硅谷的崛起

那些鲜为人知的抉择与突破——以及罗伯特·诺伊斯在其中扮演的非凡角色——如何塑造了现代半导体产业

作者：苏尼尔·梅塔（Sunil Mehta）

原文：The Pivotal Moments That Gave Rise to Silicon Valley

当人们讲述硅谷是如何诞生的时候，往往从那串耳熟能详的事件脉络讲起。

晶体管诞生于贝尔实验室。威廉·肖克利搬到加州，创办了肖克利半导体公司。他手下八位才华横溢的年轻雇员揭竿而起，出走创办了仙童半导体公司（Fairchild Semiconductor）。

仙童率先做出了硅晶体管和集成电路。戈登·摩尔提出了后来被称为“摩尔定律”的规律，为晶体管数量的指数级增长画出一条轨迹，这条轨迹指引了半导体产业六十余年。罗伯特·诺伊斯和摩尔离开仙童，创办英特尔。而英特尔随后掀起了微处理器革命。

这是一份相当不错的宏观叙述。但站在三万英尺的高空回看历史，会让一切看起来近乎必然。事情并不是这样发生的。

在为我的小说《指南针》（The Compass）做资料研究时——这本书探讨了阿尔伯特·爱因斯坦、罗伯特·诺伊斯和史蒂夫·乔布斯人生中的若干关键片段——我着迷地发现，这套熟悉的硅谷叙事之下另有乾坤。我看到的是接连不断的偶然相遇、冒险的抉择和技术突破——在那些时刻，事态完全可以转向另一个方向。

而在数量多得惊人的关键时刻中，站在中心的正是同一个人：罗伯特·诺伊斯。

一、晶体管来到爱荷华

故事要从远离加州的地方讲起。

在爱荷华州格林内尔学院读本科时，诺伊斯师从格兰特·盖尔教授学习物理。盖尔此前曾与约翰·巴丁同窗共读；1947 年，巴丁与沃尔特·布拉顿在贝尔实验室共同发明了晶体管。得知这项发明后，盖尔写信给贝尔实验室，想要两个新器件来做研究。但贝尔实验室那时也拿不出多余的样品，于是改寄了一批介绍晶体管的技术专著。

盖尔和诺伊斯一起埋头研读这些专著。诺伊斯为之着迷。他后来回忆说，这个概念给他的冲击“像一颗原子弹”。

这次与晶体管的相遇，为诺伊斯的职业生涯定下了方向。他随后前往麻省理工学院，取得物理学博士学位，并研究了当时刚刚兴起的半导体技术领域；之后又进入 Philco 公司从事晶体管工作。

等到肖克利开始在加州组建自己的半导体实验室、招揽一支精英团队时，诺伊斯恰恰就是他想要的那种年轻科学家。他成了肖克利最早招募的人之一。

这是我在研究《指南针》时特别感兴趣的一个片段：晶体管抵达爱荷华那所小小的学院，靠的不是一件实体器件，而是它背后的技术思想——也正是这段经历，把诺伊斯送上了通往硅谷的路。

图 1：年轻科学家时期的罗伯特·诺伊斯。他对新发明的晶体管早年产生的迷恋，把他从格林内尔学院带向了新兴的半导体产业，并最终走向硅谷。

二、硅谷开始的那个早晨

肖克利是一位杰出的物理学家，却也是出了名难相处的管理者。不到一年，他手下那批年轻科学家就已经忍无可忍。

其中七人决定离开，并求助于投资银行家阿瑟·洛克，希望他帮忙找一家愿意把这批人整体收下的成熟公司。但他们希望诺伊斯也能一起走。他既是团队里技术最强的头脑之一，也已经自然而然地成了领头人。

他们反复劝说诺伊斯加入，但诺伊斯一直拒绝——他觉得自己对肖克利负有责任。就在七人准备前往旧金山见洛克的那个早晨，他们做了最后一次劝说。诺伊斯犹豫了——然后做出了决定。

他上了那辆车。

在 PBS 纪录片《硅谷》中，硅谷的著名作家与历史学者迈克尔·马龙指出，诺伊斯上车的那一刻，正是硅谷的起点。这支队伍从此有了自己的领袖，而这个人将在随后的技术突破中扮演核心角色。

八个人驱车前往旧金山，与洛克商谈他们的未来。

洛克随后提出了一个不寻常的方案。与其去找一家愿意整体聘用这批人的成熟企业，为什么不干脆围绕这些工程师本身来办一家公司？他表示愿意出面找钱。

这个想法在今天听来理所当然。但在 1957 年，它一点也不理所当然。

洛克接触了几十位潜在的企业出资人，没有一个愿意冒这个险。这时出现了最后一种可能：仙童照相机与仪器公司（Fairchild Camera and Instrument）的创始人谢尔曼·费尔柴尔德。

根据迈克尔·马龙在《英特尔三巨头》（The Intel Trinity）中的记述，诺伊斯向费尔柴尔德做了一场充满激情的演讲，讲述硅晶体管的未来。他说，硅和金属都是廉价的晶体管原材料；真正的竞争，将落在把这两种材料变成越来越强大的电子器件所需的巧思与制造工艺上。

费尔柴尔德后来回忆说，最终说服他投资的，正是诺伊斯那场富有远见的陈述。他同意为这家新公司出资。

仙童半导体公司就此诞生。

三、仙童的第一次大考

这家初生的公司还得证明：它那八位出色的科学家真能撑起一门生意。

第一个重大机会来自一位意想不到的客户：IBM。

IBM 需要为一种导航计算机提供先进的硅晶体管。德州仪器此前已经送去了样品，但达不到要求的规格。诺伊斯和一位同事前往 IBM 位于纽约州北部的工厂，对方问他们：这家刚刚成立、几乎还没有业绩的公司，能不能供货一百只？

诺伊斯的回答堪称大胆：“当然。我们可以做到。”

但有一个问题——仙童那时连一只晶体管都还没造出来。

诺伊斯组织了两条并行的开发路线，以提高其中一条能成功的概率。公司成立五个月后，仙童如期交付了这一百只晶体管。

在第二个月的 Wescon 电子展上，几位创始人发现，市场上只有仙童拥有双扩散硅台面晶体管。“我们把整个行业都抢先了！”诺伊斯事后兴奋地说。

但台面晶体管很难稳定量产，其裸露的表面尤其容易受到污染。

“八叛逆”中的另一位成员、瑞士物理学家让·霍尔尼找到了解决办法。

霍尔尼开发出了后来被称为平面工艺的技术，在晶体管表面留下一层起保护作用的二氧化硅。这项技术让硅器件变得远为坚固，也打通了可靠、大规模量产的道路。

在莱斯利·伯林所著的诺伊斯传记中记录了一次令人难忘的演示：霍尔尼直接朝一只未封装的晶体管上吐了一口唾沫。这种污染足以毁掉一只台面晶体管，而他的平面器件却毫发无损。这是晶体管制造史上一次了不起的进步。

诺伊斯很快就意识到，平面工艺可以用来做出某种更具革命性的东西。

图 2：诺伊斯（右）与几位联合创始人在仙童半导体实验室。仙童成了现代半导体产业的主要发源地，也孕育了硅谷的创业文化。

四、那个差点留在抽屉里的革命性想法

仙童的专利律师约翰·罗尔斯一直在与让·霍尔尼合作，为平面工艺的相关发明申请专利保护。作为研发负责人，诺伊斯参与了这些讨论。罗尔斯向他提出挑战：想一想这项技术还能做出什么别的东西。诺伊斯后来把这个问题视为启发自己思考的一份助力。

他的洞见看似简单得不起眼。

如果借助霍尔尼的平面工艺，可以把多个晶体管和其他元件做在同一片硅上，那为什么不直接在绝缘氧化层之上沉积并刻蚀金属互连线，把它们在电气上连接起来？各个元件之间，可以用反向偏置的 p-n 结实现电气隔离。

其产物将是整个电子电路被制造为一枚单片芯片。

1959 年 1 月，诺伊斯把这个想法记在了笔记本上。

而接下来的事情相当耐人寻味：在仙童一堆积压的紧要事务中，这份构想在他的抽屉里静静地躺了好几个月。

与此同时，德州仪器也在追逐类似的目标。杰克·基尔比已经证明，可以用一块半导体材料做出多个电子元件，并在 1959 年公开宣布了它所谓的“固体电路”（solid circuit）。但基尔比的器件是用外部的“飞线”把各元件连起来的——这种方案无法扩展到后来所需的更高集成度。

正如纪录片《硅谷》中所讲述的那样，一位德州仪器公司的代表在一次行业会议上遇到时任仙童销售员的杰里·桑德斯，对他说：“我们要把你们碾碎！”

这句话引起了仙童的警觉。

诺伊斯的构想是独立于基尔比发展出来的，但它有一个关键优势：把霍尔尼的平面工艺、p-n 结隔离与氧化层表面上的图形化金属互连结合起来，为制造单片集成电路提供了一套可行的架构。

互连线如今可以与器件本身一同制造，而不必再用外部导线一根根接上去。这直接解决了“数字暴政”（tyranny of numbers）难题，也打开了通往越来越高集成度的大门。

现在，仙童必须把构想变成现实。

诺伊斯催促杰伊·拉斯特和他的团队尽快做出集成电路原型，好在即将到来的 Wescon 电子展上“亮出旗号”。他们的早期演示还很粗糙，但它表明仙童已经进入了这场竞赛。拉斯特的团队随后承担起把诺伊斯的构想变成可工作单片电路的艰巨工作，最终催生了仙童的 Micrologic 系列器件，以及硅集成电路的商业化。

走向集成电路的那条事件链令人惊叹：霍尔尼的制造突破、一位专利律师带有挑衅意味的提问、诺伊斯的概念飞跃、来自德州仪器的竞争压力——以及把想法变成可量产产品所必需的工程努力。

正是这一连串看似不可能发生的发明、竞争与人的抉择，使得这段往事如此值得在《指南针》中重现。

图 3：从想法到发明——罗伯特·诺伊斯 1959 年 1 月的笔记本记录，描述了如何在一片硅上连接多个器件；旁边是他的单片集成电路专利。

五、从发明到商业化

发明集成电路只是挑战的一部分。半导体产业还必须发展出相应的技术和商业模式，才能以不断下降的价格海量生产芯片。

诺伊斯在这一环节同样有所作为。

仙童的工程师需要一种能在硅片上反复复制微缩图形的方法。诺伊斯一如既往地足智多谋、亲力亲为，他参与搭建了一套早期的分步重复光刻系统，用的是从当地一家相机店买来的配对 16 毫米镜头，用来印制制造集成电路所需的精细图形——这是现代芯片制造所依赖的那些极其精密的光刻系统的一个巧妙雏形。

诺伊斯也很早就明白，半导体制造终将走向全球。20 世纪 60 年代初，他派仙童联合创始人朱利叶斯·布兰克和生产负责人查理·斯波克去考察在香港设厂组装的可能性。这次考察促成仙童在当地建立了一处重要业务——这是半导体制造全球化进程中一个早期里程碑。

但诺伊斯最具反直觉色彩的一项创新，或许与价格有关。

1964 年，他做出了一个令人吃惊的决定：仙童将把部分低端集成电路以低于成本的价格出售。

其逻辑颇为大胆：价格降低会带来需求上升；产量扩大和技术进步会提高良率、降低单位成本；成本下降又会刺激出更多需求。

1965 年，诺伊斯把这一策略推得更远。在一次重要的行业会议上，他宣布仙童将把其主力集成电路产品的价格定为每只一美元，令在场听众、甚至公司内部的一些同事都大为震惊。

戈登·摩尔后来评价说，诺伊斯的这种“预判式定价”策略，对半导体产业的重要性堪比集成电路本身。通过有意把价格定在成本曲线之前，仙童能够创造出足够的销量，最终让那些看似无利可图的价格真正变得有利可图。

同年，摩尔在《Electronics》杂志上发表了那篇著名文章，指出能够经济地放到一块集成电路上的元件数量正在指数级增长。后来被称为摩尔定律的这一规律，勾勒出此后数十年驱动半导体产业前行的技术与经济轨迹。

摩尔把那条指数曲线画在了图上。而诺伊斯的定价策略，早已在押注：成本下降与销量上升会让这条曲线成为现实。

六、创建英特尔——以及一种全新的公司

到 20 世纪 60 年代末，仙童半导体已成为美国最重要的科技公司之一。但它与东海岸母公司之间的摩擦日益加剧，诺伊斯也越来越感到沮丧。

1968 年，他决定离开。

一个春天的早晨，戈登·摩尔来到诺伊斯家，当时诺伊斯正在修剪草坪。两人谈起了再创办一家公司的事。

这仿佛是 1957 年的回响。

当年，诺伊斯是被说服、加入了七位即将离开肖克利的同事；十一年后，他和摩尔则要离开他们亲手参与创建的公司。

他们设想的这家公司，初期专注于半导体存储器，并以持续的技术创新为立身之本。沿着摩尔三年前指出的那条指数曲线前行，将成为一条指导原则。

资金同样由阿瑟·洛克提供，新公司于 1968 年 7 月 18 日完成注册。诺伊斯和摩尔起初把它叫作 NM Electronics，最后定名为英特尔（Intel）。

但他们创建的不只是一家半导体公司。诺伊斯还帮助英特尔塑造了一种截然不同的文化。

那个年代的传统企业等级森严，高管拥有私人办公室、种种特权，以及彰显身份地位的显眼标志。诺伊斯偏爱不拘形式、易于接近。他相信，权威应当来自思想和能力，而不是头衔。

在英特尔，诺伊斯很有名地选择在格子间办公，而不是行政套房；他鼓励与高管团队直接沟通，并推动让更多员工持有公司股票。汤姆·沃尔夫 1983 年发表在《时尚先生》杂志上那篇广为人知的诺伊斯特写中，把这种正在成形的硅谷文化描述为对传统美国企业“封建式”惯例的摒弃。

这种文化后来成为硅谷大部分地区的底色。诺伊斯所创造的，不只是新的半导体产品，更是一种科技公司的新范式。

而英特尔即将迎来下一个技术转折点。

图 4：罗伯特·诺伊斯与戈登·摩尔，1968 年。这一年他们离开仙童半导体，创办英特尔，开启了半导体革命的下一章。

七、英特尔差点错过的那个想法

1969 年，日本计算器厂商 Busicom 请英特尔为一款新计算器开发一整套复杂的定制芯片。

英特尔工程师泰德·霍夫研究了这个方案，看到了另一种可能：与其做许多专用逻辑芯片，为什么不造一颗通用处理器，让它的功能通过编程来改变？

这正是微处理器背后的根本构想。

霍夫把这个想法带给诺伊斯，诺伊斯立刻看到了它的潜力。但英特尔当时还是一家资金紧张、正艰难把 1103 DRAM 推向稳定量产的年轻公司。资源处处吃紧，安迪·格鲁夫起初反对把人力抽到一个前景难料的处理器项目上。

诺伊斯给了霍夫继续推进的自由。

把构想变成能工作的硅片又是另一道难关。诺伊斯拉上格鲁夫，从仙童挖来了费德里科·法金；法金牵头完成了这项艰难的工程实现，最终做出了可运行的处理器。

还剩下一个障碍：Busicom 拥有这款处理器的权利。

当这家日本公司因财务困难而与英特尔重新谈判协议时，诺伊斯抓住了机会。英特尔退还了 Busicom 六万美元的开发投入，换取了在计算器之外的应用领域销售这颗处理器的权利。

1971 年 11 月 15 日，英特尔向全世界发布了4004 通用可编程微处理器。

4004 开发的完整故事——以及它背后那支了不起的团队——我在这部小说《指南针》中有更详细的描写。但诺伊斯在其中的角色，体现的是另一种贡献。

他没有发明微处理器。他识别出一个可能带来变革的想法，在公司有充分理由把注意力放在别处时给了它成长的空间，找来把想法变为现实所需的人才，并确保英特尔能把它推向更广阔的市场。

图 5：左——罗伯特·诺伊斯与泰德·霍夫在诺伊斯的办公室；右——英特尔 1971 年那则著名的 4004 微处理器广告，它开启了一个电子学新时代。

八、1971：所有拼图归位的一年

4004 只是一场非凡汇聚中的一块。

英特尔已于 1970 年推出1103 DRAM。在早期那些顽固的制造与可靠性问题被逐一攻克之后，到 1971 年底，它已成为全球销量最大的半导体器件。

1971 年，英特尔还推出了1702 EPROM——第一款商用的可擦除可编程只读存储器，一种实用的非易失性半导体存储器。

处理器。工作存储器。非易失性存储器。

现代数字电子学的三大基本构件，在一家年轻的硅谷公司里聚齐了。也正因如此，半导体行业资深人士约翰·伊斯特在 SemiWiki 上把 1971 年称为“英特尔改变世界的一年”。

而 1971 年还带来了另一个历史性的巧合。

1 月 11 日，记者唐·霍夫勒在《电子新闻》（Electronic News）上开始连载三篇系列报道，标题是“Silicon Valley U.S.A.”（美国硅谷）。他的文章让这个后来几乎成为整个科技产业代名词的标志性名称广为流传。

这个产业花了十多年创造硅谷。如今，世界终于为它取好了名字。

九、这一切都不是必然

回头望去，硅谷仿佛是一段必然的演进：晶体管通向仙童，仙童通向集成电路，集成电路通向英特尔，英特尔通向微处理器。

但走近了看，没有哪一步是必然的。

贝尔实验室寄出的晶体管专著，完全可能没能抵达爱荷华那所小小的学院，也就不会点燃年轻诺伊斯的好奇心。诺伊斯本可以留在肖克利身边。谢尔曼·费尔柴尔德本可以像此前几十位拒绝者一样说不。

诺伊斯本可以告诉 IBM，自己这家刚起步、连一只晶体管都还没造出来的公司，还不足以承诺交付一百只高要求的硅晶体管。他关于集成电路的想法本可以一直躺在抽屉里。仙童本可以按常规给集成电路定价。诺伊斯本可以继续留在仙童。英特尔本可以放弃霍夫的处理器。

这些事件并非诺伊斯一人塑造。霍尔尼、摩尔、洛克、拉斯特、霍夫、法金、格鲁夫以及许多其他人，都做出了不可或缺的贡献。但一次又一次，诺伊斯都出现在那个关键节点上——识别出可能性，承担风险，或者帮助把一个想法变成现实。

也正因如此，在写《指南针》时，我选择诺伊斯作为书中三位核心历史人物之一，与阿尔伯特·爱因斯坦和史蒂夫·乔布斯并列。他的故事不只是关于发明，更是关于识别可能性——并在结局远未明朗的时刻付诸行动。

硅谷是靠突破、冒险和抉择建起来的。在每一个关键时刻，总得有人做出那个关键决定。

几乎每一次，那个人都是罗伯特·诺伊斯。