Tekane chip iki ngowahi dalane pangembangan chip!
Ing pungkasan taun 1970-an, prosesor 8-bit isih dadi teknologi paling canggih ing wektu iku, lan proses CMOS ana ing posisi sing kurang menguntungkan ing bidang semikonduktor. Para insinyur ing AT&T Bell Labs njupuk langkah sing wani menyang masa depan, nggabungake proses manufaktur CMOS 3,5-mikron sing canggih karo arsitektur prosesor 32-bit sing inovatif kanggo ngungguli pesaing ing kinerja chip, ngluwihi IBM lan Intel.
Senajan panemuané, mikroprosesor Bellmac-32, gagal nggayuh sukses komersial produk sadurungé kaya ta Intel 4004 (dirilis ing taun 1971), pangaribawané gedhé banget. Saiki, chip ing meh kabèh smartphone, laptop, lan tablet gumantung marang prinsip semikonduktor oksida logam komplementer (CMOS) sing dipelopori déning Bellmac-32.
Taun 1980-an wis cedhak, lan AT&T nyoba ngowahi awake dhewe. Sajrone pirang-pirang dekade, raksasa telekomunikasi sing dijuluki "Mother Bell" wis nguwasani bisnis komunikasi swara ing Amerika Serikat, lan anak perusahaane Western Electric ngasilake meh kabeh telpon umum ing omah lan kantor Amerika. Pamrentah federal AS njaluk bubar bisnis AT&T amarga alasan antimonopoli, nanging AT&T weruh kesempatan kanggo mlebu ing bidang komputer.
Amarga perusahaan komputer wis mapan ing pasar, AT&T angel nyusul; strategine yaiku mlumpat saka ndhuwur, lan Bellmac-32 minangka batu loncatan.
Kulawarga chip Bellmac-32 wis dianugerahi Penghargaan IEEE Milestone. Upacara pambukaan 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 para insinyur Bell Labs kanggo ngembangake produk revolusioner: mikroprosesor komersial pertama sing bisa nransfer 32 bit data sajrone siklus jam tunggal. Iki ora mung mbutuhake chip anyar nanging uga arsitektur anyar—sing bisa nangani switching telekomunikasi lan dadi tulang punggung sistem komputasi ing mangsa ngarep.
"Kita ora mung mbangun chip sing luwih cepet," ujare Michael Condry, sing mimpin grup arsitektur ing fasilitas Bell Labs ing Holmdel, New Jersey. "Kita nyoba ngrancang chip sing bisa ndhukung swara lan komputasi."
Ing wektu iku, teknologi CMOS dideleng minangka alternatif sing janjeni nanging beboyo kanggo desain NMOS lan PMOS. Chip NMOS gumantung banget marang transistor tipe-N, sing cepet nanging butuh daya, dene chip PMOS gumantung marang gerakan bolongan sing diisi positif, sing alon banget. CMOS nggunakake desain hibrida sing nambah kecepatan nalika ngirit daya. Kauntungane CMOS pancen narik kawigaten nganti industri kasebut cepet ngerti yen sanajan mbutuhake transistor kaping pindho luwih akeh (NMOS lan PMOS kanggo saben gerbang), iku pancen migunani.
Kanthi perkembangan teknologi semikonduktor sing cepet sing diterangake dening Hukum Moore, biaya kanggo nggandakake kapadhetan transistor dadi bisa diatur lan pungkasane bisa diabaikan. Nanging, nalika Bell Labs miwiti perjudian risiko dhuwur iki, teknologi manufaktur CMOS skala gedhe durung kabukten lan biayane relatif dhuwur.
Iki ora nggawe Bell Labs wedi. Perusahaan kasebut nggunakake keahlian kampus-kampus ing Holmdel, Murray Hill, lan Naperville, Illinois, lan nglumpukake "tim impian" insinyur semikonduktor. Tim kasebut kalebu Condrey, Steve Conn, bintang sing lagi munggah daun 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.
Miwiti karo desain arsitektur
Condrey iku mantan IEEE Fellow lan banjur dadi Chief Technology Officer Intel. Tim arsitektur sing dipimpiné setya mbangun sistem sing ndhukung sistem operasi Unix lan basa C. Nalika semana, Unix lan basa C isih ana ing tahap awal, nanging wis ditakdirake bakal dominan. Kanggo ngluwihi watesan memori kilobyte (KB) sing larang banget nalika semana, dhèwèké ngenalake set instruksi kompleks sing mbutuhake langkah eksekusi sing luwih sithik lan bisa ngrampungake tugas sajrone siji siklus jam.
Para insinyur uga ngrancang chip sing ndhukung bus paralel VersaModule Eurocard (VME), sing ngaktifake komputasi terdistribusi lan ngidini pirang-pirang node ngolah data kanthi paralel. Chip sing kompatibel karo VME uga ngaktifake supaya 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 nemokake logika domino, sing nambah kecepatan pamrosesan kanthi nyuda wektu tundha ing gerbang logika sing kompleks.
Teknik uji coba lan verifikasi tambahan dikembangake lan dikenalake karo modul Bellmac-32, proyek verifikasi lan uji coba multi-chip kompleks sing dipimpin dening Jen-Hsun Huang sing entuk cacat nol utawa meh nol ing manufaktur chip sing kompleks. Iki minangka sing pertama ing jagad uji coba sirkuit terpadu (VLSI) skala gedhe banget. Insinyur Bell Labs ngembangake rencana sistematis, bola-bali mriksa karya kolegane, lan pungkasane entuk kolaborasi sing lancar ing pirang-pirang kulawarga chip, sing pungkasane dadi sistem mikrokomputer sing lengkap.
Sabanjure yaiku bagean sing paling tantangan: proses nggawe chip kasebut.
"Nalika semana, tata letak, uji coba, lan teknologi manufaktur kanthi asil dhuwur isih langka banget," kelingan Kang, sing banjur dadi presiden Institut Sains lan Teknologi Lanjutan Korea (KAIST) lan anggota IEEE. Dheweke nyathet yen kekurangan alat CAD kanggo verifikasi chip lengkap meksa tim nyetak gambar Calcomp sing ukurane gedhe. Skema iki nuduhake kepiye transistor, kabel, lan interkoneksi kudu disusun ing njero chip kanggo menehi output sing dikarepake. Tim kasebut nglumpukake ing lantai nganggo pita, mbentuk gambar kothak raksasa sing dawane luwih saka 6 meter ing sisihe. Kang lan kanca-kancane nggambar saben sirkuit nganggo pensil warna, nggoleki sambungan sing rusak lan interkoneksi sing tumpang tindih utawa ora ditangani kanthi bener.
Sawise desain fisik rampung, tim kasebut ngadhepi tantangan liyane: manufaktur. Kripik kasebut diprodhuksi ing pabrik Western Electric ing Allentown, Pennsylvania, nanging Kang kelingan yen tingkat asil (persentase kripik ing wafer sing memenuhi standar kinerja lan kualitas) sithik banget.
Kanggo ngatasi iki, Kang lan kanca-kancane numpak mobil menyang pabrik saka New Jersey saben dina, nggulung lengen klambi, lan nindakake apa wae sing dibutuhake, kalebu nyapu lantai lan kalibrasi peralatan uji coba, kanggo mbangun rasa paseduluran lan ngyakinake kabeh wong yen produk paling rumit sing tau diprodhuksi pabrik kasebut pancen bisa digawe ing kana.
"Proses pambangunan tim kasebut lancar," ujare Kang. "Sawise sawetara wulan, Western Electric bisa ngasilake chip kualitas dhuwur kanthi jumlah sing ngluwihi panjaluk."
Versi pertama Bellmac-32 dirilis ing taun 1980, nanging gagal memenuhi pangarepan. Frekuensi target kinerjane mung 2 MHz, dudu 4 MHz. Para insinyur nemokake yen peralatan uji Takeda Riken sing paling canggih sing digunakake nalika semana cacat, kanthi efek saluran transmisi antarane probe lan endhas uji sing nyebabake pangukuran sing ora akurat. Dheweke kerja bareng karo tim Takeda Riken kanggo ngembangake tabel koreksi kanggo mbenerake kesalahan pangukuran.
Chip Bellmac generasi kapindho duwé kecepatan clock ngluwihi 6,2 MHz, kadhangkala nganti 9 MHz. Iki dianggep cukup cepet nalika semana. Prosesor Intel 8088 16-bit sing dirilis IBM ing PC pertamane ing taun 1981 duwé kecepatan clock mung 4,77 MHz.
Apa sebabe Bellmac-32 ora'ora dadi arus utama
Senajan wis janji, teknologi Bellmac-32 ora entuk adopsi komersial sing nyebar. Miturut Condrey, AT&T wiwit ndeleng produsen peralatan NCR ing pungkasan taun 1980-an lan banjur ngowahi menyang akuisisi, sing tegese perusahaan milih kanggo ndhukung macem-macem lini produk chip. Ing wektu iku, pengaruh Bellmac-32 wis wiwit tuwuh.
"Sadurunge Bellmac-32, NMOS nguwasani pasar," ujare Condry. "Nanging CMOS ngowahi lanskap amarga kabukten dadi cara sing luwih efisien kanggo ngetrapake ing pabrik."
Suwe-suwe, kesadaran iki mbentuk maneh industri semikonduktor. CMOS bakal dadi dhasar kanggo mikroprosesor modern, sing ndayani revolusi digital ing piranti kaya komputer desktop lan smartphone.
Eksperimen wani Bell Labs—nggunakake proses manufaktur sing durung diuji lan nyakup kabeh generasi arsitektur chip—minangka tonggak sejarah ing sejarah teknologi.
Kaya sing diomongake Profesor Kang: "Kita ana ing ngarep saka apa sing bisa ditindakake. Kita ora mung ngetutake dalan sing wis ana, kita uga mbukak dalan anyar." Profesor Huang, sing banjur dadi wakil direktur Institut Mikroelektronika Singapura lan uga dadi IEEE Fellow, nambahake: "Iki ora mung kalebu arsitektur lan desain chip, nanging uga verifikasi chip skala gedhe - nggunakake CAD nanging tanpa alat simulasi digital saiki utawa malah breadboard (cara standar kanggo mriksa desain sirkuit sistem elektronik nggunakake chip sadurunge komponen sirkuit disambungake kanthi permanen)."
Condry, Kang lan Huang ngeling-eling wektu iku kanthi rasa tresna lan ngungkapake rasa kagum marang katrampilan lan dedikasi saka akeh karyawan AT&T sing usahane nggawe kulawarga chip Bellmac-32 bisa ditindakake.
Wektu kiriman: 19 Mei 2025