新工业革命动态价值链的威力

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第三章 新工业革命的序曲

自1760年到第二次世界大战期间，第一次的工业革命仍然进行中。愈来愈少人从事农业，却有愈来愈多的人从事工业，人们持续由乡村移往城市。电子化产品渐取代原有的设备，电话与电报将信息传送到各城市甚至是全世界。然而，200年后，工业仍然主要是区域性活动，就像底特律制造车子，宾州及俄州生产钢铁等等。

另一个改变则是许多由战场退役的军人，投入职场，这群白领阶层为了美国向上起飞的经济提供了支持。二次世界大战几乎摧毁了欧洲及日本的基础建设，而美国的建设则没有被破坏，国内及国际的需求刺激了美国的经济，这个情况维持了好几年，造就了企业成长，高就业率及富有的中产阶层。

受惠于高工资、福利及给薪假期，“美国梦”于焉形成，人人买得起房子、车子、送小孩受教育等等。然而，这种荣景却是由国内外的需求同时建立起来的，战争打乱了原有的供应链，而使美国受惠。到了1960年代中期，欧洲及日本逐渐恢复国内的工业，使得对美国的依赖减少了一些，然而美国的强劲内需抵销了国际需求减少的负面作用，而持续了一阵子，企业持续获利成长，一切情况看起来似乎不错。

1950年代，美国着重于全国性的公路建设，带动了汽车的销售及使得人们搬离都会区，都会区的卫星城市渐渐形成，因为这些卫星城市的房屋相对便宜。如此一来，由农场移居到城市的２００年后的人们，又开始搬离城市了，但这回他们不是搬回农场，而是都会区的卫星城市。设立于卫星城市的企业，不需要负担像都会区的高房价，在卫星城市能拥有自己的办公室及厂房，以及靠近自己的员工等好处。

为了因应渐渐增加的人口以及愈来愈多人拥有自用车，那些贩卖多种商品的大型量贩店渐渐成型，那些大型卖场，设立于超大的建筑物中，让人们无时无刻都可以自由的闲逛及采买物品。这些设在郊区的大型卖场，增加了更多的便利性，首先是大型卖场的员工大部分居住在郊区，员工不需要花太多时间通勤；其次，位在市中心的零售店，通常只能负担的起很小的店面；最后，郊区的大卖场节省了住在郊区居民往来的时间，货品的价格比零售店更便宜。
自1760年到1960年的两百年来，整个生活型态改变了许多，这些改变起因于第一次工业革命，同时也埋下了新工业革命的种子，并且等待成长茁壮。

为什么改变

电子业则是个例外，它不遵循产业必须集中的通则。生产真空管必须经过好几个地方，从美国的东岸到西岸，甚至包括欧洲的几个城市。其他的电子零件也同样必须经过好几个城市才能完工。设立于旧金山湾区的硅谷，有个很重要的原因，就是湾区邻近史丹佛大学以及创投资金。这是为什么硅谷不设在芝加哥或是长岛的主要因素。

晶体管

硅谷的设立要回溯到1947年的纽泽西，贝尔实验室的研究人员：William Shockley、Walter Brattain 及John Bardeen，共同发明了双极晶体管。到那之前，所有的电子放大器及高速转换器都是由真空管所做的。真空管像灯泡一样，主要是由真空玻璃及内部的金属电子向外连接。真空管的主要原理是将金属丝线加热后，在真空管内产生气体，然后再利用静电控制电子的移动。

真空管让我们可以很准确地控制电子的移动，然而真空管也有些缺点，如用来加热真空管内金属丝线的能源是一种浪费，密封在真空管内的电子会随着时间老化，最后真空管的玻璃也容易破裂。真空管的尺寸在发明后的50年内变小了，但是最小真空管的体积仍然是非常大，因此只要是使用真空管的数字系统，体积都会非常大，同时产生许多热。举例来说：一个采用真空管及映像管的简单四位数字时钟，体积大概会大到像是电视接收机一样。第一个使用真空管的计算机不仅需要占用数千平方英尺的空间、自备的电力系统，同时也产生一堆的热。

电信公司使用真空放大器去增强信号，使得信号能长距离传送，于是，贝尔实验室就开始寻找放大器的替代方案，半导体材料适时的出现，问题是仍然需要去创造出一个高效能的放大器。这个任务后来由William Shockley、Walter Brattain 及John Bardeen三位发明家共同达成，这个晶体管的英文一开始叫做”transfer resistor” 现在则被缩写成”transistor”。 
虽然第一代试产的晶体管不是很小，但是量产的晶体管尺寸却比最小的真空管小了很多。此外，半导体材料不需要加热，所以耗电量较小，产生的热也比较小。基半导体的特性，晶体管迅速用于收音机及彩色电视机，美国政府则积极将晶体管用于军事用途。直到1980年代初期，事实上也是不清楚到底是军用电子或是消费性电子率先采用半导体。

印刷电路板

在战争期间，近炸引信使用于反潜战机弹头上，就是当大型金属物体，如飞机，
接近时，就会爆炸。真空管用于近炸引信的线路上，在这个板子上还有其他的组件，一同镶在一块扁平的板子上。
在此之前，所有的电子系统都是用人工将金属底座、真空管基座、端子及线材焊在一起，近炸引信是印刷电路板的前身，板子上的线路由铜材经过印刷及蚀刻等制程以留在板子上。组装板子变得比较容易而且节省成本，只要插入零件及焊接线材就可以了，现在更好了，有全自动制程进行插键及焊接的工作。 

第一代数位计算机

第一代计算机也是为了计算战争时复杂的弹道问题所产生的计划，由宾州的摩尔大学的J.P. Eckert 及 J.W. Mauchly共同执行。然而战争却早在第一代ENIAC出现之前就结束了，ENIAC后来应用于曼哈顿计划 (美国发展核武器计划的代号)。

虽然拥有18,000个真空管的ENIAC重达30吨，占地1,500平方英尺，消耗电力150,000W，但它却能在1秒内处理2亿分之一的加法及3千分之一的乘法，这样的速度比任何一个处理器前辈都要快上1,000倍。

到了1955年，ENIAC退役，改采用晶体管的第二代计算机登场，相较于ENIAC，第二代计算机占地较小、耗电较小，但却能以更快的速度处理更复杂的运算。1950年代初期，有人委托IBM去预测未来全球计算机的需求，当时的预测结果是只有50台计算机就能满足全世界的需要。这份研究显然忽略了计算机及数字数据随着世界经济而起飞，同时也改变了形态。这个重大的改变需要另一项重大的发明来配合，将电子及运算整合在一起…

集成电路

1958年，由德州仪器的Jack Kilby及Fairchild的Robert Noyce都发明了集成电路(IC)，自此，IC带起了石破天惊的新工业革命。在IC发明之前，晶体管已经在硅晶圆上量产，经过扩散、光罩及蚀刻等制程，最后再由钻石切刻成数千或百个晶体管，个别经过封装后出售。

客户将买来的晶体管焊接在电路板上，让彼此互相连接，然而Kilby 及 Noyce想要改变这个过程，他们认为不应该将晶体管切开后，又将他们连接在一起，他们想要将几个晶体管做在同一个电路中，这个电路被称为”Die”，这样做成功减少了体积，对于系统业者来说，这些小型的电路，节省电子产品设计及生产的大量时间及成本。

这里比较重要的是IC并不是激起新一波电子革命的浪潮，那时IC能做的事，真空管及单一晶体管都能做，只是使用真空管及晶体管做出来的东西比较大，也可能比较贵。IC其实是生产的创新，而不是设计的创新。工程师无法只用晶体管设计出现存的电子产品，如个人计算机、CD、光驱、HDTV、数字相机、手机、网络、e-mail、iPod、微软，当然更没有新工业革命。

正向循环的创新

第一代的IC是建在逻辑网关上的小型集成电路，它趋动了迷你计算机的产生，同时也刺激IC技术的发展，以符合应用于计算机的需求，于是产生了中型集成电路，之后发展到了大规模集成电路 (VLSI)，也同时产生第一个名符其实的微控制器。

这样良性循环的创新一直持续到今天，最新的多核心微处理器将促使新一代计算机的问世，除此之外，随着IC的发展，IC也将应用于其他的系统，如工业控制、机器人，不仅提升整体工作效率，也更稳定。IC也应用于机械装置中，以控制自动引擎，家里的恒温自动控制器也和收音机及电视一样都有IC。IC也应用在新一代的电信交换计算机及无线电话上，到了1980年代中期，安装在车上的无线蜂巢式电话，也有IC在里面。

要充份了解IC的制造价值，要将其视为次系统，每一个电子系统都包括数个次系统，这些次系统彼此互相连接，每个次系统中也包括许多组件，这些组件也彼此连接。当使用线材来连接时，每个连接成本大约需要1美元，若使用PCB板上的铜丝时，每个连接成本大约需要美元1角，若这些连接，是做在IC里面时，成本将更加低廉。将次系统的概念由PCB板进化到IC上，使整个系统的体积、价格及成本迅速缩减。如果没有IC，现今我们所熟悉的电子产品也将不会存在。

网络 - 新的联机方式

早期的计算机，只有大型企业才负担得起一个或数个大型计算机，以及一个专用的大楼来维持计算机所需的电力及冷却的工作。输入的工作由公司的各个部门，用人工将编码打孔卡，一个一个放进高速的卡片阅读机中，等读完所有的卡片之后，计算机才开始处理数据。这种处理方式叫”批处理”。

通常，批处理最大的工作量就在于输入格式及打孔，这可能需要几天才能做完，但是计算机的部分却只需要几分钟就做完了。对于现在的计算机来说，这样的工作可能有些笨拙，但是和当时的纯手工作业来说，批处理大幅增加公司的营运效率，银行能处理更多的账户，工厂能处理更多的订单，航空公司能处理更多的订位。

但是，使用计算机来工作非常昂贵，小型公司根本无法负担计算机的开销，也不能藉由使用计算机来获利，一直到有人想出了”分时”的方法，将成本分摊出去。由”分时”公司，拥有一台大型计算机，再将这台计算机与登记使用该计算机的会员们共同分熟，会员以分钟计费来使用计算机，透过电话线，直接连上计算机，输入数据及指令， 计算机再将处理过的结果传送回去。

使于1970年代中期，托VLSI IC的福，才使得第一台”Hobbyist”计算机问世，和最早期的Apple II 来比，”Hobbyist” 显得非常简单，但它仍然可以工作。当八位微处理器功能变得更多时，产生了第一批商用化个人计算机。
到了1970年代晚期，市场上有两种型态的计算机。当时市场上受欢迎的机种是Apple II ，采用6502芯片。另外一款则是采用Zilog Z-80芯片及Digital Research CP/M-80操作系统，许多公司的产品都采用相同的平台，如兼容的软件及文字处理程序等。

Z-80及CP/M-80平台卖得非常好，而其销售最好的是Adam Osborne的”Osborne 1”计算机，这台设计稍嫌大的系统，包括软式碟碟机、屏幕、键盘、及一些应用软件。当时那台计算机每个月能卖超过10,000台，但到了1981年，PC市场产生了一个重要的改变。

市场上曾经传言IBM要生产PC，到了1981年真的推出了IBM PC，采用Intel 8088微处理器，和Apple II 及 Z-80/CPM-80 平台不同，操作系统则改用微软的PC DOS，但仍然和CP/M-80及 “the P-system”兼容。IBM 的PC一推出后，就有一堆的应用软件迅速出现，如Lotus 123，自此DOS 系统在市场上大获全胜，而Z-80/CPM-80则销声匿迹。

挂着IBM品牌的个人计算机，让企业能安心采购，相对低廉的价格也是使得各个部门能自行购买，所以PC迅速出现在每个员工的桌上。经理能使用Lotus 123来运算，而不需要等待某人将数据拿到部门的迷你计算机去处理，其他的员工也可以使用自己的计算机来写报告，也不需要排队等部门计算机了。
此时，计算机间欠缺的就是联机，各部门间的计算机、整个公司的系统数据无法有效的整合在一起，然而，就像真空管发展的历史一样，计算机间的联机问题也有了解决方案。

在IBM的个人计算机上市及企业使用计算机来增加工作效率之前，就有人发明了联机的方法。这方法源自于冷战时期，美国国防单位寻求一种方式，可以使学校研究单位连接到政府的实验室，以共同进行研究。由于担忧遭到核子攻击，所以网络的架构一定不能是集中的设计，必须是分散而且持续不断运行，这样的概念就是现在Internet的前身。

由Internet分支出来的是Ethernet，由Bob Metcalfe所发明，指的是高速局域网络，又被称为 LAN，在LAN中，每个用户的系统或是打印机等变成一个节点，在这个网络中，没有一个是负责发布指令，而是由每个节点自行操作以及和其他结点配合。早期LAN寻求”杀手级”应用，就是现在的e-mail，当Internet被广泛运用之后，ISP业者将每个人用Internet连接起来后，e-mail就成了Internet的”杀手级”应用。

现在，透过Internet，在美国加州的使用者可以和在法国巴黎，或是地球上任何一个有网络的另一个人联络或是传送档案，透过卫星无线网络，我们真正达成了无论何地都能上网的情境。

Internet的好处是开放性的平台，Internet浏览器可以在Windows、Apple及 Linux平台上运行，World Wide Web让Internet更进一步将HTTP及HTML网页设计语言导入，使得文字、影像、声音及动画都能在网页上呈现。
World Wide Web由Tim Berners-Lee所建立，Netscape浏览器的大流行，引发了自1995年-2001年的”dot.com”泡沫，网络主宰了一切商业活动，必须和网络相关才能受到市场及投资者的青睐，包括美国在内的全球电信业者，积极扩大网络建设，以支应日益庞大的带宽需求。

到了2001年，网络热潮退去后，宽带建设被便宜的卖出去，结果造成了低成本的全球通讯网络，人们突然发现在印度设立一个电话服务中心的成本，包括薪资及长途电话费，要比在美国便宜许多。

另一方面来说，移动电话在欧洲、东欧、亚洲及许多新兴开发国家迅速风行，在手机风行之前，固定式电话在许多国家已经流行了一阵子，机器设备都已老旧且面临淘汰，手机系统不像固定式电话，需要花大钱来布线，特别是最后一哩的部分。

今天，每一个拥有移动电话的人，都可以和另一个拥有移动电话的人联系，每一个拥有计算机的人都能透过ISP连上Internet，只要有计算机，就能让人互相连接，不仅如此，电子档案也能透过计算机传给另外一个人。