25款震撼世界的微芯片

2009年07月04日 15:07    phoenixmy
关键词: 微芯片
本文节选自《IEEE Spectrum》杂志所刊登的《特别报道:25款震撼世界的微芯片》一文。
      微芯片设计有时就如同我们的生活一样,有时很小的东西会慢慢积累而变成一件很了不起的东西。设计一个巧妙的微电路,然后将它刻在一片硅上,你的一个小小的杰作就可能会引发一场科技革命。这一切曾经发生在英特尔8088处理器上。Mostek MK4096型4千比特动态随机存取存储器(DRAM)、德州仪器的TMS32010数字信号处理器也曾经引发过科技革命。
      在集成电路占统治地位的半个世纪里,许多杰出的微芯片在人们的难以置信中横空出世,然而在这当中,仅有一小部分成为它们中的佼佼者。它们的设计被证明是如此的先进、如此的前卫、如此的超前,以致于我们不得不创造出更多的技术词汇来描述它们。我们甚至可以说是它们为我们带来了让生活变简洁的技术,没有它们我们的生活将变得冗长乏味。
      我们在此汇编了一份列有25款集成电路(IC)的名单。在由杰克·基尔比(Jack Kilby)和罗伯特·诺伊斯(Robert Noyce)(注:两人为集成电路的发明者)建造的大厦中,我们认为它们应当被冠以佼佼者的美誉。它们中的一部分成为了芯片发展史中不朽的丰碑。如西格尼蒂克公司的Signetics NE555定时器。它们中的一部分则成为了教科书中的设计范例,如飞兆半导体公司的Fairchild 741运算放大器。它们中的一部分的销售量达到了数十亿,并仍然在继续销售,如微芯科技公司的PIC微控制器。它们中的极小一部分开创出了全新的市场,如东芝的闪存。在它们当中,至少有一个成为了通俗文化中令人讨厌的东西。问题:什么处理器能够为美国动画连续剧《飞出个未来》(Futurama)中的又是酒鬼又是烟枪的坏机器人班德提供动力。答案是:摩斯太克公司的MOS Technology 6502微处理器。
      当然,这份名单肯定会存在争议。有些人可能会指责我们选择随意以及过于冗长(这已经不是第一次有人这么指责我们了)。为什么是英特尔的8088微处理器而不是4004(英特尔发布的首款微处理器)或8080(英特尔最著名的微处理器)呢?曾经是许多航天飞机大脑,发热量极低的军用级RCA 1802处理器又排在什么位置呢?
      您应当在介绍中明白一件事情,那就是,作者、作者所信任消息人士以及《IEEE Spectrum》杂志多名编辑进行了数周的争论后才编出了这份名单。我们并不准备将每一款获得了商业成功或取得了重大技术改良的微芯片都一一编入名单中。此外,那些虽然设计出色,但是只有五个设计它们的人员才记得的微芯片也不在我们的名单之列。我们只关注那些被证明是独特的,令人着迷的而又使人惊叹的微芯片。我们收入名单的各式各样的微芯片既有大公司设计的也有小公司设计的,在这些公司中,有些拥有很长的历史,有些是最近新成立的。最重要的是,我们收集的是那些为许多人生活带来影响的微芯片,这些微芯片是令人震惊的设备中的一部分,它们象征着技术的发展趋势、令人感到欣喜。
      对于每一款微芯片,我们都将会用设计它们的工程师和执行人员的介绍来说明它们的设计经历,以及它们被创新的原因。由于我们不是《IEEE计算史记事》(IEEE Annals of the History of Computing)的工作人员,因此我们不会按年代顺序、按类型或重要性为这25款微芯片进行排序。文章中我们只是以我们认为的便于阅读的顺序随意对这25款微芯片进行了罗列。请注意文章中的25款微芯片的年代顺序是混乱的。
      此外,我们还询问了一些杰出技术专家关于他们心目中所喜爱的微芯片。我们甚至想知道在英特尔公司的创始人戈登·摩尔(Gordon Moore)博士和台湾积体电路制造股份有限公司(Taiwan Semiconductor Manufacturing Co.)董事长张忠谋(Morris Chang)心目中哪些IC在具有特别的意义。
      我们还想知道您的想法。您是不是为我们的名单中没有您期待的那款微芯片而感到愤怒呢?那么请深吸几口气,泡杯菊花茶,然后加入到我们的讨论中吧。


西格尼蒂克NE555定时器(1971)
      那是1970年夏季的事情了,它的设计者Hans Camenzind甚至还能回忆起一两件当时关于中国餐馆的事情。在加利福亚州的桑尼维尔的市区,公司有三间办公室,Camenzind的办公室夹在两间办公室中间,面积很小。当时,Camenzind是当地的一家半导体公司――西格尼蒂克公司的顾问。Camenzind当时经济不宽裕,年薪不超过1.5万美元,家里还有妻子和四个孩子。Camenzind当时真的迫切地需要发明出一件杰出的东西。
      当然他也是这么做的。事实上,这是一款历史上最杰出的微芯片。555是一个简单的IC,可以作为定时器或振荡器。这款微芯片成为了同类产品中最畅销的产品,很快就大规模的应用于厨房用品、玩具、太空飞船以及成千上万的其它产品上。
      现年已经75岁的Camenzind仍然在从事微芯片的设计工作,不过他的家已经不再靠近中国餐馆了。Camenzind回忆称:“当时这个微芯片差一点就没有成功。”
      在萌发设计555的想法的时候,Camenzind正在设计一种被称为锁相环的系统。在经过一些修改后,电路可以像一个简单的定时器那样工作。你设定好时间,它就会在一个特定的时期内运行。听起来非常简单,但是做起来并非如此。
      首先,西格尼蒂克公司的工程部门拒绝了一想法。因为公司当时正在销售一些部件,而客户可以将这些部件用作定时器。这已经为这一想法画上了句号,不过Camenzind一直坚持着自己的想法。他找到了西格尼蒂克公司的营销经理Art Fury。Fury对这一想法十分欣赏。
      为此,Camenzind花了近一年的时间测试电路试验板原型,并在纸上反复划电路,裁剪Rubylith遮蔽膜。Camenzind称:“当时全是手工制作的,没有电脑。”他最后的设计拥有23个晶体管、16个电阻器和2个二极管
      555在1971年投入市场,当时在市场上引起了轰动。西格尼蒂克公司在1975年被飞利浦半导体公司收购,也就是现在的恩智浦半导体。555销售量达到了数十亿部。目前工程师仍然在使用555设计一些有用的模块和一些用处不大的东西,比如为汽车进气格栅设计电影《霹雳游侠》风格的车灯。

德州仪器的 TMC0281语音合成器(1978)
      如果没有TMC0281,E.T.可能还永远无法“给家里打电话”。这是因为TMC0281是首款单芯片语音合成器,它也是德州仪器推出的“说和拼”( Speak & Spell)学习玩具的“心”(我们是不是应该说是“嘴”呢?)。在史蒂芬·斯皮尔伯格的电影中,外星人用它搭建了自己的行星间发报机(电影中,E.T.还用一衣架、一个咖啡罐和一把圆锯)。
      TMC0281使用了一种称为线性预测编码的技术传递声音,声音听起来就像一连串的嗡嗡声、嘶嘶声和邦绑声。当年的四个工程师的Gene A. Frantz目前还在德州仪器。他称,这一令人惊讶的解决方案被认为“不可能通过集成电路完成”。微芯片的改进型被用在了Atari街机游戏和克莱斯勒K-cars中。在2001年,德州仪器将语音合成芯片产线卖给了Sensory公司,后者在2007年晚些时候中止了该产线的生产。如果你需要打一个长距离或很远很远距离的电话,你可以在易趣上花上大约50美元买一个仍处于良好状态的“说和拼”玩具来满足你的需求。

摩斯太克公司的MOS Technology 6502微处理器(1975)
      当一个满脸横肉的怪人将这个微芯片装在电脑上,并启动电脑时,整个宇宙都震惊了。这个怪人就是苹果公司创始人之一——斯蒂芬·沃兹尼克,那台电脑就是Apple I,处理器用的是由摩斯太克公司研发的8位微处理器6502。这一处理器同时也是Apple II、the Commodore PET、BBC Micro等经典电脑以及诸如任天堂和Atari等游戏系统的大脑。该处理器的设计者之一Chuck Peddle回忆称,他们是在1975年的一个贸易展示会上推出这款处理器的。他称:“我们用芯片装满了两个玻璃。我和我的妻子就坐在那里卖这些芯片。”6502微处理器终于脱颖而出,其原因是,6502的速度并不比它的竞争对手快多少,但是它的价格便宜,每部售价为25美元,而英特尔的8080和摩托罗拉的6800售价大约在200美元。
      与Peddle一起设计6502的Bill Mensch称,突破之处在于将一个最小限度的指令组与制作程序结合在了一起,它的产量是其它竞争产品的10倍。6502迫使处理器价格下降,为个人电脑革命起了推波助澜的作用。如今一些嵌入式系统仍在使用这些芯片。更大的兴趣可能是在《飞出个未来》中, 6502是堕落的机器人班德的大脑,这一信息出现在1999年的剧情中。
      在《班德大脑的真象》一文中,《飞出个未来》的电影监制人和主要作者David X. Cohen将解释他为什么将6502选作班德的大脑。

德州仪器的TMS32010数字信号处理器(1983)
      作为美国的一个大州德克萨斯州给我们留下了许多深刻的印象,如“十加仑”帽、炸鸡排、胡椒博士饮料,以及TMS32010数字信号处理器,不过相比较前面提到的几件特产而言TMS32010数字信号处理器可能名声要略逊一些。虽然由德州仪器的研发的TMS32010并不是首款DSP(首款DSP是西部电气公司在1980年推出的DSP-1),但是它却是速度最快的一款。TMS32010可以在200毫微秒内进行乘法运算,这一成绩这工程师们都兴奋不已。此外,它还可以执行来自快速片上(on-chip)ROM和慢速片外(off-chip) RAM的指令。而与之竞争的产品只有DSP功能。DSP设计团队的成员Wanda Gass目前仍然在德州仪器,他表示:“这一优势使得为TMS32010进行程序开发变得更具灵活性,这就像为微控制器和微处理器进行程序开发一样。”TMS32010每部售价为500美元,在第一年这款产品都销售了1000部。随后销售量开始猛涨,如今DSP已经广泛用于调制解调器、医疗设备和军用系统中。哦,TMS32010还有一个应用,那就是用在了一个可爱的洋娃娃身上,这个洋娃娃可以唱歌和说话。TMS32010是大型DSP家族中的首位。未来DSP家族中还将会继续扩大,这可是德州仪器的财富。

微芯科技公司的 PIC 16C84微控制器(1993)
      在上世纪九十年代早期,8位微控制器领域由摩托罗拉一家公司独占。随后一家小的连名字都不起眼的竞争者现出了,这就是微芯科技公司。微芯科技公司研发出了PIC 16C84,该产品整合了一种名为EEPROM的存储器。在擦除时,PIC 16C84微控制器并不像它的前辈那样需求紫外线擦除器。该芯片的主要设计师Rod Drake现在为微芯科技公司的董事。他称:“现在用户可以在飞行中改变他们的编码了。”更棒的是,这款芯片的成本低于5美元,仅有目前其它替代产品成本的四分之一。这些替代产品主要来自摩托罗拉公司。16C84已经被使用在智能卡、远程控制、无线汽车钥匙中。16C84成为了微控制器领域的开端,而微芯科技公司也成为了《财富500》排行榜中的电子工业超级明星。目前16C84已经销售了60亿部,其中一部分被用在了工业控制器、无人飞行器、数字验孕测试、芯片控制烟火、LED珠宝饰物和名为Turd Alert的化粪池监视器上。

飞兆半导体公司的μA741 运算放大器(1968)

      运算放大器都是一些设计相似的硅板。你总是在使用它们中的一些。在几乎所有的事情中你都可以用到它们,它们也会漂亮的完成一些任务。设计者们用它们制作音频和视频的前置放大器、电压比较器、精度校正器、以及许多的其它系统,这些都是日常电子用品的一部分。
      在1963年,26岁的工程师Robert Widlar在飞兆半导体公司设计出了首款单片电路的运算放大器IC――μA702。当时每部售价为300美元。随后,Widlar通过改进设计出了μA709,成本也随之削减到了70美元,这使得该款产品获得了巨大的商业成功。故事到了这里,事业如日中天的Widlar要求升职。在要求没有得到满足后,Widlar辞职了。国家半导体公司如获致宝,迅速就雇用了Widlar。在国家半导体公司,Widlar帮助建立了相似的IC设计部门。在1967年,Widlar为国家半导体公司研发出了更好的运算放大器,LM101。
      尽管对于突然出现的竞争,飞兆半导体公司管理人员变得焦头烂额,但是在公司的研发实验室里,新加入的David Fullagar对LM101进行了仔细的研究。很快,Fullagar发现虽然LM101的设计非常巧妙,但是还是存在许多缺点。为了避免特定的频率失真,工程师不得不将一个外部电容与芯片联接。此外,由于半导体的质量有波动,导致IC的输入级,也就是所谓的前端使得一些芯片对噪音十分敏感。
      他称:“前端看起来有些临时凑合的感觉。”
      Fullagar着手开始自己的设计。他拓展了半导体当时的制造程序限制,在芯片中整合了一个30皮法电容。现在如何改良前端呢?解决方案非常的简单,增加了一对额外的晶体管。“在当时,我并不知道如何解决这一问题,我开车去了一趟塔霍湖。”额外的电路使得放大更加平滑,从芯片到芯片变得十分稳定。
      Fullagar带着自己设计找到了飞兆半导体公司研发总监Gordon Moore。Moore随后将这一设计送到了公司的商业部门。新的芯片μA741成为了运算放大器的标准。IC和由飞兆半导体公司竞争对手研发的类似产品已经销售了数百万部。以702每部售价300美元的价格你在今天可以买数千个741芯片。

Intersil公司的ICL8038波形发生器(大约1983*)
      批评家一直嘲笑ICL8038性能有限和运行不规律等毛病。这一正统、直角、三角、锯齿和脉冲波形发生器确定有点不可靠。但是工程师们很快就找到了如何可靠使用这一芯片的方法,随后8038取得了重大成功,最终8038销售了数百万部,并且在不尽其数的应用程序中找到了自己的应用方式,如著名的Moog音乐合成器,以及盗用电路线路者在上世纪八十年代击败电话公司的“蓝盒”等等。8038是如此的热销,以致于Intersil公司出版了一份名为《你一直想知道的关于ICL8038的方方面面》的资料。有这样一个问题:“为什么连接销7至8能够获得最佳的温度性能?”Intersil公司在2002年放弃了8038。但是发烧友至今仍然在收集ICL8038,以自己制造发生器和泰勒明电子琴。
      *目前Intersil公司公共关系部和公司中最后接触过ICL8038的工程师们都不清楚精确ICL8038的数据。你知道吗?
西部数据的WD1402A UART (1971)
      上世纪六十年代,Gordon Bell在数字设备公司因推出PDP系列迷你计算机而闻名。他的发现鲜为人知,但是其中有一项具有重大意义的技术发明:通用异步接收机/发送机,或被称为UART。Bell需要将一些电路将电传打字机与PDP?1联接,这需要将平行信号转变为连续信号,反之亦然。为了实现这一目标,他使用了大约50个分立元件。作为一个制造计算器芯片的小公司,西部数据发明了单芯片的UART。西部数据的创始人Al Phillips回忆称,当时他的工程副总裁向他展示了带有Rubylith遮蔽膜的设计,当时这一设计已经装备加工了。Phillips说:“我看了这个设计一分钟,并认出了一个露出来的电路。副总裁有些兴奋。”西部数据在1971年左右推出了WD1402A,其它版本很快也跟着被推了出来。目前UART在调制解调器、PC外围设备和其它设备中被广泛使用。

Acorn电脑公司的ARM1处理器(1985)
      在上世纪八十年代早期,Acorn电脑公司是一家拥有一个重要产品的小公司。公司位于英格兰的剑桥。最终,BBC Micro 桌面电脑公司以150万美元的价格收购了Acorn电脑公司。Acorn的工程师们决定研发他们自己的32位微处理器。工程师们将其称为Acorn RISC Machine或ARM。他们知道ARM的设计并不容易。事实上,他们当中有一半的人预测他们将遇到无法克服的设计障碍,最终将不得不放弃整个项目。ARM的联合设计师Steve Furber现在在曼彻斯特大学担任计算机工程教授。他称:“团队规模非常小,以致于每个设计决定都非常简单,否则我们就永远也无法完成它。”最终简单带来了前所未有的不同。ARM非常小,功耗低,同时也易于编程。负责设计指令组的Sophie Wilson至今仍然记得当他们第一次在电脑上测试芯片时的情景。她称:“当我们在提示符上输入‘PRINT PI’后,它立刻给出了正确答案。我们为此开了数瓶香槟酒进行庆祝。”在1990年,Acorn剥离了ARM部门。ARM架构成为了主流的32位嵌入式处理器。大约有超过100亿枚ARM处理器被广泛用在了各种设备上,其中包括苹果最知名的失败产品之一Newton和苹果最得意的产品iPhone。

柯达KAF-1300图像传感器(1986)
      柯达DCS 100数码照相机在1991年推出时价格高达13000美元,需要重达5公斤的外置数据存储设备,为此用户不得不挎在肩上。用户是怎么看待这个设计呢?这不是柯达的精彩瞬间。然而,当时的照相机电子学是尼康F3的机体内,其中包括这样一个硬件:一枚只有拇指指甲大小的芯片,它能够以130万像素的分辨率来捕捉图像,这足够以5×7英寸的尺寸进行冲洗。这一芯片的主要设计师Eric Stevens目前仍然在柯达。Stevens称:“在当时,100万像素是一个梦幻数字。”这一芯片――一个真正的二相电荷耦合器件,成为了未来CCD传感器的基础,它的出现也帮助引发了数码摄影革命。顺便说句,KAF-1300所拍摄的第一张照片是什么?Stevens回答称:“嗯,我们将传感器对准了实验室的墙。”

IBM深蓝2号象棋芯片(1997)
      在棋盘的一边是1.5公斤重的人脑。在另一边则是480象棋芯片。在1997年,人类终于输给了电脑。当时IBM的象棋电脑深蓝击败了当时的世界冠军加里·卡斯帕罗夫。深蓝的每枚芯片由150万枚晶体管以特殊的方式被排列,一些RAM和ROM也是如此。这些芯片每秒可以计算200亿步棋。在比赛中,人来帮助深蓝决定,卡斯帕罗夫称它们“不像电脑”。深蓝的设计者,现在微软任职的Feng-hsiung Hsu回忆称:“他们流露出了很大的心理压力。”

全美达Crusoe处理器(2000)
      大功率都伴随有巨大的散热片、较短的电池使用时间、以及疯狂的电力消耗。因此,全美达的目标是设计一款低功率处理器,让英特尔和AMD处理器相形见绌。他们的计划是,软件能够将x86指令翻译成Crusoe自己的机器代码,这些更高水平的平行将节省时间和电能。Crusoe被称为是自集成电路以来最伟大的发明,至少暂时是这样的。《IEEE Spectrum》杂志2000年5月刊封面上用的标题是“工程奇才研发出黄金处理器”。全美达的共同创始人 ,目前在英特尔任职的David Ditzel 称:“Crusoe和他的继承者Efficeon证明动态二进制译码在商业上是可行的。”他称,不幸的是,在低功率电脑市场出现前,这些芯片已经出现了数年。最终尽管全美达没能兑现他们的诺言,但是它们迫使英特尔和AMD降低功耗。

德州仪器数字微镜芯片(1987)

      在1999年6月18日,Larry Hornbeck与妻子Laura进行一个约会。他们在加州布尔班克的一个电影院看了电影《星球大战前传一:魅影危机》。Hornbeck并不是Jedi的影迷。原因是那里有一台真正的放映机。这台放映机使用了Hornbeck在德州仪器研发的芯片――数字微镜芯片。这个芯片使用了数万个铰链在一起的精微镜子以将光线通过放映机镜头射出。Hornbeck称:“这场放映是一个主要电影的首次数字化展示。”现在在数千家剧院里,电影放映机都在使用这种由德州仪器研发的数字光处理技术或称之为DLP。这一技术还被使用在了背投电视上和办公室投影仪上。Hornbeck称:“先生们,这一效果是由微镜创造的。”

英特尔8088微处理器(1979)
      没有有一种芯片能够将英特尔带入财富500的榜单中呢?英特尔会说有,那就是8088。这是一款16位的CPU,IBM当时把它作为自己独特PC产线的CPU,随后8088统治了桌面电脑市场。
      在命运的旋涡中,这款基于著名x86架构的处理器并没有带有“86”。 8088只是在英特尔的首款16位CPU 8086的基础上做了轻微改动。在英特尔工程师Stephen Morse推出它后,8088被称为“8086阉割过的版本。”由于新的芯片的主要创新并不是在名称上,它的创新在于8088以16位字处理数据,但是它使用的是8位的外部数据总路线。
      在8086设计接近完成时,英特尔管理人员一直对8088项目严格保密。8086 项目的主要工程师Peter A. Stoll也参与了8088的一些设计工作。他称:“管理层甚至不想拖延8086一天,他们怕告诉我们他们已经在脑子里对8088进行了修改会影响8086的完成时间。一天的任务迫使我们要解决以往要花三天时间才能解决的微码漏洞。”
      在首个8086被推出后,也就是在英特尔将8086展品和文件运往位于以色列的一个设计部门后,两名工程师Rafi Retter 和Dany Star决定将处理器改为8位总线
      英特尔的Robert Noyce 和Ted Hoff1981年在为《IEEE Micro》杂志写的一篇文章中称,这一修改被证明是英特尔最成功的一个决定。相比较而言,集成了29 000个晶体管的8088需要的晶体管数据减少,相比8086价格更加便宜,在提供了更快的处理速度的同时与8位的硬件完全兼容,可以平稳变换至16位处理器。
      首款使用8088的PC是IBM的5150。这款PC当时售价为3000美元。如今全球所有的带有CPU的PC都可以将8088视为老祖宗。这对一款阉割过的芯片,这并不坏。

微开(Micronas)半导体公司的MAS3507  MP3解码器(1997)
      在iPod之前,曾经出现过Diamond Rio PMP300。PMP300在1998年被推出,一经推立即出现热卖。但是它的凋谢速度比Milli Vanilli还快。不过,这款播放器有一个引人注目的特点是使用了MAS3507 MP3解码芯片。这是一款基于RISC的数字信号处理器,其带有可优化音频压缩和解压缩的指令组。由微开半导体公司研发的MAS3507 MP3解码芯片可以让Rio将数首歌装入自己的闪存中,今天看来有点滑稽,但是当时这足以与便携式CD播放器进行竞争。呵呵,是不是很有趣呢?Rio和它的继承者为iPod铺平了道路。现在你可以装数千首歌,甚至你可以将Milli Vanilli的所有的相册和音乐视频装进你的口袋里。

莫斯泰克公司MK4096 4千比特DRAM (1973)
      莫斯泰克公司并不是首家推出DRAM的公司,英特尔也曾经推出过。但是莫斯泰克的4千比特DRAM芯片却带有一项重要的创新,被称为地址多路复用技术的电路设计。这一技术是由莫斯泰克的共同创始人Bob Proebsting所设计的。基本上,通过多路寻址信号,该款芯片可使用相同的针脚访问内存的行和列。这使得在内存密度增加后,芯片也不需要更多的针脚,这样一来可以降低成本。这里会有轻微的兼容性问题。4096使用的是16针,而德州仪器、英特尔和摩托罗拉制造的内存是22针。在DRAM史上,这一最大规模对峙之后是什么呢?
      莫斯泰克将自己的未来押在了芯片上,它的管理人员开始对客户、合作伙伴、新闻媒体以及自己的雇员进行游说。当时刚被雇用的Fred K. Beckhusen被安排对4096设备进行测试。Beckhusen回忆称,当时Proebsting和首席执行官L.J. Sevin大约在凌晨2点来到他的夜班岗位上与他进行了探讨。Beckhusen称:“他们当时大胆的预测在六个月的时间内,将不再会有人听说或留意22针的DRAM。”他们是正确的。4096和它的继承者们逐渐成为了DRAM的主流。
赛灵思公司XC2064 FPGA(现场可编程门阵列)(1985)
      在上世纪八十年代早期,芯片设计者们一直试图发挥电路中每一个晶体管的功效。不过,Ross Freeman对此却有一个相当激进的想法。他设计了一款满是晶体管的芯片,这些晶体管被松散的组织成逻辑单元。这些逻辑单元可被轮流配置或通过软件被重新配置。有时候,许多晶体管没有被使用。不过,Freeman相信摩尔定律将最终让晶体管真正便宜起来。他赌对了。为了销售被称为现场可编程门阵列也就是FPGA的芯片,Freeman与他人共同创办了赛灵思。该公司的第一款产品XC2064在1985年被推出,当时雇员被分派了一项任务:他们不得不手工绘制一个使用XC2064逻辑单元的范例电路,如同赛灵思的客户一样。赛灵思的前首席技术官Bill Carter回忆首席执行官Bernie Vonderschmitt分派的任务时称:“他在作这一家庭作业时遇到了一些小困难”。 Carter非常乐意帮助自己的老板。他称:“我们都在那里,手拿彩色铅笔在纸上做Bernie分派的任务。”今天,赛灵思和其他公司出售的FPGA被用在这份名单中的许多产品上。

齐格洛公司Z80 微处理器(1976)
      Federico Faggin清楚的知道花在销售微处理器上的精力和资金。在英特尔期间,他为两款经典产品原始的4004和8080的设计做出过贡献。当他与前英特尔的同事Ralph Ungermann共同创办齐格洛时,他们决定开始着手设计一个更简单的芯片:单芯片微控制器。
      Faggin和Ungermann在加州的洛斯阿图斯市租了一间办公室,开始起草一个商业计划,并开始寻求资本。Faggin回忆称,他们当时在附近的一家名为Safeway超市吃午饭,午饭就是“卡门贝干酪和饼干”。
      工程师们很快就发现微处理器市场已经充满了大量设计优秀的芯片。即使他们的芯片比其他公司要出色,他们也只能获得微薄的利润,他们也只能继续吃干酪和饼干。齐格洛不得不把目光放在了食物链的更高层,可以说Z80微处理器项目就是这么诞生的。
      他们的目标是做的比8080更出色,并且可以与8080的软件完全兼容,以此吸引客户放弃英特尔。在数个月的时间里,Faggin、 Ungermann和前英特尔工程师Masatoshi Shima在桌子前每周工作80个小时来绘制Z80的电路。Faggin很快发现在设计微芯片时,虽然越小越漂亮,但是这将很伤害眼睛。
      他称:“到了最后,我不得不戴上了眼镜。我变成了近视眼了。”
      整个设计团队从1975年工作到了1976年。在1976的的3月份,他们完成了一个原型芯片。Z80与摩斯太克公司的6502是同一时代的产品。如同6502一样,他们的成功不仅仅是出现的设计,而且在于价格便宜(大约25美元)。将产品推向市场为他们带来了许多信心。最后还得了胃溃疡的Faggin称:“那是一个令人激动的时刻。”
      销售最终取得了成功。Z80用在了数千款产品上,其中包括Osborne I(便携电脑的鼻祖)、Radio Shack TRS?80和MSX家用电脑上。此外,打印机、传真机影印机、调制解调器和卫星上也都有Z80的身影。齐格洛还将Z80用在了一些嵌入式系统中。在一个基本配置中,今天Z80价格为5.73美元,这个价格甚至比一个干酪和饼干午饭还便宜。

Sun微系统SPARC处理器(1987)
      很多年前(大约在上世纪八十年代早期)当人们还在穿氖色腿部保温服看“达拉斯”时,微处理器的设计师会就可以寻求增加CPU指令的复杂性,以在每个计算周期内得到更多的计算。加州大学伯克利分校的团队一直都是反传统的先锋,他们的提法刚好相反,他们提出了简化指令组。他们认为,处理指令过快将使得在每个周期内的行为将更少。David Patterson领导的伯克利团队提出了RISC,也就是精简指令集计算机。
      作为一个纯理念研究,RISC听起来很具吸引力。但是它可行吗?Sun微系统将赌注押在了这上面。1984年,Sun工程师中的一个小团队开始研发被称为SPARC 的32位RISC处理器(即可扩展性处理架构)。Sun打算将这一芯片用在一个新工作站产品线上。SPARC 项目的顾问Patterson回忆称:“有一天当时的首席执行官Scott McNealy再现在了SPARC的研发实验室里。他说SPARC可以将公司每年5亿美元的收入提升至每年数十亿美元。”
      当时研发遇到了很大的压力,许多公司外部人士对Sun能否取得成功表示出怀疑。更糟糕的是Sun的营销团队有一个可怕的认知:SPARC正在由好转坏。为此,研发团队不得不发誓不向其他人员甚至是Sun内部人员透露消息,以免得向竞争对手MIPS Technologies泄露了消息。当时,MIPS Technologies也在探索RISC概念。
      当时领导SPARC 设计现任IBM 研究员的Robert Garner回忆称,首个最低版本的SPARC由20 000门阵列处理器组成,其中甚至没有乘/除指令。每秒1000万个指令,这比当时的复杂指令集计算机(CISC)处理器要快三倍。
      Sun决定将SPARC用在高利润的工作站和未来即将出现的服务器中。第一款基于SPARC的产品在1987年被推出,为Sun-4系列工作站。这一产品很就占领了市场,并帮助公司突破了10亿美元营收的大关。这一切正如当初McNealy所预测的那样。

Tripath Technology TA2020音频放大器(1998)
      在高保真音响爱好者中有一部分人坚持基于真空管的放大器可以产生最好的声音,并将一直坚持下去。所以当一些音频协会宣布由来自硅谷的公司Tripath Technology设计的固态D级放大器能够传送如真空管放大器一样圆润和振响的声音时,就显得异常了不起。Tripath的设计是使用5000万赫兹取样系统来驱动放大器。Tripath 称,TA2020的性能优异,并且价格低于任何一款同级固态放大器。为了在交易会上展示这款产品,Tripath的创始人Adya Tripathi称:“我们特意播放了一首《泰坦尼克号》中的浪漫插曲。”与多数D级放大器相比,2020的功效很高,由于不需要散热片可以使用紧凑外观。Tripath的低端15瓦版本的TA2020售价为3美元,可以用在外置音箱和迷你耳机中。

Amati Communications的ADSL芯片(1994)
      还记得在DSL出现后,你将吱吱作响的56.6k调制解调器扔进垃圾箱的场景吗?你和全球宽带用户中三分之二的使用DSL的人应当感谢Amati Communications。在上世纪九十年代,一个名为离散多音频,也就是DMT的DSL调制方式出现了。它的基本原理是将一个电话线看成是一个由数百个子通道,通过颠倒过来的罗宾汉战略来提高传输。Amati 的共同创始人,现在斯坦福大学担任工程教授的John M. Cioffi称:“比特被最穷的通道所抢劫并被分给最富的通道。”DMT击败了许多解决方案成为了DSL的全球标准,其中包括电信巨头AT&T的方案。在九十年代中期,Amati的DSL芯片组(一个模拟,两个数字)的销量一般。但是到了2000年,销售量猛增到了数百万。在2000早些时候,一年的芯片组销售量超过了1亿。在1997年,德州仪器收购了Amati。

摩托罗拉MC68000微处理器(1979)
      由于摩托罗拉在16位微处理器中处于下风,所以他们决定在类型上进行赶超。混合的16-位/32-位 MC68000拥有68 000个晶体管,这一数量是英特尔8086的两倍。MC68000还有内部的32位寄存器,不过由于32位的总线会让这款产品价格有些偏高。所以68000使用了24位地址和16位数据线。68000可能是用铅笔在纸上设计出来的最后一款重要处理器。68000的逻辑单元设计者Nick Tredennick称:“我让减少了尺寸的流程图、执行单元资源、解码器和控制逻辑拷贝轮流在项目成员中传阅。”拷贝非常小,并且难以阅读。为此,Tredennick的眼睛不好的同事找到了一个看清拷贝的办法。Tredennick回忆称:“一天我进入我的办公室发现一个信用卡大小的流程图拷贝放在了我的桌上。”早期的Macintosh电脑、Amiga和Atari ST都使用68000。大量的销量来自在激光打印机、街机游戏机和工业控制器的内嵌应用程序。IBM使用68000作为自己PC产品线的芯片。由于68000在一些方面还存在着不足,因此IBM也在使用着英特尔的8088芯片。正如一位观察家所言,摩托罗拉的兴盛,使得微软和英特尔两家联手垄断形成的Wintel体系变成了Winola体系。
Chips & Technologies 的AT芯片组(1985)
      在1984年,当IBM推出了80286 AT产线的PC机时,IBM已经明显成为了桌面电脑的赢家,IBM也打算继续维持自己的统治地位。不过,这些蓝色巨人的计划却被一家位于加州圣何塞的名为Chips & Technologies的小公司所打败。C&T研发了五个芯片,这些芯片能够复制AT主板的功能,其可以使用大约100个芯片。为了确定这些芯片组能够与IBM PC兼容,C&T工程师们发现只需要做一件事就行了。芯片的主要设计者Ravi Bhatnagar目前是圣何塞Altierre公司副总裁。他称:“我们没有为此伤脑筋,我们只是打了数周的游戏通过娱乐任务进行测试。”C&T的芯片使得诸如台湾宏基等制造商可以生产出更便宜的PC机,并向IBM发起PC兼容机的入侵行动。英特尔在1997年收购了C&T。

Computer Cowboys的Sh-Boom处理器(1988)
      两个芯片设计者走到了一个酒吧。他们是Russell H. Fish III 和Chuck H. Moore,这个酒吧就是Sh-Boom。哦,这不是一个玩笑。事实上,这个技术传奇充满了不和和诉讼,大量的诉讼。在1988年,当Fish和Moore设计出了一款名为Sh-Boom的处理器后这一切就开始了。这款芯片设计的非常先进,它甚至比电路板上驱动电脑其它部分的计时器还要快。为此,两名设计者找到了让处理器运行自己的超快内部计时器的办法,而与此同时,内部计时器仍然与与电脑的其它部分同步。Sh-Boom从来都没有获得过商业成功。在为他们的设计申请了专利后,Moore和Fish继续从事研发。
东芝NAND闪存(1989)
      当东芝工厂管理员藤尾增冈决定自己重新发明半导体存储器时,闪存的发明传奇也就此打开了序幕。这个我们马上就会有印象。
      在闪存出现之前,我们用于存储大量的数据不得不利用磁带、软盘和硬盘。许多公司在努力设计出一种固态代替方案。但是诸如EPROM(需要紫外线擦除器来擦除数据)和EEPROM等方案并不能有效的存储大量数据。
      在1980年,藤尾增冈招聘了四名工程师启动了一个半秘密的项目以研发一个存储芯片,实现存储大量数据,并且让用户可以买得起。他们的战备非常简单。目前担任东京Unisantis Electronics首席技术官的藤尾增冈称:“我们知道只要晶体管在尺寸上降下了了,那么芯片的成本也将会下降。”
      藤尾增冈的团队推出了一款EEPROM的改良产品,记忆单元由一单个晶体管组成。在当时,常规的EEPROM每个记忆单元需要两个晶体管。这个小小的不同对价格带来了巨大的影响。
      为了起一个便于记住的名字,他们将这个芯片称为“flash”,这个名字也是因为芯片的超快擦除能力。现在,你会认为东芝会迅速将这一发明投入生产,并看着这一发明为公司带来的滚滚财富,这里你可能不清楚大公司的内部研发情况。当这一发现成功后,藤尾增冈的老板告诉他,好了,忘掉这个发明吧。
      当然,藤尾增冈不会忘掉这个发明。在1984年,藤尾增冈带着他的存储市场图纸参加了在旧金山召开的IEEE国际电子设备大会。这提醒英特尔开始研发基于“非或”逻辑门的闪存。在1988年,英特尔推出了一款256K芯片,这款芯片能够用于汽车、电脑和其他设备之中。这为英特尔带来了一个崭新的业务。
      这促使东芝决定将藤尾增冈的发明进行营销。藤尾增冈的闪存芯片基于NAND技术,这一技术可以提供更高容量的存储,并且被证明更容易制造。在1989年,最终取得了成功,当时东芝的首款NAND闪存投入市场。事实正如藤尾增冈所预测的那样,价格出现了下降。
      在上世纪九十年代末期,数码摄影推出了闪存的应用。东芝也因此成为了这一价值达数十亿美元市场中的最大参与者。与此同时,藤尾增冈与东芝中的其他管理人员的关系恶化,最终,藤尾增冈辞职离开了东芝。
      现在NAND闪存已经成为了手机、照相机和音乐播放器中重要的设备。
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