的全能型學(xué)者。在肖克利的那個年代，應(yīng)用物理學(xué)家最常見的職業(yè)發(fā)展道路就是，在博士畢業(yè)之后進入貝爾實驗室。肖克利也是如此。
到貝爾實驗室工作沒幾年，肖克利就發(fā)表了好幾篇非常重要的論文，奠定了固態(tài)物理學(xué)， 也就是我們俗稱的半導(dǎo)體的理論基礎(chǔ)。特別是肖克利發(fā)明了半導(dǎo)體PN 結(jié)[1]，而這是今天所有半導(dǎo)體元器件的理論基礎(chǔ)。隨后美國被卷入第二次世界大戰(zhàn)，肖克利也和貝爾實驗室的其他科學(xué)家一樣服務(wù)于戰(zhàn)爭。由于他在很多種武器的發(fā)明方面做出了杰出的貢獻，因此獲得了美國的最高榮譽勛章（Medal of Merit）。這個勛章由美國總統(tǒng)親自簽發(fā)，只授予那些極少數(shù)的杰出貢獻者，比如“原子彈之父”奧本海默等人。我們前面提到的大科學(xué)家維納和香農(nóng)雖然對戰(zhàn)爭做出的貢獻也很大，卻沒有能夠獲得這個勛章。
二戰(zhàn)后，肖克利重新回到了民用領(lǐng)域的科學(xué)研究。當(dāng)他看到半導(dǎo)體在未來的電子和信息產(chǎn)業(yè)巨大的應(yīng)用前景之后，便成立了貝爾實驗室的半導(dǎo)體研究所，開始著手把他在半導(dǎo)體研究中的理論，變成切實能夠取代電子管的電子器件——晶體管。
圖2 真空電子管
20 世紀 50 年代之前，在和信息發(fā)射、傳輸、處理相關(guān)的電路中最為重要的元器件就是真空電子管（簡稱電子管，見圖2）。電子管從外形和結(jié)構(gòu)上講有點兒像白熾燈泡，它也是抽真空的，里面有燈絲，工作時需要點亮燈絲加熱。和白熾燈泡所不同的是，當(dāng)電子管里的燈絲被加熱后，在電子管的正負兩極之間加上電壓，電子管中就會形成電子流。
當(dāng)我們通過電路在電子管的一端（柵極和陰極之間）微調(diào)電壓時，就能在它的另一端（陽極）得到幾十倍甚至幾百倍的電壓變化。因此，電子管可以在電路中起到放大信號的效果。當(dāng)然，電子管也可以做成像繼電器那樣的電子開關(guān)。所有的這些性質(zhì)都讓它成為無線電發(fā)射和接收，以及計算機的開關(guān)電路中不可或缺的元器件。不過電子管有三個十分致命的缺陷。
第一，它太昂貴，也太耗電，無論是價格還是耗電量，電子管都占了電子產(chǎn)品的 90% 以上。這就是世界上第一臺電子計算機 ENIAC 耗電量如此之大的根本原因。
第二，它又大又重，而且特別嬌氣。因為電子管本身如同電燈泡，一摔就碎。大家可以想象，一個裝了六七個“白熾燈”的收音機摔到地上將會是什么結(jié)果。因此，用電子管做的收音機，在家里一定要輕拿輕放，不然很容易毀掉電子管。但是在戰(zhàn)場上，這么脆弱的設(shè)備用不了多久就被損毀了，更不要說設(shè)備又大又重，也不方便使用。
第三，電子管的壽命很短。如同白熾燈泡使用 1000 小時左右就會燒壞一樣，電子管的壽命通常也只有幾千個小時。如果用上萬個電子管來制造一臺計算機，通常幾分鐘就會有一個損壞。這樣的計算機顯然無法長期穩(wěn)定地運行。
肖克利在研制中發(fā)現(xiàn)了半導(dǎo)體（硅或者鍺）的一些天然性質(zhì)，讓它們有可能做成像米粒兒大小的元器件，以此取代一號電池大小的電子管。當(dāng)然，這件事在二戰(zhàn)前還只是在理論上存在可行性。而且，要把導(dǎo)電性能只有銅的萬分之一，且非常易碎的硅或者鍺做成電路的元器件，大家想都不敢想。然而，肖克利在看到信息產(chǎn)業(yè)的興起對新的元器件的巨大需求之后，毅然決定知難而上，完成這項看似無法完成的任務(wù)。這就是他成立半導(dǎo)體研究所的初衷。
肖克利的手下可謂人才濟濟，特別值得一提的是，他的下屬約翰·巴丁（John Bardeen）和沃爾特·布拉頓（Walter Brattain）首先在半導(dǎo)體元器件的研究上取得了技術(shù)突破。但是，肖克利認為下屬們用到了自己的理論，所以應(yīng)當(dāng)在申請專利時加上自己的名字，甚至只應(yīng)該有他的名字。而巴丁等人斷然拒絕了肖克利的要求，這讓肖克利很惱火，最后他們得到一個兩敗俱傷的結(jié)果。由于巴丁等人沒有在專利上加肖克利的名字，于是肖克利就利用自己在學(xué)術(shù)界和實驗室的影響處處排擠他們，不讓他們再參與任何實質(zhì)性的研究。不過，這件事也確實大大地刺激了肖克利，他夜以繼日，加快了研究工作，并且最終在另一個團隊的幫助下，發(fā)明了晶體管最關(guān)鍵的技術(shù)，并且隨后做出了可以實用的半導(dǎo)體晶體管。
就在肖克利等人全身心地投入晶體管的研制時，大洋彼岸的歐洲科學(xué)家也在做類似的研究，但是比貝爾實驗室的科學(xué)家足足晚了 5 年。究其原因，主要是雙方在研究方法上有一定的差距。肖克利等人不僅精通半導(dǎo)體理論，更懂得如何根據(jù)當(dāng)時的工藝條件來設(shè)計半導(dǎo)體晶體管的技術(shù)方案。而世界上的其他科學(xué)家，僅僅是根據(jù)半導(dǎo)體的物理特點來設(shè)計元器件。當(dāng)完成了產(chǎn)品設(shè)計，卻發(fā)現(xiàn)工藝條件無法實現(xiàn)時，他們要么重新設(shè)計一種產(chǎn)品方案，要么花很多時間去改進其實根本無法在短時間內(nèi)改善的工藝條件，這樣一來一去就走了很多彎路。肖克利等人的成功可以講是逆向思維的結(jié)果，因此，當(dāng)貝爾實驗室向全世界展示出能夠?qū)嵱玫木w管后，全世界電子行業(yè)和應(yīng)用物理領(lǐng)域的科學(xué)家都驚呆了。
晶體管是 20 世紀上半葉最重要的發(fā)明之一。它相比電子管可以節(jié)省 100 倍的能量，價格便宜 10 倍，體積縮小了 100 倍，而且?guī)缀醪粫惺褂脡勖南拗?。晶體管的發(fā)明不僅使電子產(chǎn)品得到了迅速普及，也使工業(yè)生產(chǎn)的自動控制成為一種可能。雖然維納在二戰(zhàn)后已經(jīng)發(fā)表了控制論，并且這個理論也已經(jīng)被工業(yè)界普遍接受，但是在工廠里是難以用脆弱且昂貴的電子管來制造自動控制設(shè)備的，而晶體管的出現(xiàn)解決了這個問題。此后不久，世界上誕生了機械臂，并且開始出現(xiàn)無人工廠。再往后，各種工業(yè)設(shè)備以及民用設(shè)備（比如電梯）都開始用信息進行控制。也就是說，晶體管的出現(xiàn)大大加速了人類社會的信息化進程。
在發(fā)明了晶體管之后，肖克利在短短 5 年內(nèi)就獲得了各種各樣的榮譽，包括美國工程院院士（當(dāng)時他只有 41 歲）和各種大獎。他成為各個媒體追蹤報道的對象，這也讓他在諾伊斯等人的心里像神一樣的存在。諾伊斯本人其實也是一位應(yīng)用物理學(xué)的天才，他出生在美國中西部的一個小鎮(zhèn)，從小就愛制作和發(fā)明各種機械。還是在中學(xué)時他就自己制造過汽車，而且駕著自己做的滑翔機飛行過。在年輕時他制造過很多惡作劇，也為此受過法庭的處罰，但是在大學(xué)畢業(yè)之后，他進入麻省理工學(xué)院深造，并在那里對半導(dǎo)體產(chǎn)生了極為濃厚的興趣， 成為大家公認的半導(dǎo)體領(lǐng)域的新星。
肖克利很早就知道諾伊斯這個人，因為諾伊斯算是他的同行，但是肖克利真正對諾伊斯產(chǎn)生好感是在一次學(xué)術(shù)會議上聽了后者所做的學(xué)術(shù)報告。因為他發(fā)現(xiàn)這個年輕人很會做研究，而且講解任何事情都是一針見血，條理清晰。當(dāng)他準備自己創(chuàng)業(yè)辦公司時，便想到了諾伊斯。至于摩爾，其實他根本不懂什么電子技術(shù)，他是一位化學(xué)家。但是肖克利知道，他需要一個十分精通化學(xué)的人來幫助自己解決半導(dǎo)體制造中可能出現(xiàn)的很多問題，便邀請摩爾加盟他的公司。肖克利用類似的方法，還物色到了另外 10 多位年輕才俊。他們之中的絕大部分人，后來都成為改變世界的大人物。
肖克利看人的眼光極準，以至他挑選人才的方法在很長一段時間里都被硅谷的許多公司模仿。具體來講，肖克利考察人才有兩個標(biāo)準：第一是聰明，肖克利是一個非常相信智商的人；第二是考察一個人是否會做研究。比如，肖克利經(jīng)常在學(xué)術(shù)會議上通過聽研究生做報告，來判斷他們的研究能力是否出色。
肖克利認為，一個人只要足夠聰明，又會做研究，就會有出息。至于那些專業(yè)領(lǐng)域的知識，那是可以后期學(xué)習(xí)的。肖克利這種招聘人才的做法后來直接被谷歌和微軟采用。這兩家世界知名的 IT（信息技術(shù)）企業(yè)在早期一直喜歡考技術(shù)崗位的求職者智力題，但是很少詢問研究生在校時所做的研究課題。很多求職者對此感到十分困惑。這其實是在考察那些應(yīng)聘者的智商，而那些所謂專業(yè)知識，在這兩家公司看來其實根本不重要，因為在學(xué)校沒學(xué)過的知識以后可以學(xué)，但是如果智力太差將來成功的概率就會很低。谷歌還曾經(jīng)在加利福尼亞的101 高速公路邊上用大廣告牌登出這樣一則廣告：
｛無理數(shù) e 中前十位連續(xù)的素數(shù)｝.com
你如果知道這個答案（7427466391.com），就可以通過答案中的這個網(wǎng)址進入谷歌的招聘網(wǎng)站。而能夠計算出這道題，需要這個人很聰明。當(dāng)然，后來由于受到政治正確[2]的影響，這兩家公司不再考求職者智力題了，以免某些族裔的人不能通過。
1956 年，肖克利的公司——肖克利半導(dǎo)體公司，可以講是“兵強馬壯，士氣高漲”。這種高漲的士氣在那年年底肖克利獲得諾貝爾獎時達到了高潮。但是半年后，這家明星公司就行將解體，而問題就出在公司創(chuàng)始人肖克利身上。那些青年才俊此時才發(fā)現(xiàn)，他們不遠萬里投奔自己的偶像，卻忘了思考一個非常重要的問題：為什么肖克利過去的下屬沒有一位留下來跟著他一同創(chuàng)辦公司。
“八叛徒”中的諾伊斯道出了信息工業(yè)的本質(zhì)
肖克利半導(dǎo)體公司的員工很快就發(fā)現(xiàn)，他們的老板是一位極為罕見的怪人。有一次公司丟了一點兒小東西，肖克利居然讓每個人都去測謊，并且把測謊變?yōu)橐环N常態(tài)。在工作中，肖克利表現(xiàn)出了對員工的極度不信任，甚至禁止大家討論工作中的問題，因此整個實驗室處于一種病態(tài)的氛圍中。那些青年才俊都知道，如果一直這樣下去，公司遲早關(guān)門。
在這種情況下，一位叫作尤金·克萊納（Eugene Kleiner）的員工在摩爾等 6 位員工的支持下，決定為拯救企業(yè)做最后一搏。他們決定共進退，去找公司的投資人、化學(xué)上常用的 pH 計量儀的發(fā)明人阿諾德·貝克曼（Arnold Beckman），看看他能不能說服肖克利退居二線，不再操心公司的日常管理。在出發(fā)前，大家覺得應(yīng)該詢問一下諾伊斯的意見，因為他是公司里威望僅次于肖克利的技術(shù)專家。
大家之所以一開始沒有找他，是因為諾伊斯過去在管理上曾經(jīng)和肖克利站在了一起。出乎大家預(yù)料的是，諾伊斯十分爽快地加入了他們。這背后的深層原因就是肖克利常常利用自己的影響和權(quán)力在技術(shù)上打壓諾伊斯，使得后者的一些重要科研成果無法及時發(fā)表，其中就包括諾伊斯發(fā)明的“江崎晶體管”。為什么諾伊斯的發(fā)明會被冠以日本人的名字呢？正是因為他沒有能夠及時發(fā)表自己的專利成果，后來被日本科學(xué)家江崎玲于奈搶先，并且后者在 10 多年后獲得了諾貝爾獎。江崎玲于奈后來感慨道，其實諾伊斯的發(fā)明在先，但是被人為耽誤了。諾伊斯一生和諾貝爾獎無緣，他后來又第二次錯過了獲得諾貝爾獎的機會。
諾伊斯等 8 位年輕人和貝克曼談過之后才發(fā)現(xiàn)自己還是太過天真。貝克曼是老一代的科學(xué)家和企業(yè)家，一樣的經(jīng)歷決定了他和肖克利的想法如出一轍。他也覺得世界上就該是一切由老板說了算，不論是在學(xué)術(shù)界還是在工業(yè)界。這也就不難理解為什么當(dāng)初肖克利在貝爾實驗室會打壓巴丁等下屬。巴丁后來被肖克利壓制得無法再進行半導(dǎo)體研究，并且很快離開了貝爾實驗室。不過他也證明了自己才是世界上最優(yōu)秀的應(yīng)用物理學(xué)家，并成為世界上唯一一位兩度獲得諾貝爾物理學(xué)獎的科學(xué)家[3]。
正是因為肖克利的這種霸道作風(fēng)，才使得當(dāng)初貝爾實驗室沒有一個人愿意和他一同創(chuàng)辦公司?？辞辶爽F(xiàn)實的這 8 位年輕人，只好自己想辦法去找投資，繼續(xù)支持他們的研究工作。
開弓沒有回頭箭，8 位年輕人只能繼續(xù)往前走?？巳R納想到了給他父親管理股票的紐約基金管理人，于是給那個人寫了封信。也許是他們 8 個人的運氣好，雖然那位基金管理人辭職離開了，但是這封信落到了一位叫阿瑟·洛克（Arthur Rock）的繼任者手上。阿瑟·洛克當(dāng)時的年齡比克萊納還小，毫無名氣，但是日后他有了一個十分響亮的稱謂——風(fēng)險投資之父。
年輕的洛克對科技充滿了好奇，當(dāng)他看到遠在舊金山灣區(qū)的 8 位年輕人聲稱自己會制造晶體管時，就如同深圳的一個投資人，聽說黑龍江的漠河地區(qū)有人研發(fā)出抗癌藥一樣驚奇。最后他成功地說服了自己的老板艾爾弗雷德·科伊爾（Alfred Coyle），兩個人自費飛到加州去和這 8 位年輕人會面。
見面后，洛克和科伊爾立刻就被這 8 位年輕人所做的事情以及他們對未來的信心吸引了。但是，由于他們來之前并沒有期待能得到什么結(jié)果，不僅沒有帶合同，甚至連公文紙也沒有帶。但是科伊爾腦子轉(zhuǎn)得很快，當(dāng)即掏出 10 張一美元的鈔票放在桌子上，對大家講：“我沒有準備合同，但是大伙在這個上面簽個名，就算是我們的協(xié)議！” 接下來，信息產(chǎn)業(yè)的偉大時刻到來了，諾伊斯、摩爾、克萊納、洛克和科伊爾等 10 人分別在這 10 張鈔票上簽了名。這 10 張一美元的鈔票成為硅谷誕生和風(fēng)險投資出現(xiàn)的見證。
根據(jù)大家商量的結(jié)果，洛克幫助諾伊斯等人創(chuàng)辦的新半導(dǎo)體公司尋找資金。他聯(lián)系了自己的 30 多個大客戶，但均沒有找到投資。這個結(jié)果讓洛克和科伊爾感到非常意外，因為那些富甲一方的有錢人對這樣一個有著廣闊前景的好項目居然沒有一點兒興趣。不過，洛克后來回想起這件事，覺得這一點兒都不奇怪，因為他根本就沒有找對人。洛克找的這 30 多位客戶雖然都非常有錢，但是對技術(shù)一竅不通。
他們分別是聯(lián)合鞋業(yè)公司、通用磨坊公司（一家食品廠）、北美長途運輸公司等大公司的老板。在一連串的碰壁之后，洛克終于找對了方向——IBM 公司當(dāng)時最大的股東費爾柴爾德（Fairchild）家族。
費爾柴爾德家族的上一輩曾經(jīng)資助老沃森重組 IBM 公司，并因此成為 IBM 公司最大的股東。在二戰(zhàn)期間，這個家族的第二代掌門人謝爾曼·費爾柴爾德（Sherman Fairchild）成為美國軍方航空照相器材和偵察機的承包商，也可以算是一名科技行業(yè)的老兵。這一次諾伊斯參與了談判，并且成功地說服了費爾柴爾德。在會談的過程中， 諾伊斯用幾句話道出了未來信息工業(yè)的本質(zhì)。諾伊斯講，這些本質(zhì)上是沙子和金屬導(dǎo)線的基本物質(zhì)將使未來晶體管材料的成本趨近于零， 于是競爭將轉(zhuǎn)向制造工藝。今后，廉價的晶體管將會使電子產(chǎn)品的成本急劇下降，以至制造它們比修理它們更便宜。如果費爾柴爾德投資他們的公司，他將贏得這場競爭。
費爾柴爾德顯然聽懂了諾伊斯在 1957 年對即將到來的信息時代特征的描述。多年后，這位老人回憶說，他之所以愿意在 62 歲的“高齡”冒險給半導(dǎo)體這個新興產(chǎn)業(yè)投資，正是諾伊斯所描述的極其廣闊的產(chǎn)業(yè)前景深深地打動了他。當(dāng)年諾伊斯對于信息產(chǎn)業(yè)特征的描述即使在今天也依然成立。半導(dǎo)體乃至整個信息產(chǎn)業(yè)，無非是把硅和銅這種自然界很常見的元素，通過特殊的制造工藝變成電子產(chǎn)品。今天，臺積電之所以能成為全世界最大的半導(dǎo)體制造企業(yè)，其核心競爭力就在工藝上。采用同樣的設(shè)備，臺積電能做到 80% 的成品率，而一些平庸的制造企業(yè)，成品率卻達不到 40%。而在生產(chǎn)工藝的背后又是科學(xué)技術(shù)的競爭，這一點我們在后面會看到。
由于之前并沒有風(fēng)險投資，大家基本上只能按照見者有份兒的原則平分股權(quán)[4]。至于費爾柴爾德，他以貸款的形式投資 138 萬美元， 并且有權(quán)在 8 年內(nèi)的任何時間以 300 萬美元的價格從諾伊斯和洛克等人手中回購全部股份。諾伊斯等人覺得協(xié)議不錯，就接受了這個條件，然后就通知肖克利他們集體離職了。而這家新的公司就是以費爾柴爾德家族的名字命名的，中文譯名是仙童公司。
肖克利聞訊后怒不可遏，斥罵他們 8 個人是叛徒，并且到處對人們講，當(dāng)初他們（除了諾伊斯）都不懂半導(dǎo)體，是他教會了他們，現(xiàn)在他們卻忘恩負義，背棄了自己。但是，憤怒歸憤怒，因為在加利福尼亞這個地方，在勞資糾紛中，員工是受到法律保護的，所以肖克利根本無法阻止諾伊斯等人另立門戶。從此，“八叛徒”這個詞就成為信息產(chǎn)業(yè)歷史上一個重要的專有名詞，甚至“叛徒”這個詞在硅谷都是褒義詞。
仙童公司在諾伊斯等人的手上不到一年便贏利了，在當(dāng)時，這可以說是創(chuàng)業(yè)的奇跡。當(dāng)然費爾柴爾德隨后便根據(jù)協(xié)議回購了全部股份，并且完全控制了公司。諾伊斯等人先是沉浸在發(fā)財?shù)南矏傊校?但是沒過多久就感到失落了，這也為后來仙童公司的解體埋下了伏筆。因為不久之后，就有員工學(xué)著他們的創(chuàng)始人，從仙童公司叛逃出去自己辦公司了。在看到半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)巨大的發(fā)展前景后，離職創(chuàng)業(yè)的人越來越多。
兩年后，居然連“八叛徒”請來的總經(jīng)理斯波克也跑出去開公司了[5]。在隨后的 10 多年里，這家公司里員工的離職就從來沒有停止過。當(dāng)然，諾伊斯等人靠著自己的人格魅力和對員工的關(guān)懷，不斷吸引著新的青年才俊加入仙童公司，補充人員缺位， 形成了公司內(nèi)部人才的動態(tài)平衡。就這樣，仙童公司通過不斷地培養(yǎng)“叛徒”，在舊金山灣區(qū)創(chuàng)造出了一個又一個新的半導(dǎo)體公司，最終締造了全世界的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，直到仙童公司自己最終消失在了歷史的塵埃中。到 20 世紀 60 年代末，在舊金山灣區(qū)召開的全世界半導(dǎo)體公司巨頭會議上，九成參會者都曾經(jīng)在仙童公司工作過。20 世紀 70 年代初，一位記者給這個擠滿了半導(dǎo)體公司的舊金山灣區(qū)起了一個新的名字——硅谷。
今天當(dāng)回顧硅谷的發(fā)展史時，人們都會講到“八叛徒”和仙童公司的貢獻，是他們自己的叛逆行為，以及他們對叛逆的寬容，不僅締造了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，而且讓整個信息產(chǎn)業(yè)成為世界上唯一一個能夠按照指數(shù)級速度增長的產(chǎn)業(yè)。當(dāng)然，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)乃至整個信息產(chǎn)業(yè)能夠持續(xù)發(fā)展還有一個根本原因，那就是諾伊斯所說的，這個產(chǎn)業(yè)的成本其實很低，因為原材料就是銅和沙子，關(guān)鍵在工藝上。這樣，電子和信息產(chǎn)品的價格主要取決于產(chǎn)品的技術(shù)附加值，而非物質(zhì)成本。相比之下，世界上其他產(chǎn)業(yè)都做不到這一點。
在信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品的所有工藝中，將大量的元器件裝入一個小盒子的工藝最為重要，它就是集成電路技術(shù)。
將所有的電路做到一個硅片上
仙童公司能夠在成立后短短的一年內(nèi)就實現(xiàn)贏利，堪稱奇跡。這一方面是因為“八叛徒”有著過人的本領(lǐng)，另一方面則是靠著軍方以及 IBM 公司的合同。
1955 年，美國開始研制女武神超音速遠程轟炸機（XB—70），這是人類迄今為止速度最快、（考慮通貨膨脹因素后）造價最貴的戰(zhàn)略轟炸機。這款轟炸機 3.1 馬赫的巡航速度，讓今天所有戰(zhàn)斗機都無法望其項背。如此高性能的飛機對機載雷達等電子設(shè)備的要求極高，那些沉重而脆弱的玻璃真空管顯然無法滿足它的要求。因此，體積和重量更小，性能穩(wěn)定的晶體管是唯一選項。但即便是晶體管，早期使用鍺制作的晶體管也無法在極端惡劣的場景中正常工作——它們太容易碎，而且熱穩(wěn)定性較差。因此，直到 1957 年，美國軍方也沒有找到解決辦法。
仙童公司成立后，諾伊斯等人通過 XB-70 的設(shè)備供應(yīng)商 IBM 公司和美國軍方取得了聯(lián)系，并且讓對方相信當(dāng)時只有仙童公司才有能力制造出如此高性能的晶體管。經(jīng)過 IBM 公司的撮合，仙童公司最終拿下了 XB-70 轟炸機的晶體管合同。當(dāng)時美國軍方不在乎錢，只在乎產(chǎn)品的性能是否適用于飛機。軍方給出了一支晶體管 150 美元的高價，這可比電子管的價格高多了（高出了大約兩個數(shù)量級），但是他們根據(jù)軍工標(biāo)準對晶體管的各項性能提出了非常嚴格的要求。
這個極為苛刻的合同對仙童公司來講是一把雙刃劍。如果成功了，它將在行業(yè)中一炮打響；如果失敗了，“八叛徒”的創(chuàng)業(yè)就失敗了一大半。諾伊斯等人之所以敢接這個項目，是因為他們有自己的新思路——用更結(jié)實的硅取代鍺，來制造晶體管。
相比鍺，硅太硬，不好加工，這是肖克利等人最初不愿意使用硅作為半導(dǎo)體材料的根本原因。但是要達到美國軍方的要求，硅又是唯一的材料選擇。于是諾伊斯把 8 個人分成兩組進行技術(shù)攻關(guān)，這兩組分別由摩爾和另一位創(chuàng)始人瓊·赫爾尼（Jean Hoerni ）帶領(lǐng)。最后赫爾尼的小組發(fā)明了一種被稱為平面工藝的半導(dǎo)體加工技術(shù)，可以將硅片做成晶體管。平面工藝原理有點兒像用底片沖印照片，如圖 3 所示。
圖3 將硅加工成晶體管的步驟
第一步，將設(shè)計好的晶體管電路拍照，然后復(fù)制很多份（通常上百份），鋪在一個平面上，這就相當(dāng)于照片的大底版。第二步，把硅片放到底版下面，用光照在上面進行光刻。底版中線路的部分會阻擋“曝光”，形成硅片上的電路。這樣一次光刻，就可以在硅片上刻出上百個晶體管。第三步，把刻好的一個個晶體管切割下來進行封裝。仙童公司使用這種工藝制造出了性能非?？煽康墓杈w管，而且制造成本也下降了很多。
在完成軍方的合同后，仙童公司在信息產(chǎn)業(yè)名聲大振。整個信息產(chǎn)業(yè)都相信“八叛徒”已經(jīng)青出于藍了，接下來，各種合同源源不斷地送上門，仙童公司還順利地拿下了 IBM 公司的晶體管合同。當(dāng)時 IBM 公司正在研制晶體管計算機，而交由仙童公司生產(chǎn)的這批晶體管就是用于制造這種計算機的。這個合同不僅給仙童公司帶來了足夠多的營收，而且讓計算機從電子管時代進入晶體管時代[6]。從此，計算機開始普及，它的主要任務(wù)也逐漸由大量的科學(xué)計算變成了商業(yè)信息處理。不過，靠一個個晶體管搭建起來的計算機依然十分昂貴，而且由于元器件數(shù)量太多，極容易出故障，需要專職的專家來維護。要想讓計算機成為全社會信息處理的工具，還需要新的技術(shù)。
這項新的技術(shù)其實是平面工藝的自然衍生。1958 年，諾伊斯從赫爾尼的平面工藝中受到啟發(fā)。當(dāng)時，晶體管先要在半導(dǎo)體生產(chǎn)線上被光刻到硅片上，再一個個地切割下來，然后由生產(chǎn)線上的女工用細小的鑷子在放大鏡下裝上導(dǎo)線，封裝到金屬殼中，組裝成一個個晶體管成品。最后，將一個個晶體管焊到電路板上，進一步組裝成電子產(chǎn)品。這個過程一共要經(jīng)過五六個環(huán)節(jié)，成本非常高，而且中間無論哪一個環(huán)節(jié)出了問題，最后的產(chǎn)品都是廢品。與其這樣，還不如將電子設(shè)備的所有電路和一個個元器件都制成底版，然后刻在一個硅片上， 這個硅片一旦刻好了，就是全部的電路，可以直接用于組裝產(chǎn)品。正是從這個思路出發(fā)，諾伊斯發(fā)明了集成電路。
就在諾伊斯發(fā)明集成電路的時候，德州儀器公司的一名科學(xué)家也在獨自做類似的研究工作。當(dāng)時剛從一家小公司跳槽到德州儀器公司當(dāng)經(jīng)理的張忠謀和這位尚未出名的科學(xué)家成了好友。他們通常都是最早到公司的兩個人，便經(jīng)常一起喝咖啡聊天。有一天，這位科學(xué)家告訴張忠謀，自己在做一件十分偉大的事情——將晶體管一個個地排在一起，做成具有特定功能的電路。張忠謀看不出這種電路有什么用途，也不覺得他真的能做出這種電路來。但是不久之后，這位在張忠謀看來平凡得不能再平凡的科學(xué)家真的把這種電路做出來了，并且取得了世界上第一個有關(guān)集成電路的專利。這位科學(xué)家在 2000 年因為發(fā)明集成電路而獲得了諾貝爾獎，他就是杰克·基爾比。非常遺憾的是，諾伊斯當(dāng)時已經(jīng)去世，于是第二次和諾貝爾獎失之交臂?；鶢柋仍讵毜眠@項物理學(xué)最高獎時發(fā)表了這樣的獲獎感言：“要是諾伊斯還在世，他應(yīng)該與我分享這一榮譽?！?/span>
誰第一個發(fā)明了集成電路，這在 20 世紀 60 年代一直是個頗具爭議的話題，并且引發(fā)了仙童公司和德州儀器公司長時間的官司。今天對于這個問題，信息領(lǐng)域已經(jīng)有了共識。基爾比發(fā)表的專利略早于諾伊斯，但是他們二人的專利不是同一個東西?；鶢柋劝l(fā)明的其實是一種被稱為混合型的集成電路，并不是一個完整的集成電路?；鶢柋鹊陌l(fā)明是將一些分離的元器件做到一個封裝在一起的電路板上，如圖 4 中左圖那塊封裝起來的電路。而諾伊斯發(fā)明的才是我們今天所理解的真正意義上的集成電路，即在一個封裝好的芯片中包含了所有的電路，如圖4中的右圖。
圖4 基爾比發(fā)明的混合型集成電路和今天普遍使用的集成電路
如果按照基爾比的發(fā)明，生產(chǎn)出來的“模塊”是沒有市場，也沒有發(fā)展前途的。但是，在“把電路和元器件集成到一起”的專利上， 基爾比又比諾伊斯略早。1966 年，法庭最終裁定將集成電路想法（混合型集成電路）的發(fā)明權(quán)授予了基爾比，將今天使用的封裝到一個芯片中的集成電路（真正意義上的集成電路），以及制造工藝的發(fā)明權(quán)授予了諾伊斯。他們分別所在的德州儀器公司和仙童公司也因此達成協(xié)議，共享集成電路的專利，并且都因此獲得了巨大的利益。在 20世紀 60 年代的早期，其他企業(yè)也做出過類似集成電路的發(fā)明或者設(shè)計，并且和仙童公司、德州儀器公司有過專利之爭，但是都無一例外地敗訴了。因為它們發(fā)明的時間較晚，而且所發(fā)明的東西其實并不是真正意義上的集成電路。
今天，更多的人把集成電路的出現(xiàn)看成信息時代開始的標(biāo)志，而不是以 1946 年ENIAC 的誕生或者 1948 年香農(nóng)信息論的誕生為標(biāo)志。他們的依據(jù)是，雖然從 20 世紀 40 年代開始，世界上出現(xiàn)了以信息為核心的產(chǎn)業(yè)，但是還不能夠把整個時代稱為信息時代，因為那時的信息技術(shù)還無法廣泛地影響到社會生活的方方面面。但是集成電路出現(xiàn)之后，情況就大為不同了。當(dāng)一個芯片完整地集成了信息控制、處理和傳輸功能，它就可以直接應(yīng)用于各種工業(yè)產(chǎn)品和民用產(chǎn)品，這時我們的社會才變成了由信息驅(qū)動的社會。
與肖克利一同獲得諾貝爾獎的巴丁稱，集成電路為輪子之后的最重要的發(fā)明，這是一個極高的贊譽。當(dāng)初見證了基爾比發(fā)明集成電路過程的張忠謀說，從基爾比的工作中，他體會到了前瞻技術(shù)的力量。此后，即便是那些看似和自己的當(dāng)下事業(yè)無關(guān)，但有可能改變產(chǎn)業(yè)的新技術(shù)，張忠謀也一律給予應(yīng)有的關(guān)心和重視。后來，張忠謀創(chuàng)辦了全世界最大的半導(dǎo)體制造公司臺積電，他一直感謝基爾比早年對他的啟發(fā)。
如果我們從信息和能量的關(guān)系來看，集成電路的出現(xiàn)比晶體管電路可以節(jié)省至少一個數(shù)量級的能量，并且由于所有元器件都做到了一個硅片上，并封裝在金屬殼內(nèi)，它的體積和重量至少輕了一個數(shù)量級，可靠性也大大地提高了。如果沒有集成電路，阿波羅登月是不可能成功的。因為在飛船上處理和傳輸信息的儀器，以及飛船的控制儀器都會太重，性能也不可靠。實際上，整個阿波羅計劃訂購了上百萬片集成電路，它也因此成為當(dāng)時仙童公司和德州儀器公司收入的一大部分。
具有諷刺意味的是，集成電路的發(fā)明在為仙童公司創(chuàng)造了巨額的短期利潤的同時，也導(dǎo)致它的 8 位創(chuàng)始人分道揚鑣，以及公司后來的解體。
在集成電路被發(fā)明后，仙童公司就開始面臨一個是否要調(diào)整發(fā)展方向的問題?！鞍伺淹健敝坏慕芤痢だ固?span style="font-size: 16px; color: rgb(136, 136, 136);">（Jay Last）認識到未來信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向?qū)@集成電路這個核心，而不再是晶體管等各種分離的元器件。因此他向當(dāng)時公司的總經(jīng)理諾伊斯建議，接下來應(yīng)該停止擴大晶體管的生產(chǎn)線，將所有的資金都用于制造集成電路。作為集成電路的發(fā)明人，諾伊斯從內(nèi)心由衷地贊同拉斯特的想法。不過在費爾柴爾德收回了仙童公司的全部股權(quán)后，“八叛徒”其實已經(jīng)失去了公司的決策權(quán)。因此，諾伊斯講，他一個人也做不了主，要和投資人商量商量。
無論公司最后商量的結(jié)果是什么，此時的拉斯特都等不及了，因為外面有很多人拿著一大筆錢等著他出來做事情，于是他立即辭職了。和拉斯特一同辭職的還有發(fā)明平面工藝的赫爾尼，以及另一位創(chuàng)始人克萊納。拉斯特等人和以費爾柴爾德家族所代表的公司控制人之間的分歧，其實反映出兩個時代的對撞。費爾柴爾德家族的思路還停留在工業(yè)時代。他們希望，賣產(chǎn)品賣得數(shù)量越多越好。用這種思路來考慮問題，當(dāng)然賣 100 個晶體管要比賣一個集成電路芯片更合算。然而拉斯特等人想的則是，信息時代人們購買的是產(chǎn)品信息處理的能力，因此所售產(chǎn)品的性能要比數(shù)量更加重要。
和拉斯特一同離職的克萊納并沒有繼續(xù)從事技術(shù)研發(fā)工作，而是創(chuàng)辦了位于硅谷的第一家風(fēng)險投資公司——凱鵬華盈。凱鵬華盈的英文名稱是 KPCB，其中 K 就是克萊納名字的首字母，它后來成功地投資了蘋果、基因泰克、亞馬遜和谷歌，成為世界上最知名的風(fēng)險投資公司之一。不久之后，仙童公司主管銷售的副總經(jīng)理唐·瓦倫丁（Don Valentine）也離開了公司，創(chuàng)辦了另一家知名的風(fēng)險投資公司——紅杉資本。拉斯特等人的離職雖然對仙童公司來講是一個巨大的人才損失，卻也促進了全世界半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。特別需要指出的是，從 20 世紀 60 年代開始，全世界信息產(chǎn)業(yè)的持續(xù)高速發(fā)展， 在很大程度上要感謝風(fēng)險投資的助力。
費爾柴爾德家族并沒有因為拉斯特的離職而理解信息時代的特點，這直接導(dǎo)致了后來諾伊斯和摩爾的離職，他們兩個人將續(xù)寫集成電路產(chǎn)業(yè)的奇跡。當(dāng)然，仙童公司也和原先的肖克利半導(dǎo)體公司一樣，從此退出歷史舞臺。不過，人們在回顧仙童公司時依然會說，它是歷史上最偉大的公司之一。因為它不僅發(fā)明了集成電路，而且通過不斷地分化出新的公司，開創(chuàng)了一個在長達半個多世紀的時間里全世界增長最快的產(chǎn)業(yè)。如果誕生于仙童公司的所有公司加在一起，它們的市值將會超過 3 萬億美元。對于全世界來講，大家寧可要一個快速增長的產(chǎn)業(yè)，也不要一家巨無霸公司。
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