Энэхүү чип гарч ирснээр чипийн хөгжлийн явцыг өөрчилсөн!
1970-аад оны сүүлчээр 8 битийн процессорууд тэр үед хамгийн дэвшилтэт технологи хэвээр байсан бөгөөд CMOS процессууд нь хагас дамжуулагч талбарт сул талтай байсан. AT&T Bell Labs-ийн инженерүүд ирээдүй рүү зоримог алхам хийж, хамгийн сүүлийн үеийн 3.5 микрон CMOS үйлдвэрлэлийн процессыг шинэлэг 32 битийн процессорын архитектуртай хослуулан чипийн гүйцэтгэлээр өрсөлдөгчдөөсөө илүү гарахын тулд IBM болон Intel-ийг давж чадсан.
Хэдийгээр тэдний шинэ бүтээл болох Bellmac-32 микропроцессор нь Intel 4004 (1971 онд гарсан) зэрэг өмнөх бүтээгдэхүүний арилжааны амжилтад хүрч чадаагүй ч түүний нөлөө асар их байв. Өнөөдөр бараг бүх ухаалаг гар утас, зөөврийн компьютер, таблет дээрх чипүүд нь Bellmac-32-ийн анхдагч болсон нэмэлт металл-оксидын хагас дамжуулагч (CMOS) зарчимд тулгуурладаг.
1980-аад он ойртож, AT&T өөрийгөө өөрчлөхийг хичээж байв. Хэдэн арван жилийн турш "Эх хонх" хочит харилцаа холбооны аварга компани АНУ-ын дуут холбооны бизнест ноёрхож байсан бөгөөд түүний охин компани Western Electric нь Америкийн гэр орон, оффисын бараг бүх нийтлэг утсыг үйлдвэрлэдэг. АНУ-ын холбооны засгийн газар AT&T-ийн бизнесийг монополийн эсрэг үндэслэлээр задлахыг уриалсан боловч AT&T компьютерийн салбарт орох боломжийг олж харсан.
Компьютерийн компаниуд зах зээлд аль хэдийн сайн байр сууриа эзэлдэг тул AT&T үүнийг гүйцэхэд хэцүү байсан; Түүний стратеги нь үсрэх байсан бөгөөд Bellmac-32 нь түүний трамплин байв.
Bellmac-32 чипийн гэр бүл IEEE Milestone Award-аар шагнагдсан. Нээлтийн ёслол энэ жил Нью Жерси мужийн Мюррей Хилл дэх Nokia Bell Labs кампус болон Калифорниа мужийн Маунтин Вью хотын Компьютерийн түүхийн музейд болно.
Өвөрмөц чип
AT&T-ийн удирдлагууд 8 битийн чипийн салбарын стандартыг дагаж мөрдөхийн оронд Bell Labs-ын инженерүүдийг нэг цагийн мөчлөгт 32 бит өгөгдлийг дамжуулах чадвартай анхны арилжааны микропроцессор болох хувьсгалт бүтээгдэхүүн бүтээхийг уриалав. Энэ нь зөвхөн шинэ чип төдийгүй харилцаа холбооны сэлгэлтийг зохицуулж, ирээдүйн тооцооллын системийн тулгуур болж чадах шинэ архитектурыг шаарддаг.
Нью Жерси дахь Белл лабораторийн Холмдел дахь архитектурын бүлгийг удирдаж буй Майкл Кондри "Бид зүгээр л илүү хурдан чип бүтээж байгаа юм биш" гэж хэлэв. "Бид дуу хоолой болон тооцооллын аль алиныг нь дэмждэг чип зохион бүтээхийг оролдож байна."
Тухайн үед CMOS технологи нь NMOS болон PMOS загваруудын ирээдүйтэй боловч эрсдэлтэй хувилбар гэж үздэг байв. NMOS чипүүд нь хурдан боловч эрчим хүч их шаарддаг N төрлийн транзисторууд дээр бүрэн тулгуурладаг байсан бол PMOS чипүүд нь хэт удаан байсан эерэг цэнэгтэй нүхний хөдөлгөөнд тулгуурладаг байв. CMOS нь эрчим хүч хэмнэхийн зэрэгцээ хурдыг нэмэгдүүлсэн эрлийз загвар ашигласан. CMOS-ийн давуу тал нь маш их анхаарал татаж байсан тул салбар нь удалгүй хоёр дахин олон транзистор (хаалга тус бүрт NMOS болон PMOS) шаардлагатай байсан ч үнэ цэнэтэй гэдгийг ойлгосон.
Мурын хуулиар тодорхойлсон хагас дамжуулагч технологийн хурдацтай хөгжлийг дагаад транзисторын нягтыг хоёр дахин нэмэгдүүлэх зардал нь зохицуулагдах боломжтой болж, эцэст нь үл тоомсорлодог болсон. Гэсэн хэдий ч Bell Labs энэ өндөр эрсдэлтэй мөрийтэй тоглоомыг эхлүүлэх үед CMOS-ийн томоохон үйлдвэрлэлийн технологи нь батлагдаагүй бөгөөд өртөг нь харьцангуй өндөр байсан.
Энэ нь Белл лабораторийг айлгаагүй. Тус компани Иллинойс муж улсын Холмдел, Мюррей Хилл, Напервилл хотууд дахь кампусынхаа туршлагад тулгуурлан хагас дамжуулагч инженерүүдийн "мөрөөдлийн багийг" цуглуулсан. Багийн бүрэлдэхүүнд чип дизайны салбарт өсч буй од Кондри, Стив Кон, өөр нэг микропроцессор зохион бүтээгч Виктор Хуан болон AT&T Bell Labs-ын олон арван ажилчид багтжээ. Тэд 1978 онд шинэ CMOS процессыг эзэмшиж, 32 битийн микропроцессорыг эхнээс нь бүтээж эхэлсэн.
Дизайн архитектураас эхэл
Кондри өмнө нь IEEE-ийн гишүүн байсан бөгөөд дараа нь Intel-ийн Технологийн ахлах захирлаар ажиллаж байсан. Түүний удирдсан архитектурын баг нь Юникс үйлдлийн систем болон Си хэлийг анхлан дэмждэг системийг бий болгохоор зорьж байсан. Тухайн үед Юникс болон Си хэл аль аль нь анхан шатандаа байсан ч давамгайлах тавилантай байсан. Тухайн үед маш үнэ цэнэтэй санах ойн килобайт (KB) хязгаарыг даван туулахын тулд тэд гүйцэтгэхэд бага алхмуудыг шаарддаг бөгөөд нэг цагийн мөчлөгийн дотор даалгавруудыг гүйцэтгэх боломжтой нарийн төвөгтэй зааврыг нэвтрүүлсэн.
Инженерүүд мөн VersaModule Eurocard (VME) параллель автобусыг дэмждэг чипийг зохион бүтээсэн бөгөөд энэ нь тархсан тооцоолол хийх боломжийг олгож, олон зангилаанд өгөгдлийг зэрэгцүүлэн боловсруулах боломжийг олгодог. VME нийцтэй чипүүд нь тэдгээрийг бодит цагийн хяналтанд ашиглах боломжийг олгодог.
Тус баг нь Unix-ийн өөрийн хувилбарыг бичиж, үйлдвэрлэлийн автоматжуулалт болон ижил төстэй програмуудтай нийцтэй байдлыг хангахын тулд бодит цагийн боломжийг олгосон. Bell Labs-ийн инженерүүд мөн домино логикийг зохион бүтээсэн бөгөөд энэ нь нарийн төвөгтэй логик хаалганы саатлыг бууруулж боловсруулалтын хурдыг нэмэгдүүлсэн.
Jen-Hsun Huang-ийн удирдсан нарийн төвөгтэй чип үйлдвэрлэхэд тэг буюу бараг тэг согог гаргасан Bellmac-32 модулийг ашиглан туршилт, баталгаажуулалтын нэмэлт техникүүдийг боловсруулж, нэвтрүүлсэн. Энэ нь маш том хэмжээний нэгдсэн хэлхээний (VLSI) туршилтын дэлхийн анхны туршилт байв. Bell Labs-ийн инженерүүд системчилсэн төлөвлөгөө боловсруулж, хамтран ажиллагсдынхаа ажлыг дахин дахин шалгаж, эцэст нь олон чипийн гэр бүлд саадгүй хамтран ажиллаж, микрокомпьютерийн бүрэн системийг бий болгосон.
Дараа нь хамгийн хэцүү хэсэг нь чипийг бодитоор үйлдвэрлэх явдал юм.
Дараа нь Солонгосын Шинжлэх ухаан, технологийн дээд сургуулийн (KAIST) ерөнхийлөгч, IEEE-ийн гишүүн болсон Канг "Тухайн үед зохион байгуулалт, туршилт, өндөр бүтээмжтэй үйлдвэрлэлийн технологи маш ховор байсан" гэж дурсав. Бүрэн чипийг баталгаажуулах CAD хэрэгсэл дутмаг байсан нь багийг Calcomp-ийн том хэмжээтэй зургийг хэвлэхээс өөр аргагүйд хүргэсэн гэж тэр тэмдэглэв. Эдгээр схемүүд нь хүссэн гаралтыг өгөхийн тулд транзистор, утас, харилцан холболтыг чип дотор хэрхэн байрлуулахыг харуулж байна. Багийнхан тэдгээрийг шалан дээр скочоор угсарч, нэг талдаа 6 метрээс дээш хэмжээтэй аварга том дөрвөлжин зурсан байна. Канг болон түүний хамтрагчид хэлхээ бүрийг өнгөт харандаагаар зурж, эвдэрсэн холболт, давхцсан эсвэл буруу зохицуулагдсан холболтыг хайж байв.
Физик дизайн дууссаны дараа баг өөр нэг сорилттой тулгарсан: үйлдвэрлэл. Чипсийг Пенсильвани мужийн Аллентаун дахь Western Electric үйлдвэрт үйлдвэрлэсэн боловч гарцын хувь хэмжээ (гүйцэтгэл болон чанарын стандартыг хангасан вафель дээрх чипсийн хувь) маш бага байсныг Канг санаж байна.
Үүнийг шийдвэрлэхийн тулд Канг болон түүний хамтрагчид өдөр бүр Нью Жерсигээс үйлдвэр рүү явж, ханцуй шамлан шал шүүрдэх, туршилтын төхөөрөмж тохируулах зэрэг шаардлагатай бүх зүйлийг хийж, нөхөрлөлийг бий болгож, үйлдвэрийн хэзээ нэгэн цагт үйлдвэрлэх гэж оролдсон хамгийн нарийн төвөгтэй бүтээгдэхүүнийг тэнд хийх боломжтой гэдэгт итгүүлэхийн тулд хүн бүрийг итгүүлдэг байв.
Канг “Баг бүрдүүлэх үйл явц жигд явагдсан. "Хэдэн сарын дараа Western Electric эрэлтээс давсан хэмжээгээр өндөр чанартай чип үйлдвэрлэж чадсан."
Bellmac-32-ын анхны хувилбар 1980 онд гарсан боловч хүлээлтийг хангаж чадаагүй юм. Түүний гүйцэтгэлийн зорилтот давтамж нь 4 МГц биш ердөө 2 МГц байв. Инженерүүд тухайн үед ашиглаж байсан хамгийн сүүлийн үеийн Takeda Riken-ийн туршилтын төхөөрөмжид алдаа гарсан бөгөөд датчик болон туршилтын толгой хоёрын хооронд дамжуулах шугамын нөлөөгөөр хэмжилт буруу хийгдсэн болохыг олж мэдсэн. Тэд Takeda Riken-ийн багтай хамтран хэмжилтийн алдааг засах залруулгын хүснэгтийг боловсруулсан.
Хоёр дахь үеийн Bellmac чипүүд нь 6.2 МГц-ээс давсан, заримдаа 9 МГц хүртэл давтамжтай байв. Энэ нь тухайн үедээ маш хурдан гэж тооцогддог байв. 1981 онд IBM-ийн анхны компьютер дээрээ гаргасан 16 битийн Intel 8088 процессор нь ердөө 4.77 МГц давтамжтай байв.
Яагаад Bellmac-32 болсон бэ?'гол урсгал болох
Амласан хэдий ч Bellmac-32 технологи нь арилжаанд өргөн тархсангүй. Кондригийн хэлснээр, AT&T нь 1980-аад оны сүүлээр тоног төхөөрөмж үйлдвэрлэгч NCR-ийг хайж эхэлсэн бөгөөд дараа нь худалдан авалт руу шилжсэн нь тус компани өөр өөр чип бүтээгдэхүүний шугамыг дэмжихээр сонгосон гэсэн үг юм. Тэр үед Bellmac-32-ын нөлөө нэмэгдэж эхэлсэн.
"Bellmac-32-оос өмнө NMOS зах зээлд ноёрхож байсан" гэж Кондри хэлэв. "Гэхдээ CMOS нь ландшафтыг өөрчилсөн, учир нь энэ нь үүнийг үйлдвэрт хэрэгжүүлэх илүү үр дүнтэй арга болох нь батлагдсан."
Цаг хугацаа өнгөрөхөд энэ нь хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлийг өөрчилсөн. CMOS нь орчин үеийн микропроцессоруудын үндэс болж, суурин компьютер, ухаалаг гар утас зэрэг төхөөрөмжүүдэд дижитал хувьсгал хийх болно.
Bell Labs-ийн зоримог туршилт буюу туршилт хийгдээгүй үйлдвэрлэлийн процессыг ашиглан чипний архитектурын бүхэл бүтэн үеийг хамарсан нь технологийн түүхэн дэх чухал үйл явдал байв.
Профессор Кангийн хэлснээр: "Бид байж болох зүйлийн тэргүүн эгнээнд байсан. Бид зүгээр л одоо байгаа замаар яваад зогсохгүй, шинэ зам тавьж байсан." Хожим нь Сингапурын Микроэлектроникийн хүрээлэнгийн дэд захирал болсон, мөн IEEE-ийн гишүүн профессор Хуан хэлэхдээ: "Үүнд зөвхөн чипийн бүтэц, дизайн төдийгүй CAD ашиглан, гэхдээ өнөөгийн дижитал симуляцийн хэрэгсэл, тэр ч байтугай талхны самбаргүйгээр (байнгын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг хооронд нь холбохоос өмнө электрон хэлхээний хэлхээний дизайныг шалгах стандарт арга) том хэмжээний чип баталгаажуулалтыг багтаасан" гэж нэмж хэлэв.
Кондри, Кан, Хуан нар тэр үеийг дурсан санаж, Bellmac-32 чипийн гэр бүлийг бүтээх боломжтой болгосон AT&T-ийн олон ажилчдын ур чадвар, хичээл зүтгэлийг биширч байгаагаа илэрхийлэв.
Шуудангийн цаг: 2025-05-19