从硅元素到科技辉煌：硅谷的发展经历

成功开创了半导体时代的锗并非完美，由于耐热性的不足，晶体管在环境温度超过60℃时就无法正常工作。而且，锗本身也属于稀有元素，在稳定供给上也是个大问题。

在种种原因的作用下，硅元素最终被推上了舞台。人们早就知道硅也具有半导体的特性，但它的熔点高达1 410℃。虽然硅具有极好的耐热性，但在提纯和结晶过程中困难重重。这一点在前文也提到过，只要掺杂少许的杂质就会导致半导体特性发生巨大变化，这就导致在生产过程中意外混入的物质会给半导体产品的质量带来很大的影响。所以在现代硅材料半导体生产中，硅的纯度必须达到99.999 999 999%以上，也就是说杂质必须低于一千亿分之一！在20世纪50年代，这个要求无异于一道难以克服的障碍。

在美国旧金山湾区的一个山谷中，经过多方努力，这道障碍被突破，并由此开启了硅半导体大发展的奇迹。现在，那里被命名为“硅元素之谷”，也就是闻名遐迩的硅谷。

处于硅谷核心地区的斯坦福大学是美国西海岸的著名高校。斯坦福大学曾经孤零零地被果园围绕着，斯坦福大学的优秀毕业生几乎不会留在当地工作，全都跑到纽约等美国东海岸的大城市寻找出路。

对此心急如焚的弗雷德·特曼教授（1900—1982）劝说学校的学生们留在当地创业，为毕业生们寻找留在当地的机会。1938年，威廉·休利特（1913—2001）和戴维·帕卡德（1912—1996）在特曼的支持下，在母校附近开办了一个电子设备公司，这个公司就是后来众所周知的惠普公司。

后来，特曼为斯坦福大学聘请了多位优秀的研究人员，并帮助他们在当地将研究成果转化为创业机遇。当时正赶上军事方面有大量需求，当地的企业群获得了长足发展，这就是硅谷的起源。

惠普公司创业时的车库的复原物

第二次世界大战后，这片创新之地收获了累累硕果：1959年，仙童半导体公司成功开发出硅集成电路（IC）；1964年，这里又发明了今天我们的计算机都不可或缺的鼠标；英特尔公司于1971年宣布开发出人类第一个CPU“4004”；1976年，苹果公司推出了“苹果1”计算机。

今天的硅谷已经成为奥多比、苹果、谷歌、惠普、英特尔、脸书、甲骨文、太阳微系统、雅虎等著名信息产业公司的总部所在地。(www.xing528.com)

回顾这些事实真令人不敢相信，这些技术上的巨大进步居然集中在一个狭小地域之内，而且仅用了数十年。不过，当我们回望历史就会发现，在某个时代的某个地区集中了优秀人才之后，短时间内科学技术取得了长足发展的例子并非少数。15世纪意大利的文艺复兴、18世纪源于英国的第一次工业革命均属此类。还有一些规模较小的例子，前后培养出12名诺贝尔奖获得者的欧内斯特·卢瑟福（1871—1937）实验室、日本理化学研究所、著名漫画家云集的公寓常盘庄等，都是类似的例子。

诸如此类的科技进步进入爆发性成长的例子，都具备了以下多个特征：全新领域、充足的资金、容忍多次失败的环境等。

1950年之后的硅谷也具备了这些条件，无论遇到什么情况，各公司的技术人员可以突破公司的藩篱齐聚一堂，进行自由讨论。一旦研究人员有了成熟的思路就可以离开公司自主创业，将全部精力倾注其中。各个公司对于离职员工创业也相当宽容，甚至会成为离职员工创业公司的投资方。

培养了12位诺贝尔奖获得者的欧内斯特·卢瑟福

在这种环境下，半导体技术以令人震惊的速度不断发展，今天的硅芯片便是无数个晶体管集成于硅基半导体上的产品。著名的摩尔定律认为，芯片上的集成度大约每18个月就会翻番。简单来说，集成度翻番的意思是，生产成本不变，而芯片的数据处理速度加快了一倍。

这个预言是在1965年发布的，虽然多次被人指出遇到了天花板，但是经过超过半个世纪的考验，它仍然有效。人类历史上还没有哪个领域实现过如此巨大的变革。这个令人惊异的结果就是，不久以前还是超级计算机这样的巨型设备的算力，现在我们只手可持的手机居然就同样具备。人工智能“阿尔法狗”居然打败了人类最强大的棋士！笔者也喜欢围棋，对这场对弈颇为关注，看着人工智能异乎寻常的手筋，笔者的背上不由得直冒冷汗。从某种意义上来说，在特殊的领域中，“硅脑”已经成功地超越了人类的“碳脑”。

近些年诞生的人工智能也正在新材料开发中崭露头角。超越人类智慧的人工智能开始自行设计新型人工智能的“奇点”已经成为万众瞩目的焦点。不过，这种情况与材料领域的历史发展进程极为相似，关于这一点将在第十三章进行详细解说。