Datangna chip ieu robah kursus ngembangkeun chip!
Dina ahir taun 1970-an, prosésor 8-bit masih téknologi anu paling maju dina waktos éta, sareng prosés CMOS aya disadvantage dina widang semikonduktor. Insinyur di AT&T Bell Labs nyandak léngkah anu wani ka hareup, ngagabungkeun prosés manufaktur CMOS 3.5-micron canggih sareng arsitéktur prosésor 32-bit anu inovatif dina usaha pikeun ngaunggulan pesaing dina pagelaran chip, ngalangkungan IBM sareng Intel.
Sanajan penemuan maranéhanana, Bellmac-32 microprocessor, gagal pikeun ngahontal kasuksésan komérsial produk saméméhna kayaning Intel 4004 (dirilis dina 1971), pangaruh na éta profound. Kiwari, chip dina ampir kabéh smartphone, laptop, sarta tablet ngandelkeun prinsip komplementer logam-oksida semikonduktor (CMOS) naratas ku Bellmac-32.
Taun 1980-an ngadeukeutan, sareng AT&T nyobian ngarobih dirina. Mangtaun-taun, raksasa telekomunikasi anu dingaranan "Mother Bell" parantos ngadominasi bisnis komunikasi sora di Amérika Serikat, sareng cabangna Western Electric ngahasilkeun ampir sadaya telepon umum di bumi sareng kantor Amérika. Pamarentah féderal AS ngadesek pemecahan bisnis AT&T dina dasar antitrust, tapi AT&T ningali kasempetan pikeun asup kana widang komputer.
Kalawan pausahaan komputer geus ogé ngadegkeun di pasar, AT & T kapanggih hésé nyekel up; strategi nya éta leapfrog, sarta Bellmac-32 éta springboard na.
Kulawarga chip Bellmac-32 parantos ngahormatan ku IEEE Milestone Award. Upacara unveiling bakal dilaksanakeun taun ieu di kampus Nokia Bell Labs di Murray Hill, New Jersey, sareng di Museum Sejarah Komputer di Mountain View, California.
CHIP UNIK
Tinimbang nuturkeun standar industri chip 8-bit, eksekutif AT&T nantang insinyur Bell Labs pikeun ngembangkeun produk révolusionér: mikroprosesor komérsial munggaran anu sanggup nransferkeun 32 bit data dina hiji siklus jam. Ieu merlukeun teu ngan hiji chip anyar tapi ogé hiji arsitéktur anyar-hiji nu bisa nanganan switching telekomunikasi sarta ngawula ka salaku tulang tonggong sistem komputasi hareup.
"Kami henteu ngan ukur ngawangun chip anu langkung gancang," saur Michael Condry, anu mingpin grup arsitéktur di fasilitas Bell Labs 'Holmdel, New Jersey. "Kami nyobian mendesain chip anu tiasa ngadukung sora sareng komputasi."
Dina waktos éta, téknologi CMOS katingal salaku alternatif anu ngajangjikeun tapi picilakaeun pikeun desain NMOS sareng PMOS. chip NMOS ngandelkeun sagemblengna kana transistor tipe N, nu éta gancang tapi kakuatan-lapar, bari chip PMOS ngandelkeun gerakan liang muatan positif, nu teuing slow. CMOS nganggo desain hibrida anu ningkatkeun kagancangan bari ngahémat kakuatan. Kaunggulan tina CMOS éta jadi compelling yén industri geura-giru nyadar yén sanajan merlukeun dua kali loba transistor (NMOS na PMOS pikeun tiap gerbang), éta patut eta.
Kalayan gancangna téknologi semikonduktor anu dijelaskeun ku Hukum Moore, biaya ngagandakeun dénsitas transistor janten tiasa diurus sareng akhirna diabaikan. Sanajan kitu, nalika Bell Labs embarked on judi resiko tinggi ieu, badag skala téhnologi manufaktur CMOS éta unproven sarta biaya anu relatif tinggi.
Ieu henteu nyingsieunan Bell Labs. Pausahaan Drew on kaahlian kampus na di Holmdel, Murray Hill, sarta Naperville, Illionis, sarta dirakit "tim impian" insinyur semikonduktor. Tim kaasup Condrey, Steve Conn, béntang rising dina desain chip, Victor Huang, desainer microprocessor sejen, sarta puluhan karyawan ti AT&T Bell Labs. Aranjeunna mimiti ngawasaan prosés CMOS anyar dina 1978 sarta ngawangun hiji microprocessor 32-bit ti scratch.
Mimitian ku arsitéktur desain
Condrey mangrupikeun tilas IEEE Fellow sareng teras janten Kepala Perwira Téknologi Intel. Tim arsitéktur anu dipingpin anjeunna komitmen pikeun ngawangun sistem anu asli ngadukung sistem operasi Unix sareng basa C. Dina waktos éta, duanana Unix sareng basa C masih di orok, tapi ditakdirkeun pikeun ngadominasi. Dina raraga megatkeun ngaliwatan wates memori pisan berharga kilobytes (KB) dina waktu éta, aranjeunna ngawanohkeun set instruksi kompléks nu merlukeun léngkah palaksanaan pangsaeutikna tur bisa ngalengkepan tugas dina hiji siklus jam.
Insinyur ogé ngarancang chip anu ngadukung beus paralel VersaModule Eurocard (VME), anu ngamungkinkeun komputasi disebarkeun sareng ngamungkinkeun sababaraha titik pikeun ngolah data paralel. Chip anu cocog sareng VME ogé ngamungkinkeun aranjeunna dianggo pikeun kontrol sacara real-time.
Tim éta nyerat versi Unix sorangan sareng masihan kamampuan sacara real-time pikeun mastikeun kasaluyuan sareng otomatisasi industri sareng aplikasi anu sami. Insinyur Bell Labs ogé nimukeun logika domino, anu ningkatkeun kagancangan ngolah ku ngirangan telat dina gerbang logika kompleks.
Téhnik tés sareng verifikasi tambahan dikembangkeun sareng diwanohkeun ku modul Bellmac-32, verifikasi multi-chip kompleks sareng proyék uji anu dipimpin ku Jen-Hsun Huang anu ngahontal cacad enol atanapi caket enol dina manufaktur chip kompléks. Ieu anu munggaran di dunya tés sirkuit terpadu skala ageung (VLSI). Insinyur Bell Labs ngembangkeun rencana anu sistematis, sababaraha kali mariksa karya kolega, sareng pamustunganana ngahontal kolaborasi anu lancar dina sababaraha kulawarga chip, anu puncakna dina sistem mikrokomputer anu lengkep.
Salajengna asalna bagian paling nangtang: manufaktur sabenerna chip.
"Dina waktos éta, tata perenah, uji, sareng téknologi manufaktur anu ngahasilkeun luhur pisan langka," émut Kang, anu engké janten presiden Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) sareng sasama ti IEEE. Anjeunna nyatet yén kurangna alat CAD pikeun verifikasi full-chip kapaksa tim pikeun nyitak gambar Calcomp anu ageung. Skématik ieu nunjukkeun kumaha transistor, kabel, sareng interkonéksi kedah diatur dina chip pikeun masihan kaluaran anu dipikahoyong. Tim éta ngarakit aranjeunna di lantai nganggo pita, ngabentuk gambar kuadrat raksasa langkung ti 6 méter dina hiji sisi. Kang sareng kolega-Na ngagambar unggal sirkuit dina pensil warna, milarian sambungan anu rusak sareng interkonéksi anu tumpang tindih atanapi henteu leres.
Sakali rarancang fisik réngsé, tim nyanghareupan tantangan séjén: manufaktur. The chip dihasilkeun dina tutuwuhan Western Electric di Allentown, Pennsylvania, tapi Kang recalls yén laju ngahasilkeun (persentase chip dina wafer nu minuhan standar kinerja sarta kualitas) pisan low.
Pikeun alamat ieu, Kang sareng kolega Anjeun drove ka pabrik ti New Jersey unggal poe, digulung nepi leungeun baju maranéhanana sarta ngalakukeun naon diperlukeun, kaasup sweeping floors jeung alat uji calibrating, pikeun ngawangun camaraderie sarta ngayakinkeun dulur yén produk paling kompléks pabrik kungsi usaha pikeun ngahasilkeun memang bisa dijieun di dinya.
"Proses ngawangun tim lancar," saur Kang. "Saatos sababaraha bulan, Western Electric tiasa ngahasilkeun chip kualitas luhur dina jumlah anu ngaleuwihan paménta."
Versi kahiji tina Bellmac-32 dirilis dina 1980, tapi gagal pikeun hirup nepi ka ekspektasi. Frékuénsi target kinerjana ngan ukur 2 MHz, sanés 4 MHz. Insinyur mendakan yén alat tés Takeda Riken canggih anu aranjeunna anggo dina waktos éta cacad, kalayan épék jalur transmisi antara usik sareng sirah tés nyababkeun pangukuran anu teu akurat. Aranjeunna damel sareng tim Takeda Riken pikeun ngembangkeun tabel koreksi pikeun ngabenerkeun kasalahan pangukuran.
The chip Bellmac generasi kadua miboga speeds jam ngaleuwihan 6,2 MHz, sakapeung saluhur 9 MHz. Ieu dianggap rada gancang dina waktos éta. Prosesor Intel 8088 16-bit anu dileupaskeun ku IBM dina PC munggaran taun 1981 gaduh laju jam ngan 4,77 MHz.
Naha Bellmac-32 henteu't janten mainstream
Sanaos jangjina, téknologi Bellmac-32 henteu nampi adopsi komérsial anu nyebar. Numutkeun kana Condrey, AT&T mimiti ningali panyipta alat NCR dina ahir taun 1980-an sareng teras janten akuisisi, anu hartosna perusahaan milih ngadukung jalur produk chip anu béda. Ku lajeng, pangaruh Bellmac-32 urang geus mimiti tumuwuh.
"Sateuacan Bellmac-32, NMOS didominasi pasar," ceuk Condry. "Tapi CMOS ngarobih bentang sabab kabuktian janten cara anu langkung épisién pikeun nerapkeunana dina fab."
Kana waktosna, realisasi ieu ngawangun deui industri semikonduktor. CMOS bakal jadi dadasar pikeun microprocessors modern, powering revolusi digital dina alat kawas komputer desktop jeung smartphone.
Percobaan kandel Bell Labs-ngagunakeun prosés manufaktur anu teu acan teruji sareng ngalangkungan sakumna generasi arsitéktur chip-mangrupikeun tonggak sejarah téknologi.
Salaku Profesor Kang nempatkeun éta: "Kami di payuneun naon anu mungkin. Professor Huang, anu saterusna jadi timbalan diréktur Singapore Institute of Microelectronics sarta ogé mangrupa IEEE Fellow, nambahan: "Ieu kaasup teu ukur arsitéktur chip sarta desain, tapi ogé skala badag verifikasi chip - ngagunakeun CAD tapi tanpa alat simulasi digital kiwari atawa malah breadboards (cara standar mariksa desain sirkuit tina sistem éléktronik ngagunakeun chip saméméh komponén sirkuit disambungkeun permanén).
Condry, Kang sareng Huang ningali deui waktos éta sareng nganyatakeun reueus pikeun kaahlian sareng dedikasi seueur karyawan AT&T anu usaha ngajantenkeun kulawarga chip Bellmac-32.
waktos pos: May-19-2025