硅谷的形成

在20世纪90年代互联网大发展时期闻名于世的硅谷（Silicon Valley）其实并不是一个城市的名字，也不是一个峡谷，而是位于加州旧金山市区和斯坦福校园东南方向与圣何塞市之间近50公里的一条狭长地带，这段地带的中心是一个名为圣克拉拉谷（Santa Clara Valley）的生产水果的山谷。1971年1月11日，一份业界报纸《电子新闻》周刊的编辑唐·霍夫勒（Don Hoefler）在他编辑的一系列文章中使用了“美国的硅谷”（Silicon Valley in the USA）的总标题。而这一标题里面的硅谷来源于他的朋友加州实业家拉尔夫·瓦尔斯特（Ralph Vaerst）对当时遍布圣克拉拉谷的大大小小生产以硅为原料的半导体芯片的感叹，于是硅谷就此得名。

硅谷在得名之前已经是美国高科技的发源地之一。1909年在斯坦福大学第一任校长大卫·乔丹（David Jordan）500美元的资助下，斯坦福大学毕业生西里尔·埃尔维尔（Cyril Elwell）成立了硅谷第一家创新企业——联合电报公司（Federal Telegraph Company）。一年后三级真空管的发明人李·德富雷斯特（Lee De Forest）加盟该公司并在随后两年时间里研制出了真空管放大器（Vacuum Tube Amplifier）和真空管振荡器（Oscillator）。真空管放大器是近代无线电通信、收音机、长途电话、雷达、电视以及早期电子计算机的关键部件。虽然德福雷斯特的很多专利后来被美国电话电报公司买去，联合电报公司却对包括特曼在内的年轻一代产生了重要的影响。

如果说特曼的学生在1939年创立的惠普创造了硅谷独特的企业文化，那么肖克利半导体公司则为硅谷铺下了创新技术的温床。前面提到的晶体管技术的主要发明人诺贝尔奖获得者肖克利因为对贝尔实验室管理层的不满在1953年辞职，回到加州理工大学做起了访问教授。在这段时间里，肖克利发现用硅来做半导体晶体管的主要原料要比当时流行的用镁来做在性能和价格上都要好得多，而且当时得州仪器公司已经开始硅晶体管的生产，肖克利认为自己可以比得州仪器公司做得更好，于是在朋友阿诺德·贝克曼（Arnold Beckman）的资助下，于1956年在斯坦福大学校园东南边附近的山景城（Mountain View），也就是后来的硅谷核心地带，创立了肖克利半导体公司[1]。

肖克利半导体公司不仅是该地区的第一家高科技公司，也催生了包括仙童公司等后来生产晶体管和集成电路技术的一大批公司，成为硅谷里面“硅”字的奠基公司。当时美国除了得克萨斯州的达拉斯市的得州仪器在半导体技术方面占据主导地位外，其他高科技产业都集中在美国东部。肖克利因为人缘不好，很难从贝尔实验室邀请到当年的老同事来到西部加入他的公司，只好在当地招募年轻人，用边培养边使用的方式来研究硅半导体的生产。尽管肖克利给硅谷带来了芯片制造技术，但是肖克利仍然难以改变他的家长式管理风格，很快就遭到手下年轻科技人员的反感。当这些人跟公司主要股东贝克曼抗议要求替换肖克利不成后，其中最主要的8个年轻的工程师一同辞职（他们8个人被肖克利称为“8个叛徒”）。这8个人中包括后来的凯鹏华盈风投公司创始人尤金·克莱纳（Eugene Kleiner）和英特尔联合创始人高登·摩尔（Gordon Moore）和罗伯特·诺伊斯（Robert Noyce）[2]。

从肖克利半导体公司辞职后，这8个人开始寻找投资来创建自己的半导体公司。因为需要将近100万美元的投资，克莱纳通过他父亲所在的投资公司找到了一家华尔街证券公司（Hayden, Stone＆Co.）里专门为小科技公司筹集资金的证券分析师约瑟·洛克（Arthur Rock）。洛克帮他们联系到了美国东部仙童摄影器材公司的老板谢尔曼·费尔柴尔德（Sherman Fairchild）。费尔柴尔德的父亲是IBM公司的早期投资者，他本人当时是IBM最大的个人股东。通过费尔柴尔德的150万美元的投资，摩尔等8个人于1957年在山景城东南的圣何塞市成立了仙童半导体（Fairchild Semiconductor）公司。投资条件之一是，如果公司后来发展成功，费尔柴尔德有权从他们8个人手中以给每人30万美元的代价把公司所有权买过来。两年后仙童半导体果然创业成功，于是费尔柴尔德实施了收购计划，接手了公司的管理权。

在仙童半导体公司成立的同一年，创投公司开始在东部出现，成为中小高科技公司技术发展的重要资金来源。创投公司在美国的兴起始于20世纪50年代末，前面提到的美国创投公司的祖师爷多里奥特在1957年给正在起步的DEC投资了7万美元换得70%公司股份。1968年DEC上市后，市值达3.55亿美元，7万美元在11年的时间内带回了将近2.5亿美元的回报。这大概是创投公司发展历史上的第一笔巨额回报。创投行业在萌芽阶段得到了美国政府的大力支持，其中一个主要背景是为二战退伍军人回国创业提供帮助。1958年美国政府通过了《小企业投资法》（Small Business Investment Act of 1958）。这个法案的精髓就是以政府作为后盾，通过贷款、担保和税收等多方面的优惠政策，鼓励各种金融机构和投资者帮助小企业，对其创业提供融资和贷款。为了鼓励民间投资人的参与，《小企业投资法》规定如果投资人能够集资500万美元成立一个针对小企业的投资公司（Small Business Investment Company）的话，美国政府就可以以优惠贷款的形式给这个投资公司再注入500万美元的资金。由于政府的支持，从20世纪60年代到70年代中期美国高达75%的创投公司都是以这种和政府合资的形式成立的。不过这些公司一开始都在东部。加州最早的创投公司是1959年在斯坦福工业园成立的DGA（Draper, Gaither＆Anderson）公司。

DGA的三个联合创始人都有军方背景。他们分别是华尔街的银行家，前二战军官小威廉·德雷珀（William Draper, Jr.），兰德公司创始人罗恩·盖瑟（Rowan Gaither），还有退休的空军上将小弗里德里克·安德森（Frederick Anderson, Jr.）。这三个人都熟悉北加州的经济环境。德雷珀在华尔街投资银行狄龙·里德公司（Dillon Read）工作时曾经负责旧金山-奥克兰大桥的建设融资项目，盖瑟在旧金山有他的律师事务所，而安德森在二战时就驻扎在北加州的特拉维斯空军基地。所以当斯坦福大学的特曼邀请他们来到帕洛阿尔托为斯坦福大学的教授和学生的技术成果产业化提供资金支持时，他们很快就通过洛克菲勒家族和政府政策投入筹资了600万美元资金创立了DGA。DGA为斯坦福大学周边的高科技公司提供了源源不断的创业资金，也从中获得了相应的丰厚的回报，但是公司在成立7年后就解体了。主要原因是三个合伙人中的盖瑟在公司成立不久后就因为肺癌去世。而德雷珀也在1967年去华盛顿特区担任其他职务。不过这并不是一件坏事，因为从DGA出来的年轻的合伙人开始纷纷创立自己的创投公司，其中包括德雷珀的儿子和他所创立的Draper＆Johnson（后来更名为希尔风险投资公司，Sutter Hill Ventures），以及甲骨文公司的早期投资人唐·卢卡斯（Don Lucas）等[28]。前面提到的本来在东部工作的洛克在去加州实地考察仙童半导体公司的投资情况时，发现硅谷到处洋溢着企业家精神和高科技创业机会，于是干脆搬到了旧金山，在1961年与别人合伙成立了自己的创投公司，成为后来的苹果公司等硅谷著名企业的早期投资人和后来的董事会成员。

仙童半导体公司从创立开始就致力于集成电路（Integrated Circuit）的研制工作。早期计算机都是使用真空管来作为基本的运算元件，真空管的工作原理跟灯泡类似，需要预热才能进入正常工作状态。当大量真空管同时运行时，除了耗电量很大外，热量集聚产生的高温将导致灯丝性能不稳定。肖克利他们在贝尔实验室发明了晶体管后，计算机的真空管逐渐被性能稳定、耗电量低的晶体管所代替。但是随着计算需求量的增加，将越来越多的晶体管连接在一起形成电路的工作变得烦冗而复杂，成为提高运算效能的主要障碍，于是集成电路技术成为新的研发方向。

首先对晶体管集成技术提出需求的并不是计算机公司，而是美国军方。因为美国的导弹和卫星技术的进一步发展都需要大量的信号处理运算，而且需要将运算装置安放在导弹和卫星上，所以通过晶体管技术将计算设备集成化并且尽量降低能耗成为主要的技术发展方向。一开始不同的公司摸索了不同的集成化研究方向。最早攻克这个问题的是得州仪器公司的工程师杰克·基尔比（Jack Kilby）。1958年基尔比因为刚被得州仪器雇佣，没有带薪假期，所以在夏天留在了公司做研究。在这之前他已经在威斯康星州的密尔沃基的中心实验室从事晶体管整合的研究工作，并且提出了将晶体管的各种部件都制作成标准大小带电路的方块，然后通过拼接这些标准大小的方块形成集成电路的方式。但是在这个暑假，他发现了一个更好的方法，这就是将数个晶体管和它们的连接线路通过化学方法同时呈现在一块半导体上，这样既解决了集成的问题，又解决了连接的问题。集成电路技术由此诞生。

虽然基尔比找到了集成电路的解决方案，但这个方案还处在实验室阶段。另外基尔比的半导体集成电路是以锗为原料。锗的储量丰度虽然比较高但是在矿石中含量不高，是一种比较难收集的半导体元素。与此同时仙童半导体公司的诺伊斯他们也在研究集成电路技术，并在一年半后研制出了以硅为原材料的集成电路技术。以硅做半导体虽然在提纯技术上要求比较高，但硅在地球上的含量仅次于氧，而且普通的岩石和沙粒中都富含大量的硅，所以很容易收集。随着提纯技术的成熟，硅显然比锗更适合作为集成电路的原材料。所以后来集成电路产业选择了以硅为原料的发展方向。

仙童半导体公司还摸索出了一套集成电路的规模生产工艺。我们这里有必要简单描述一下集成电路的规模生产工艺这一人类计算技术高度发展的标志。

集成电路的生产是从单片设计和硅晶圆（Wafer）制造开始。硅晶圆制造是一个从沙子里提炼出硅后进行提纯和切割的过程。在1420℃的高温状态下，含有硅的沙子变成液态混合物，这一混合物通过一系列化学提纯后，可以获得纯度达到99.9999999%的液态硅。这时就可以通过植入单个硅晶体的方式逐渐生成直径为7～10厘米的圆柱形晶体硅，再将降温后的硅晶体用钻石锯一片片切割，并将每一个切片的表面进行光滑打磨后就可以生产出一片片硅晶圆，也就是集成电路的基础材料。

集成电路的单片设计通常是花时间最多的一步。首先电路设计工程师（CircuitDesigner）根据集成电路的应用要求使用计算机进行基本的电路设计。每一个集成电路一般需要好几层的逻辑电路叠加形成。集成电路设计好后，可以通过计算机模拟来检验电路是否满足设计要求。模拟结果通过后，布图工程师（Layout Designer）负责将每一层电路的具体原件和线路的摆放进行调整，使得整个布局占用最小的面积。在整个过程中，因为每一个原件只有几微米大小，所以通常需要将电路的局部放大几十甚至上百倍，然后人工检查设计是否正确。尽管计算机能够辅助设计过程，但是从20世纪60年代到70年代，比较复杂的电路设计还是需要人工进行，像内存这样重复性较强，结构相对简单的集成电路，只需要几个月就可以完成，但是对微处理器这样的复杂集成电路，通过当时的技术往往需要数年的设计时间。

一个集成电路单片被设计好后，工程师需要用计算机将每一层设计结构通过扫描的方式转移到与硅晶圆大小类似的光刻版（Photomask）上。每一层光刻版相当于平板印刷用的一个模具。因为集成电路的单片面积比较小，所以通常将单片的一层设计结构通过多次重复排列来布满一个光刻版，这样可以实现在一片晶圆上同时生产几十甚至上百个集成电路芯片。当一个集成电路所需要的光刻版都制造出来以后，这个集成电路的全套母光刻版就制造成功了。然后通过母模可以复制出若干子模光刻版，再通过每一个子模复制出若干工作光刻版。这些工作光刻版被用来通过硅晶圆直接生产集成电路。根据复杂度不同，每一个集成电路芯片需要10～70层光刻版的叠加才能制造出来。

等光刻版和硅晶圆都准备好后，就可以进行集成电路的生产了。尽管早期的集成电路生产工艺各不相同，仙童半导体公司的“8个叛徒”之一，物理学家吉恩·霍尔尼（Jean Hoerni）研制的平面处理（Planar Process）工艺以其操作简单和可靠性高成为集成电路生产的最终标准工艺。如同普通印刷一样，平面处理工艺可以根据具体需求，通过光刻和蚀刻（Photolithography and Etching）以及离子注入（Ion Implant）等关键技术在硅晶圆表面形成金属膜、二氧化硅膜或者是氮化硅膜，然后通过类似步骤一层层不断操作，将晶体管和逻辑电路集成在一起快速批量生产出来。

集成电路的基本逻辑结构可以通过光蚀刻形成。首先通过将晶圆暴露在高温纯氧的环境中，在表面形成一层二氧化硅的绝缘层。根据温度的不同和暴露时间的长短，绝缘层可以形成不同的厚度。形成绝缘层后，在绝缘层上涂抹上一层光阻剂（Photoresist），然后把工作光刻版放置在硅晶圆上方，让紫外线通过光刻版照射到硅晶圆上，紫外线与光阻剂接触的地方会起化学反应，从而在硅晶圆表面形成与光刻版一样的电路结构。被紫外线照射过的光阻剂生成了新的化合物，不会被显影液冲洗掉。没有被紫外线照射过的光阻剂会被显影液冲洗掉，露出二氧化硅绝缘层。这时我们可以再通过另一种化学液体与暴露的二氧化硅层产生化学反应，或者是通过反应离子刻蚀技术（Reactive-Ion Etching）直接去掉暴露的二氧化硅绝缘层，露出硅表面。然后再通过离子注入技术在硅表面根据需要形成二极管开关、三极管开关或者是MOS场效应管（MOSFET）。先前被紫外线照射过的光阻剂因为生成了新的化合物没有被显影液洗掉，这是可以通过另一种化学液去掉，然后通过金属镀膜形成集成电路里的导线来连接不同部件。这样一个集成电路单片就制成了。结构复杂的集成电路，则需要反复运用这些步骤，形成不同层次的立体结构。

尽管仙童半导体公司在集成电路的生产工艺上取得了突破，并且开始在生产规模上领先于其他公司，但是好景不长，跟许多现在的高科技公司一样，当公司发展到一定阶段后，往往公司的管理开始变得官僚和僵化。从1960年开始仙童半导体公司的员工们就开始慢慢跳出，寻找新的创业机会。在这段时间，公司在东部的管理层采取了将收入与部门的当年利润挂钩的新员工激励措施，这对高科技公司研发部门来说非常不利，使得掌管研发部门的摩尔和生产部门的主管发生了摩擦。1967年仙童半导体公司的创业八人之一查理·思博克（Charlie Sporck）跳槽到了国家半导体公司（National Semiconductor）担任总裁，带走了一大批员工，开始了与仙童半导体公司的竞争。1968年除了诺伊斯和摩尔以外，当初创业的其他6个人都已经离开了仙童半导体公司。面对日益加剧的市场竞争和公司东部管理层的错误管理方式，诺伊斯希望能够获得董事会的提拔，执掌公司的发展方向。公司在东部的主要股东虽然在半年内连续解聘了两个总裁，却仍然没有考虑聘任诺伊斯，管理层的不信任使得诺伊斯和摩尔最终决定一起离开。

诺伊斯和摩尔离开仙童半导体公司后各自投入了25万美元开始筹资成立自己的公司。为了筹集更多的资金，他们又找到洛克。凭借诺伊斯在集成电路技术领域的影响力，洛克很容易地帮他们筹集到了250万美元的风投资本，其中包括洛克自己的1万美元和克莱纳的一些钱[29]。于是1968年7月诺伊斯和摩尔回到当时肖克利创业的山景城正式成立公司，开始致力于大规模集成电路的设计（Large Scale Integration, LSI），这就是日后领导硅谷科技发展十几年的英特尔（Intel）。作为工程师的诺伊斯和摩尔并不擅长具体的生产管理，两个人很快把在仙童半导体公司的年轻同事，擅长集成电路生产和管理的波兰犹太裔工程师安迪·葛洛夫（Andy Grove）也挖了过来。葛洛夫的加入使得公司的生产管理进入正轨。

诺伊斯和摩尔离开仙童半导体公司后，东部股东对仙童半导体公司的领导层进行了全面的调整。1969年年初，原来负责市场的副总裁杰瑞·桑德斯（Jerry Sanders）被新的领导层劝离了公司。于是桑德斯和他手下做得最好的推销员埃德温·特尔尼（Edwin Turney）也一起开始着手创立新的半导体公司。在招募来从仙童半导体公司退下来的几个有经验的工程师之后，桑德斯开始四处筹款。一开始他也找到了洛克，但洛克认为当时硅谷已经有不少半导体公司了，而且根据他以前的投资经历，唯一的一次投资失败是把钱投在搞市场而不是搞技术出身的人身上，所以他没有对桑德斯的公司投资。就在筹款无门的时候，桑德斯想起了诺伊斯，因为诺伊斯在仙童半导体公司的时候就欣赏桑德斯的市场经验，所以他有可能会感兴趣，于是他找到诺伊斯。果然，尽管诺伊斯当时已经成立了英特尔，而桑德斯的新公司可能成为其未来的竞争对手，诺伊斯竟然很爽快地答应了投资。其他的潜在投资人一听到诺伊斯愿意为桑德斯的公司投资，也纷纷愿意加入，就这样桑德斯他们终于筹集到了预定的155万美元在1969年5月成立了几十年后成为英特尔主要对手的超微半导体（AMD）。

从肖克利半导体到仙童半导体再到英特尔和超微半导体，技术企业家离开原来的公司再次创业成为后来硅谷层出不穷的创业公司诞生的主要模式。而洛克为仙童半导体公司和英特尔公司募集资金的模式也一直沿袭到互联网时代。这就是创投公司的合伙人负责募集资金和挑选创业公司进行投资，每笔募集资金的使用期一般为10年。在这期间，作为回报，投资管理人每年收取1%～2.5%的管理费，并且分得投资收回后所获全部利润的20%～30%。

20世纪70年代后期美国创投公司的资金来源产生了变化。1978年美国劳工部开始允许各种养老金管理机构投资到创投公司，另外美国各大学的基金也开始寻找创投公司来获得更高回报。由于它们对资金的使用限制较少，所以相对于政府的投资来说更受青睐，于是这两种资金来源开始超过美国政府对小企业的投资规模。80年代末，美国政府在创投公司总投资中所占份额已经从原来的75%减少到7%。

1972年克莱纳从仙童半导体公司辞职并和惠普研发部门的主管汤姆·珀金斯（Tom Perkins）合伙成立了凯鹏华盈的前身凯鹏（Kleiner＆Perkins）创投公司。同一年原先负责仙童半导体公司销售和市场的高级经理唐·瓦伦丁（Don Valentine）也辞职，成立了红杉资本（Sequoia Capital）创投公司。1977年布鲁克·拜尔斯（Brook Byers）和弗兰科·考费德（Frank Caufield）加入了克莱纳和珀金斯的投资团队，形成了凯鹏华盈（KPCB）。凯鹏华盈和红杉资本这两个创投公司从20世纪70年代到90年代，领导了硅谷的风投产业，通过投资造就了从苹果到谷歌几乎所有后来驰骋在电子商务领域的著名公司。

20世纪70年代的硅谷，从创业投资所能获得的资金还是很少的，但在这为数不多的投资中，由于苹果和英特尔以及生物科技公司基因泰克（Genentech）的成功，更多的资金被吸引进来。到了80年代初期，随着硅谷里面创投公司数目的增多，英特尔和惠普等已经成功的公司里走出来不少新的高科技创业人。硅谷的创投资本也从最初的30多亿美元增长到300多亿美元，投资的主要产业开始从集成电路转移到硬盘和内存的技术升级上。这一阶段到1987年股灾告一段落。不过在股灾之后，由于思科等公司的崛起，创投开始转向网络连接技术。为90年代分布式计算和互联网的发展提供了重要的资金支持。

[1]一开始肖克利准备在加州理工大学所在地帕萨迪纳创办公司，但是因为他住在帕洛阿尔托的母亲年老体弱多病，于是他决定搬到附近的山景城来创立公司。山景城后来成为包括谷歌在内的众多互联网公司的总部所在地。

[2]从肖克利公司辞职的员工们前后在硅谷创立了60多家从事芯片制造的公司。仙童半导体公司只是其中的一家。这些公司为硅谷后来的计算机制造业奠定了坚实的基础。