Tekane chip iki ngganti dalan pangembangan chip!
Ing pungkasan taun 1970-an, prosesor 8-bit isih dadi teknologi paling maju nalika iku, lan pangolahan CMOS ana ing kerugian ing lapangan semikonduktor. Insinyur ing AT&T Bell Labs njupuk langkah kandel ing mangsa ngarep, nggabungake proses manufaktur CMOS 3,5 mikron kanthi arsitektur prosesor 32-bit sing inovatif ing upaya kanggo ngalahake pesaing ing kinerja chip, ngluwihi IBM lan Intel.
Sanajan panemuan kasebut, mikroprosesor Bellmac-32, gagal nggayuh sukses komersial produk sadurunge kayata Intel 4004 (dirilis taun 1971), pengaruhe banget. Saiki, chip ing meh kabeh smartphone, laptop, lan tablet gumantung ing prinsip komplementer metal-oxide semiconductor (CMOS) sing dipelopori dening Bellmac-32.
Taun 1980-an wis nyedhak, lan AT&T nyoba ngowahi dhewe. Wis pirang-pirang dekade, raksasa telekomunikasi sing dijuluki "Mother Bell" wis ndominasi bisnis komunikasi swara ing Amerika Serikat, lan anak perusahaan Western Electric ngasilake meh kabeh telpon umum ing omah lan kantor Amerika. Pamrentah federal AS njaluk supaya bisnis AT&T bubar amarga alasan antitrust, nanging AT&T entuk kesempatan kanggo mlebu ing lapangan komputer.
Kanthi perusahaan komputer wis mapan ing pasar, AT & T ketemu angel kanggo nyekel munggah; strategi iku kanggo kabisat, lan Bellmac-32 ana springboard sawijining.
Kulawarga chip Bellmac-32 wis diajeni karo IEEE Milestone Award. Upacara mbukak bakal dianakake taun iki ing kampus Nokia Bell Labs ing Murray Hill, New Jersey, lan ing Museum Sejarah Komputer ing Mountain View, California.
CHIP UNIK
Tinimbang ngetutake standar industri chip 8-bit, eksekutif AT&T nantang insinyur Bell Labs kanggo ngembangake produk revolusioner: mikroprosesor komersial pisanan sing bisa nransfer data 32 bit ing siji siklus jam. Iki mbutuhake ora mung chip anyar nanging uga arsitektur anyar-sing bisa nangani switch telekomunikasi lan dadi penyangga sistem komputasi mangsa ngarep.
"Kita ora mung mbangun chip sing luwih cepet," ujare Michael Condry, sing mimpin klompok arsitektur ing fasilitas Bell Labs 'Holmdel, New Jersey. "Kita nyoba ngrancang chip sing bisa ndhukung swara lan komputasi."
Ing wektu iku, teknologi CMOS katon minangka alternatif sing janjeni nanging beresiko kanggo desain NMOS lan PMOS. Kripik NMOS gumantung kabeh ing transistor tipe N, sing cepet nanging keluwen daya, nalika Kripik PMOS gumantung ing gerakan bolongan sing diisi kanthi positif, sing alon banget. CMOS nggunakake desain hibrida sing nambah kacepetan nalika ngirit daya. Kaluwihan saka CMOS padha supaya milutaken sing industri rauh temen maujud sing malah yen mbutuhake kaping pindho minangka akeh transistor (NMOS lan PMOS saben gapura), iku worth iku.
Kanthi perkembangan teknologi semikonduktor kanthi cepet sing diterangake dening Hukum Moore, biaya tikel kaping pindho Kapadhetan transistor dadi bisa diatur lan pungkasane bisa diabaikan. Nanging, nalika Bell Labs miwiti gambling beresiko dhuwur iki, teknologi manufaktur CMOS gedhe-gedhe unproven lan biaya relatif dhuwur.
Iki ora medeni Bell Labs. Perusahaan kasebut nggunakake keahliane kampus ing Holmdel, Murray Hill, lan Naperville, Illinois, lan nglumpukake "tim impen" para insinyur semikonduktor. Tim kasebut kalebu Condrey, Steve Conn, bintang ing desain chip, Victor Huang, desainer mikroprosesor liyane, lan puluhan karyawan saka AT&T Bell Labs. Dheweke wiwit nguwasani proses CMOS anyar ing taun 1978 lan mbangun mikroprosesor 32-bit saka awal.
Mulai karo arsitektur desain
Condrey minangka mantan Fellow IEEE lan banjur dadi Chief Technology Officer Intel. Tim arsitèktur sing dipimpin duwé komitmen kanggo mbangun sistem sing asli ndhukung sistem operasi Unix lan basa C. Ing wektu iku, basa Unix lan C isih isih cilik, nanging wis ditemtokake kanggo dominasi. Kanggo break liwat watesan memori banget terkenal kilobyte (KB) ing wektu, padha ngenalaken pesawat instruction Komplek sing mbutuhake langkah eksekusi kurang lan bisa ngrampungake tugas ing siji siklus jam.
Insinyur uga ngrancang chip sing ndhukung bis paralel VersaModule Eurocard (VME), sing mbisakake komputasi sing disebarake lan ngidini macem-macem kelenjar bisa ngolah data kanthi paralel. Kripik sing kompatibel karo VME uga bisa digunakake kanggo kontrol wektu nyata.
Tim kasebut nulis versi Unix dhewe lan menehi kemampuan wektu nyata kanggo njamin kompatibilitas karo otomatisasi industri lan aplikasi sing padha. Insinyur Bell Labs uga nemokke logika domino, sing nambah kacepetan pangolahan kanthi nyuda wektu tundha ing gerbang logika kompleks.
Teknik tes lan verifikasi tambahan dikembangake lan dikenalake karo modul Bellmac-32, verifikasi multi-chip lan proyek uji coba sing dipimpin dening Jen-Hsun Huang sing entuk cacat nol utawa cedhak-nol ing manufaktur chip kompleks. Iki minangka sing pertama ing jagad tes sirkuit terpadu skala gedhe (VLSI). Insinyur Bell Labs ngembangake rencana sing sistematis, bola-bali mriksa karya kanca-kancane, lan pungkasane entuk kolaborasi sing lancar ing pirang-pirang kulawarga chip, kanthi puncak ing sistem mikrokomputer sing lengkap.
Sabanjure ana bagean sing paling tantangan: manufaktur chip sing nyata.
"Ing wektu iku, tata letak, tes, lan teknologi manufaktur dhuwur banget langka," kelingan Kang, sing banjur dadi presiden Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) lan kanca saka IEEE. Dheweke nyathet yen kekurangan alat CAD kanggo verifikasi full-chip meksa tim kasebut nyithak gambar Calcomp sing gedhe banget. Skema kasebut nuduhake carane transistor, kabel, lan interkoneksi kudu disusun ing chip kanggo menehi output sing dikarepake. Tim kasebut nglumpukake ing lantai kanthi tape, nggawe gambar kothak raksasa luwih saka 6 meter ing sisih pinggir. Kang lan kanca-kancane nggambar saben sirkuit nganggo potlot warna, nggoleki sambungan sing rusak lan interkoneksi sing tumpang tindih utawa ora ditangani kanthi bener.
Sawise desain fisik rampung, tim ngadhepi tantangan liyane: manufaktur. Kripik diprodhuksi ing pabrik Western Electric ing Allentown, Pennsylvania, nanging Kang kelingan sing tingkat ngasilaken (persentase Kripik ing wafer sing ketemu kinerja lan standar kualitas) banget kurang.
Kanggo ngatasi masalah iki, Kang lan kanca-kanca ndamel kanggo tanduran saka New Jersey saben dina, mbalek munggah lengen klambi lan nindakake apa wae perlu, kalebu jubin nyapu lan peralatan test calibrating, kanggo mbangun camaraderie lan gawe uwong yakin everyone sing produk paling Komplek wis tau nyoba kanggo gawé pabrik bisa tenan digawe ana.
"Proses mbangun tim lancar," ujare Kang. "Sawise sawetara sasi, Western Electric bisa ngasilake kripik berkualitas kanthi jumlah sing ngluwihi permintaan."
Versi pisanan saka Bellmac-32 dirilis ing 1980, nanging gagal kanggo manggon nganti pangarepan. Frekuensi target kinerja mung 2 MHz, ora 4 MHz. Insinyur nemokake manawa peralatan tes Takeda Riken sing paling canggih sing digunakake ing wektu kasebut cacat, kanthi efek saluran transmisi ing antarane probe lan kepala tes nyebabake pangukuran sing ora akurat. Dheweke kerja bareng karo tim Takeda Riken kanggo ngembangake tabel koreksi kanggo mbenerake kesalahan pangukuran.
Kripik Bellmac generasi kapindho nduweni kecepatan jam ngluwihi 6,2 MHz, kadhangkala nganti 9 MHz. Iki dianggep cukup cepet ing wektu kasebut. Prosesor Intel 8088 16-bit sing dirilis IBM ing PC pisanan ing taun 1981 nduweni kacepetan jam mung 4,77 MHz.
Apa Bellmac-32 ora't dadi mainstream
Senadyan janjine, teknologi Bellmac-32 ora entuk adopsi komersial sing nyebar. Miturut Condrey, AT & T wiwit katon ing NCR produsen peralatan ing pungkasan taun 1980-an lan mengko nguripake kanggo akuisisi, kang tegese perusahaan milih kanggo ndhukung baris produk chip beda. Nalika iku, pengaruh Bellmac-32 wis wiwit tuwuh.
"Sadurunge Bellmac-32, NMOS didominasi pasar," ujare Condry. "Nanging CMOS ngganti lanskap amarga kabukten dadi cara sing luwih efisien kanggo ngetrapake ing fab."
Sajrone wektu, kesadaran iki mbentuk maneh industri semikonduktor. CMOS bakal dadi basis kanggo mikroprosesor modern, sing ndadekake revolusi digital ing piranti kaya komputer desktop lan smartphone.
Eksperimen kandel Bell Labs-nggunakake proses manufaktur sing durung dites lan nyakup kabeh generasi arsitektur chip-minangka tonggak sejarah teknologi.
Minangka Profesor Kang nyatakake: "Kita ana ing ngarep apa sing bisa ditindakake. Kita ora mung ngetutake dalan sing wis ana, kita padha ngetutake dalan anyar." Profesor Huang, sing banjur dadi wakil direktur Institut Mikroelektronik Singapura lan uga dadi Fellow IEEE, nambahake: "Iki kalebu ora mung arsitektur lan desain chip, nanging uga verifikasi chip skala gedhe - nggunakake CAD nanging tanpa alat simulasi digital saiki utawa malah papan roti (cara standar kanggo mriksa desain sirkuit sistem elektronik nggunakake chip sadurunge komponen sirkuit disambungake kanthi permanen).
Condry, Kang lan Huang katon maneh ing wektu iku fondly lan nyebut admiration kanggo skill lan pengabdian saka akeh AT & T karyawan sing efforts digawe Bellmac-32 kulawarga chip bisa.
Wektu kirim: Mei-19-2025