Ang pag-abot niini nga chip nakapausab sa dagan sa chip development!
Sa ulahing bahin sa dekada 1970, ang 8-bit nga mga processor mao gihapon ang pinaka-abante nga teknolohiya niadtong panahona, ug ang mga proseso sa CMOS anaa sa disbentaha sa semiconductor field. Ang mga inhenyero sa AT&T Bell Labs mihimo ug usa ka maisugon nga lakang ngadto sa umaabot, nga naghiusa sa cutting-edge nga 3.5-micron nga CMOS nga mga proseso sa paggama uban sa mga innovative 32-bit processor nga mga arkitektura sa paningkamot nga malabwan ang mga kakompetensya sa chip performance, milabaw sa IBM ug Intel.
Bisan kung ang ilang imbensyon, ang Bellmac-32 microprocessor, napakyas sa pagkab-ot sa komersyal nga kalampusan sa naunang mga produkto sama sa Intel 4004 (gipagawas sa 1971), ang impluwensya niini dako kaayo. Karon, ang mga chips sa halos tanang smartphones, laptops, ug tablets nagsalig sa complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) nga mga prinsipyo nga gipayunir sa Bellmac-32.
Ang 1980s nagkaduol na, ug ang AT&T naningkamot sa pagbag-o sa kaugalingon. Sulod sa mga dekada, ang higante sa telekomunikasyon nga gianggaan og "Mother Bell" nagdominar sa negosyo sa komunikasyon sa tingog sa Estados Unidos, ug ang subsidiary niini nga Western Electric naghimo sa halos tanang komon nga mga telepono sa mga balay ug opisina sa Amerika. Giawhag sa gobyernong federal sa US ang pagbungkag sa negosyo sa AT&T tungod sa antitrust grounds, apan nakakita ang AT&T og higayon nga mosulod sa natad sa kompyuter.
Uban sa mga kompanya sa kompyuter nga maayo na nga natukod sa merkado, ang AT&T naglisud sa pag-apas; ang estratehiya niini mao ang paglukso, ug ang Bellmac-32 mao ang springboard niini.
Ang pamilya sa Bellmac-32 chip gipasidunggan sa usa ka IEEE Milestone Award. Ang mga seremonyas sa pagbukas ipahigayon karong tuiga sa kampus sa Nokia Bell Labs sa Murray Hill, New Jersey, ug sa Computer History Museum sa Mountain View, California.
UNIQUE CHIP
Imbis nga sundon ang sumbanan sa industriya sa 8-bit chips, gihagit sa mga ehekutibo sa AT&T ang mga inhenyero sa Bell Labs sa paghimo og usa ka rebolusyonaryong produkto: ang una nga komersyal nga microprocessor nga makahimo sa pagbalhin sa 32 ka piraso sa datos sa usa ka siklo sa orasan. Nagkinahanglan kini dili lamang usa ka bag-ong chip kondili usa usab ka bag-ong arkitektura—usa nga makadumala sa pagbalhin sa telekomunikasyon ug magsilbi nga backbone sa umaabot nga mga sistema sa kompyuter.
"Dili lang kami nagtukod usa ka mas paspas nga chip," ingon ni Michael Condry, nga nanguna sa grupo sa arkitektura sa pasilidad sa Bell Labs 'Holmdel, New Jersey. "Kami naningkamot sa pagdesinyo sa usa ka chip nga makasuporta sa tingog ug pag-compute."
Niadtong panahona, ang teknolohiya sa CMOS nakita nga usa ka promisa apan peligroso nga alternatibo sa mga disenyo sa NMOS ug PMOS. Ang NMOS chips bug-os nga nagsalig sa N-type nga mga transistor, nga paspas apan gutom sa kuryente, samtang ang PMOS chips nagsalig sa paglihok sa mga lungag nga adunay positibo nga bayad, nga hinay kaayo. Ang CMOS migamit ug hybrid nga disenyo nga nagdugang sa katulin samtang nagdaginot sa kuryente. Ang mga bentaha sa CMOS hilabihan ka mapugsanon nga ang industriya sa wala madugay nakaamgo nga bisan kung kini nagkinahanglan og doble nga gidaghanon sa mga transistor (NMOS ug PMOS alang sa matag ganghaan), kini takus niini.
Uban sa paspas nga pag-uswag sa semiconductor nga teknolohiya nga gihulagway sa Moore's Law, ang gasto sa pagdoble sa densidad sa transistor nahimo nga madumala ug sa kadugayan mapabayaan. Bisan pa, sa dihang gisugdan sa Bell Labs kining taas nga peligro nga sugal, ang dako nga teknolohiya sa paghimo sa CMOS wala mapamatud-an ug ang gasto medyo taas.
Wala kini makahadlok sa Bell Labs. Gikuha sa kompanya ang kahanas sa mga kampus niini sa Holmdel, Murray Hill, ug Naperville, Illinois, ug nag-assemble og "dream team" sa mga inhenyero sa semiconductor. Ang team naglakip sa Condrey, Steve Conn, usa ka us aka us aka us aka bituon sa disenyo sa chip, Victor Huang, lain nga tigdesinyo sa microprocessor, ug daghang mga empleyado gikan sa AT&T Bell Labs. Nagsugod sila sa pag-master sa usa ka bag-ong proseso sa CMOS kaniadtong 1978 ug nagtukod usa ka 32-bit microprocessor gikan sa wala.
Pagsugod sa arkitektura sa disenyo
Si Condrey usa ka kanhi IEEE Fellow ug sa ulahi nagserbisyo isip Chief Technology Officer sa Intel. Ang grupo sa arkitektura nga iyang gipangulohan mipasalig sa pagtukod og sistema nga lumad nga nagsuporta sa Unix operating system ug sa C nga pinulongan. Niadtong panahona, ang Unix ug ang C nga pinulongan anaa pa sa ilang pagkamasuso, apan gitakda nga modominar. Aron makalusot sa hilabihan ka bililhon nga limitasyon sa memorya sa kilobytes (KB) niadtong panahona, ilang gipaila ang usa ka komplikadong set sa instruksiyon nga nagkinahanglan ug mas diyutay nga mga lakang sa pagpatuman ug makakompleto sa mga buluhaton sulod sa usa ka siklo sa orasan.
Gidisenyo usab sa mga inhenyero ang mga chips nga nagsuporta sa VersaModule Eurocard (VME) parallel bus, nga makapaarang sa giapod-apod nga pag-compute ug gitugotan ang daghang mga node nga magproseso sa datos nga managsama. Ang VME-compatible chips makapahimo usab niini nga gamiton alang sa real-time nga pagkontrol.
Gisulat sa team ang kaugalingon nga bersyon sa Unix ug gihatagan kini nga mga kapabilidad sa tinuud nga oras aron masiguro ang pagkaangay sa automation sa industriya ug parehas nga mga aplikasyon. Ang mga inhenyero sa Bell Labs nag-imbento usab sa domino logic, nga nagdugang sa katulin sa pagproseso pinaagi sa pagkunhod sa mga paglangan sa komplikado nga mga ganghaan sa lohika.
Ang dugang nga mga pamaagi sa pagsulay ug pag-verify gihimo ug gipaila sa Bellmac-32 module, usa ka komplikado nga multi-chip nga pag-verify ug proyekto sa pagsulay nga gipangulohan ni Jen-Hsun Huang nga nakab-ot ang zero o hapit-zero nga mga depekto sa komplikado nga paghimo sa chip. Kini usa ka una sa kalibutan nga labi ka dako nga scale integrated circuit (VLSI) nga pagsulay. Ang mga inhenyero sa Bell Labs nakahimo og sistematikong plano, balik-balik nga gisusi ang trabaho sa ilang mga kauban, ug sa katapusan nakab-ot ang hapsay nga kolaborasyon sa daghang mga pamilya sa chip, nga mitapos sa usa ka kompleto nga microcomputer system.
Sunod moabut ang labing mahagiton nga bahin: ang aktuwal nga paghimo sa chip.
“Niadtong panahona, nihit kaayo ang layout, pagsulay, ug taas nga abot nga mga teknolohiya sa paghimo,” nahinumdom si Kang, kinsa sa ulahi nahimong presidente sa Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) ug kauban sa IEEE. Namatikdan niya nga ang kakulang sa mga gamit sa CAD alang sa bug-os nga chip nga pag-verify nagpugos sa team sa pag-imprinta sa daghang mga drowing sa Calcomp. Kini nga mga eskematiko nagpakita kon sa unsang paagi ang mga transistor, mga alambre, ug mga interkoneksiyon kinahanglang gihan-ay sulod sa usa ka chip aron mahatagan ang gitinguhang output. Gitapok sila sa team sa salog gamit ang tape, nga nagporma og higanteng square drawing nga kapin sa 6 metros sa kilid. Gi-drawing ni Kang ug sa iyang mga kaubanan ang matag sirkito sa kolor nga mga lapis, nangita sa mga guba nga koneksyon ug nagsapaw o dili husto nga pagdumala sa mga interconnect.
Sa dihang kompleto na ang pisikal nga disenyo, ang team nag-atubang ug laing hagit: manufacturing. Ang mga chips gihimo sa planta sa Western Electric sa Allentown, Pennsylvania, apan nahinumdom si Kang nga ang rate sa ani (ang porsyento sa mga chips sa wafer nga nakab-ot sa performance ug kalidad nga mga sumbanan) ubos kaayo.
Aron matubag kini, si Kang ug ang iyang mga kaubanan nagdrayb sa planta gikan sa New Jersey kada adlaw, gilukot ang ilang mga manggas ug gibuhat ang bisan unsa nga gikinahanglan, lakip ang pagpanilhig sa mga salog ug pag-calibrate sa mga kagamitan sa pagsulay, aron makahimo og panaghigalaay ug makombinsir ang tanan nga ang pinakakomplikado nga produkto nga gisulayan sa paghimo sa tanum mahimo gayud didto.
"Ang proseso sa pagtukod sa team hapsay," miingon si Kang. "Pagkahuman sa pipila ka bulan, ang Western Electric nakahimo sa paghimo og taas nga kalidad nga mga chips sa gidaghanon nga milapas sa panginahanglan."
Ang unang bersyon sa Bellmac-32 gibuhian niadtong 1980, apan napakyas kini sa pagtuman sa mga gipaabot. Ang frequency target sa performance niini kay 2 MHz lang, dili 4 MHz. Ang mga inhenyero nakadiskobre nga ang state-of-the-art nga Takeda Riken test equipment nga ilang gigamit niadtong panahona kay depekto, uban sa transmission line effects tali sa probe ug sa test head hinungdan sa dili tukma nga pagsukod. Nagtrabaho sila kauban ang Takeda Riken team aron makahimo usa ka lamesa sa pagtul-id aron matul-id ang mga sayup sa pagsukod.
Ang ikaduhang henerasyon nga Bellmac chips adunay katulin sa orasan nga molapas sa 6.2 MHz, usahay ingon ka taas sa 9 MHz. Giisip kini nga paspas kaayo niadtong panahona. Ang 16-bit Intel 8088 processor nga gipagawas sa IBM sa unang PC niini niadtong 1981 adunay clock speed nga 4.77 MHz lamang.
Ngano nga gibuhat sa Bellmac-32't mahimong mainstream
Bisan pa sa saad niini, ang teknolohiya sa Bellmac-32 wala makakuha sa kaylap nga komersyal nga pagsagop. Sumala ni Condrey, ang AT&T nagsugod sa pagtan-aw sa tigbuhat sa kagamitan nga NCR kaniadtong ulahing bahin sa 1980s ug sa ulahi mibalik sa mga pag-angkon, nga nagpasabut nga gipili sa kompanya nga suportahan ang lainlaing mga linya sa produkto sa chip. Niadtong panahona, ang impluwensya sa Bellmac-32 nagsugod sa pagtubo.
"Sa wala pa ang Bellmac-32, ang NMOS nagdominar sa merkado," miingon si Condry. "Apan ang CMOS nagbag-o sa talan-awon tungod kay kini napamatud-an nga usa ka mas episyente nga paagi sa pagpatuman niini sa fab."
Sa paglabay sa panahon, kini nga pagkaamgo nagbag-o sa industriya sa semiconductor. Ang CMOS mahimong basihan sa mga modernong microprocessors, nga nagpalihok sa digital nga rebolusyon sa mga aparato sama sa desktop computer ug smartphones.
Ang maisugon nga eksperimento sa Bell Labs—gamit ang wala pa nasulayan nga proseso sa paggama ug nagsangkad sa tibuok henerasyon sa arkitektura sa chip—usa ka milestone sa kasaysayan sa teknolohiya.
Sama sa giingon ni Propesor Kang: "Kami ang nanguna sa kung unsa ang posible. Si Propesor Huang, nga sa ulahi nahimong deputy director sa Singapore Institute of Microelectronics ug usa usab ka IEEE Fellow, midugang: "Kini naglakip dili lamang sa arkitektura ug disenyo sa chip, kondili usab sa dako nga pag-verify sa chip - gamit ang CAD apan walay mga digital simulation tool karon o bisan mga breadboard (usa ka standard nga paagi sa pagsusi sa disenyo sa sirkito sa usa ka electronic system gamit ang mga chips sa wala pa ang mga component sa circuit permanente nga konektado).
Si Condry, Kang ug Huang mitan-aw og balik niadtong panahona nga malipayon ug nagpahayag sa pagdayeg sa kahanas ug dedikasyon sa daghang mga empleyado sa AT&T kansang mga paningkamot nakapaposible sa pamilyang Bellmac-32 chip.
Panahon sa pag-post: Mayo-19-2025