Datangna chip ieu ngarobah jalanna pamekaran chip!
Dina ahir taun 1970-an, prosesor 8-bit masih kénéh téknologi anu paling canggih dina waktos éta, sareng prosés CMOS aya dina posisi anu teu nguntungkeun dina widang semikonduktor. Insinyur di AT&T Bell Labs nyandak léngkah anu wani ka hareup, ngagabungkeun prosés manufaktur CMOS 3,5-mikron anu canggih sareng arsitéktur prosesor 32-bit anu inovatif dina upaya pikeun ngungkulan pesaing dina kinerja chip, ngaleuwihan IBM sareng Intel.
Sanaos panemuan maranéhanana, mikroprosesor Bellmac-32, gagal ngahontal kasuksésan komérsial sapertos produk-produk sateuacanna sapertos Intel 4004 (dirilis dina taun 1971), pangaruhna ageung pisan. Ayeuna, chip dina ampir sadaya smartphone, laptop, sareng tablet ngandelkeun prinsip semikonduktor oksida logam komplementer (CMOS) anu dipelopori ku Bellmac-32.
Taun 1980-an geus deukeut, sarta AT&T keur nyoba ngarobah dirina sorangan. Mangtaun-taun, raksasa telekomunikasi anu dijuluki "Mother Bell" geus ngadominasi bisnis komunikasi sora di Amérika Serikat, sarta anak perusahaanna Western Electric ngahasilkeun ampir sakabéh telepon umum di imah jeung kantor Amérika. Pamaréntah féderal AS ngadesek bubarna bisnis AT&T atas dasar antimonopoli, tapi AT&T ningali kasempetan pikeun asup kana widang komputer.
Kalawan pausahaan komputer anu geus mapan di pasar, AT&T hésé nyusul; strategina nyaéta luncat, sarta Bellmac-32 jadi batu loncatanna.
Kulawarga chip Bellmac-32 parantos dileler IEEE Milestone Award. Upacara bubuka bakal diayakeun 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 nangtang insinyur Bell Labs pikeun ngembangkeun produk révolusionér: mikroprosesor komérsial munggaran anu sanggup mindahkeun 32 bit data dina hiji siklus jam. Ieu henteu ngan ukur meryogikeun chip énggal tapi ogé arsitéktur énggal — anu tiasa nanganan switching telekomunikasi sareng janten tulang tonggong sistem komputasi ka hareup.
"Kami teu ngan saukur ngawangun chip anu langkung gancang," saur Michael Condry, anu mingpin grup arsitéktur di fasilitas Bell Labs di Holmdel, New Jersey. "Kami nyobian ngarancang chip anu tiasa ngadukung sora sareng komputasi."
Harita, téknologi CMOS dianggap salaku alternatif anu ngajangjikeun tapi picilakaeun pikeun desain NMOS sareng PMOS. Chip NMOS ngandelkeun sapinuhna kana transistor tipe-N, anu gancang tapi haus daya, sedengkeun chip PMOS ngandelkeun gerakan liang anu dieusi positif, anu laun teuing. CMOS nganggo desain hibrida anu ningkatkeun kecepatan bari ngahémat daya. Kaunggulan CMOS kacida pikaresepeunna sahingga industri éta teu lila sadar yén sanajan peryogi transistor dua kali langkung seueur (NMOS sareng PMOS pikeun unggal gerbang), éta pantes.
Kalayan kamekaran téknologi semikonduktor anu gancang anu dijelaskeun ku Hukum Moore, biaya pikeun ngagandakeun kapadetan transistor janten tiasa diatur sareng pamustunganana tiasa diabaikan. Nanging, nalika Bell Labs ngamimitian judi résiko tinggi ieu, téknologi manufaktur CMOS skala ageung teu acan kabuktian sareng biayana relatif luhur.
Ieu teu matak pikasieuneun Bell Labs. Perusahaan ieu ngagunakeun kaahlian kampus-kampusna di Holmdel, Murray Hill, sareng Naperville, Illinois, sareng ngawangun "tim impian" insinyur semikonduktor. Tim éta kalebet Condrey, Steve Conn, béntang anu nuju naék daun dina desain chip, Victor Huang, désainer mikroprosesor anu sanés, sareng puluhan karyawan ti AT&T Bell Labs. Aranjeunna mimiti nguasaan prosés CMOS énggal dina taun 1978 sareng ngawangun mikroprosesor 32-bit ti mimiti.
Mimitian ku desain arsitéktur
Condrey nyaéta urut IEEE Fellow sareng engkéna janten Chief Technology Officer Intel. Tim arsitéktur anu dipingpinna komitmen pikeun ngawangun sistem anu sacara asli ngadukung sistem operasi Unix sareng basa C. Harita, Unix sareng basa C masih dina tahap awal, tapi ditakdirkeun pikeun dominan. Pikeun ngaliwatan wates mémori kilobyte (KB) anu berharga pisan dina waktos éta, aranjeunna ngenalkeun set instruksi anu rumit anu meryogikeun léngkah palaksanaan anu langkung sakedik sareng tiasa ngalengkepan tugas dina hiji siklus jam.
Para insinyur ogé ngarancang chip anu ngadukung beus paralel VersaModule Eurocard (VME), anu ngamungkinkeun komputasi terdistribusi sareng ngamungkinkeun sababaraha node pikeun ngolah data sacara paralel. Chip anu cocog sareng VME ogé ngamungkinkeun éta dianggo pikeun kontrol waktos nyata.
Tim éta nyerat vérsi Unix sorangan sareng masihan kamampuan real-time pikeun mastikeun kompatibilitas sareng otomatisasi industri sareng aplikasi anu sami. Insinyur Bell Labs ogé nimukeun logika domino, anu ningkatkeun kecepatan pamrosésan ku cara ngirangan reureuh dina gerbang logika anu rumit.
Téhnik tés sareng verifikasi tambahan dikembangkeun sareng diwanohkeun sareng modul Bellmac-32, proyék verifikasi sareng tés multi-chip anu rumit anu dipingpin ku Jen-Hsun Huang anu ngahontal cacad nol atanapi ampir nol dina manufaktur chip anu rumit. Ieu mangrupikeun anu munggaran di dunya tés sirkuit terpadu skala ageung (VLSI). Insinyur Bell Labs ngembangkeun rencana sistematis, sababaraha kali mariksa padamelan kolegana, sareng pamustunganana ngahontal kolaborasi anu mulus di sababaraha kulawarga chip, anu puncakna dina sistem mikrokomputer anu lengkep.
Salajengna nyaéta bagian anu paling nangtang: manufaktur chip anu saleresna.
"Dina waktos éta, tata letak, uji coba, sareng téknologi manufaktur anu ngahasilkeun hasil anu luhur masih langka pisan," émut Kang, anu engkéna janten présidén Institut Élmu Pengetahuan sareng Téknologi Lanjutan Korea (KAIST) sareng anggota IEEE. Anjeunna nyatet yén kurangna alat CAD pikeun verifikasi chip lengkep maksa tim pikeun nyitak gambar Calcomp anu ukuranana ageung. Skéma ieu nunjukkeun kumaha transistor, kabel, sareng interkoneksi kedah disusun dina chip pikeun masihan kaluaran anu dipikahoyong. Tim ngumpulkeunana di lantai nganggo pita, ngabentuk gambar pasagi raksasa anu langkung ti 6 méter dina hiji sisi. Kang sareng kolegana ngagambar unggal sirkuit nganggo pensil warna, milarian sambungan anu rusak sareng interkoneksi anu tumpang tindih atanapi henteu diurus kalayan leres.
Sakali desain fisik réngsé, tim éta nyanghareupan tantangan anu sanés: manufaktur. Chip-chip éta diproduksi di pabrik Western Electric di Allentown, Pennsylvania, tapi Kang émut yén tingkat hasil (persentase chip dina wafer anu nyumponan standar kinerja sareng kualitas) rendah pisan.
Pikeun ngungkulan ieu, Kang sareng kolegana nyetir ka pabrik ti New Jersey unggal dinten, ngagulung leungeun bajuna, sareng ngalakukeun naon waé anu diperyogikeun, kalebet nyapu lanté sareng kalibrasi alat uji, pikeun ngawangun silaturahmi sareng ngayakinkeun sadayana yén produk anu paling rumit anu kantos dicobian diproduksi ku pabrik éta leres-leres tiasa didamel di dinya.
"Prosés ngawangun tim lancar," saur Kang. "Saatos sababaraha bulan, Western Electric tiasa ngahasilkeun chip kualitas luhur dina jumlah anu ngaleuwihan paménta."
Versi munggaran Bellmac-32 dirilis dina taun 1980, tapi éta gagal nyumponan ekspektasi. Frékuénsi target kinerjana ngan ukur 2 MHz, sanés 4 MHz. Para insinyur mendakan yén alat uji Takeda Riken anu canggih anu dianggo dina waktos éta cacad, kalayan épék jalur transmisi antara probe sareng sirah uji nyababkeun pangukuran anu teu akurat. Aranjeunna damel sareng tim Takeda Riken pikeun ngembangkeun tabel koréksi pikeun ngabenerkeun kasalahan pangukuran.
Chip Bellmac generasi kadua miboga kecepatan clock anu ngaleuwihan 6,2 MHz, sakapeung nepi ka 9 MHz. Ieu dianggap lumayan gancang dina waktos éta. Prosesor Intel 8088 16-bit anu dirilis ku IBM dina PC munggaranana dina taun 1981 miboga kecepatan clock ngan 4,77 MHz.
Naha Bellmac-32 henteu'teu jadi arus utama
Sanaos jangjina parantos aya, téknologi Bellmac-32 henteu diadopsi sacara komérsial sacara lega. Numutkeun Condrey, AT&T mimiti ningali produsén alat NCR dina ahir taun 1980-an sareng engkéna ngalakukeun akuisisi, anu hartosna perusahaan milih pikeun ngadukung rupa-rupa lini produk chip. Dina waktos éta, pangaruh Bellmac-32 parantos mimiti ningkat.
"Sateuacan Bellmac-32, NMOS ngadominasi pasar," saur Condry. "Tapi CMOS ngarobih bentang alam sabab éta kabuktian janten cara anu langkung efisien pikeun nerapkeunana dina pabrik."
Kana waktu, réalisasi ieu ngarobah industri semikonduktor. CMOS bakal jadi dasar pikeun mikroprosesor modéren, anu ngadorong révolusi digital dina alat-alat sapertos komputer desktop sareng smartphone.
Ékspérimén Bell Labs anu wani—ngagunakeun prosés manufaktur anu teu acan diuji sareng ngawengku sakumna generasi arsitéktur chip—mangrupikeun tonggak sejarah dina sajarah téknologi.
Sapertos anu dikedalkeun ku Profesor Kang: "Kami aya di garis payun tina naon anu mungkin. Kami henteu ngan ukur nuturkeun jalur anu tos aya, kami ngaluncurkeun jalur énggal." Profesor Huang, anu engkéna janten wakil diréktur Institut Mikroelektronika Singapura sareng ogé Anggota IEEE, nambihan: "Ieu henteu ngan ukur kalebet arsitéktur sareng desain chip, tapi ogé verifikasi chip skala ageung - nganggo CAD tapi tanpa alat simulasi digital ayeuna atanapi bahkan papan roti (cara standar pikeun mariksa desain sirkuit sistem éléktronik nganggo chip sateuacan komponén sirkuit disambungkeun sacara permanén)."
Condry, Kang sareng Huang nginget-nginget deui waktos éta kalayan bagja sareng ngébréhkeun kareueus kana kaparigelan sareng dedikasi seueur karyawan AT&T anu usahana ngamungkinkeun kulawarga chip Bellmac-32.
Waktos posting: 19 Méi-2025