Ang pag-abot niining chip nakapausab sa dagan sa pag-ugmad sa chip!
Sa ulahing bahin sa dekada 1970, ang 8-bit processors mao gihapon ang pinakabag-o nga teknolohiya niadtong panahona, ug ang mga proseso sa CMOS naa sa disbentaha sa natad sa semiconductor. Ang mga inhenyero sa AT&T Bell Labs mihimo og maisugon nga lakang padulong sa umaabot, nga naghiusa sa pinakabag-o nga 3.5-micron nga mga proseso sa paggama sa CMOS uban ang mga inobatibong arkitektura sa 32-bit nga processor sa usa ka paningkamot nga molabaw sa mga kakompetensya sa performance sa chip, nga milabaw sa IBM ug Intel.
Bisan tuod ang ilang imbensyon, ang Bellmac-32 microprocessor, napakyas sa pagkab-ot sa komersyal nga kalampusan sa mga naunang produkto sama sa Intel 4004 (gipagawas niadtong 1971), ang impluwensya niini dako kaayo. Karon, ang mga chips sa halos tanang smartphone, laptop, ug tablet nagsalig sa mga prinsipyo sa complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) nga gipasiugdahan sa Bellmac-32.
Nagkaduol na ang dekada 1980, ug ang AT&T naningkamot nga mausab ang iyang kaugalingon. Sulod sa mga dekada, ang higanteng telekomunikasyon nga gianggaan og "Mother Bell" ang 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 panimalay ug opisina sa Amerika. Giawhag sa gobyerno federal sa US ang pagbungkag sa negosyo sa AT&T tungod sa mga hinungdan sa antitrust, apan nakakita ang AT&T og oportunidad nga mosulod sa natad sa kompyuter.
Tungod kay ang mga kompanya sa kompyuter lig-on na nga natukod sa merkado, ang AT&T naglisod sa pag-apas niini; ang estratehiya niini mao ang paglukso-lukso, ug ang Bellmac-32 mao ang iyang kalbaryo.
Ang pamilya sa Bellmac-32 chip gipasidunggan sa IEEE Milestone Award. Ang mga seremonya sa pag-abli ipahigayon karong tuiga sa Nokia Bell Labs campus sa Murray Hill, New Jersey, ug sa Computer History Museum sa Mountain View, California.
TALAGSAON NGA 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 unang komersyal nga microprocessor nga makahimo sa pagbalhin sa 32 bits nga datos sa usa ka clock cycle. Kini nagkinahanglan dili lamang og bag-ong chip apan usa usab ka bag-ong arkitektura—usa nga makadumala sa telecommunications switching ug magsilbing pundasyon sa umaabot nga mga sistema sa kompyuter.
"Dili lang kay mas paspas nga chip ang among gihimo," matod ni Michael Condry, kinsa nangulo sa grupo sa arkitektura sa pasilidad sa Bell Labs sa Holmdel, New Jersey. "Naningkamot mi sa pagdesinyo og chip nga makasuporta sa tingog ug kompyuter."
Niadtong panahona, ang teknolohiya sa CMOS nakita nga usa ka maayong alternatibo sa mga disenyo sa NMOS ug PMOS. Ang mga NMOS chip hingpit nga nagsalig sa mga N-type transistor, nga paspas apan kusog mogamit og kuryente, samtang ang mga PMOS chip nagsalig sa paglihok sa mga positively charged hole, nga hinay kaayo. Ang CMOS migamit og hybrid nga disenyo nga nagdugang sa katulin samtang nagdaginot sa kuryente. Ang mga bentaha sa CMOS makapadani kaayo nga ang industriya dali nga nakaamgo nga bisan kung kini magkinahanglan og doble nga gidaghanon sa mga transistor (NMOS ug PMOS alang sa matag gate), kini takus niini.
Uban sa paspas nga pag-uswag sa teknolohiya sa semiconductor nga gihulagway sa Moore's Law, ang gasto sa pagdoble sa densidad sa transistor nahimong madumala ug sa kadugayan gamay ra. Bisan pa, sa dihang gisugdan sa Bell Labs kini nga taas nga risgo nga sugal, ang teknolohiya sa paggama sa dako nga sukod sa CMOS wala pa mapamatud-i ug ang gasto medyo taas.
Wala kini makahadlok sa Bell Labs. Gigamit sa kompanya ang kahanas sa mga kampus niini sa Holmdel, Murray Hill, ug Naperville, Illinois, ug nagtigom og usa ka "dream team" sa mga inhenyero sa semiconductor. Apil sa team sila si Condrey, Steve Conn, usa ka rising star sa chip design, Victor Huang, laing microprocessor designer, ug dosena nga mga empleyado gikan sa AT&T Bell Labs. Nagsugod sila sa pag-master sa usa ka bag-ong proseso sa CMOS niadtong 1978 ug paghimo og 32-bit microprocessor gikan sa wala.
Pagsugod sa arkitektura sa disenyo
Si Condrey usa ka kanhing IEEE Fellow ug sa ulahi nagsilbi nga Chief Technology Officer sa Intel. Ang architecture team nga iyang gipangulohan komitado sa pagtukod og sistema nga lumad nga nagsuporta sa Unix operating system ug sa C language. Niadtong panahona, ang Unix ug ang C language parehong bag-o pa lang, apan gitakdang modominar. Aron malapas ang bililhon kaayong limitasyon sa memorya nga kilobytes (KB) niadtong panahona, nagpaila sila og usa ka komplikado nga instruction set nga nanginahanglan og mas gamay nga mga lakang sa pagpatuman ug makakompleto sa mga buluhaton sulod sa usa ka clock cycle.
Ang mga inhenyero nagdisenyo usab og mga chip nga nagsuporta sa VersaModule Eurocard (VME) parallel bus, nga nagtugot sa distributed computing ug nagtugot sa daghang node sa pagproseso sa datos nga parallel. Ang mga VME-compatible chips nagtugot usab niini nga magamit alang sa real-time nga pagkontrol.
Ang team nagsulat sa kaugalingon niining bersyon sa Unix ug gihatagan kini og real-time nga mga kapabilidad aron masiguro ang pagkaangay sa industrial automation ug susamang mga aplikasyon. Ang mga inhenyero sa Bell Labs nag-imbento usab og domino logic, nga nagdugang sa katulin sa pagproseso pinaagi sa pagpakunhod sa mga paglangan sa komplikado nga mga logic gate.
Dugang nga mga teknik sa pagsulay ug pag-verify ang naugmad ug gipaila uban sa Bellmac-32 module, usa ka komplikado nga multi-chip verification ug test project nga gipangulohan ni Jen-Hsun Huang nga nakab-ot ang zero o hapit-zero nga mga depekto sa komplikado nga paggama sa chip. Kini ang una sa kalibutan sa dako kaayo nga sukod nga integrated circuit (VLSI) nga pagsulay. Ang mga inhenyero sa Bell Labs nakaugmad og sistematikong plano, balik-balik nga gisusi ang trabaho sa ilang mga kauban, ug sa katapusan nakab-ot ang walay putol nga kolaborasyon sa daghang mga pamilya sa chip, nga natapos sa usa ka kompleto nga sistema sa microcomputer.
Sunod mao ang pinakamahagiton nga bahin: ang aktuwal nga paghimo sa chip.
“Niadtong panahona, ang layout, test, ug high-yield nga mga teknolohiya sa paggama nihit kaayo,” nahinumdom si Kang, kinsa sa ulahi nahimong presidente sa Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) ug usa ka fellow sa IEEE. Namatikdan niya nga ang kakulang sa mga CAD tool para sa full-chip verification nagpugos sa team sa pag-imprinta og mga oversized Calcomp drawings. Kini nga mga schematic nagpakita kon giunsa paghan-ay ang mga transistor, wire, ug interconnect sulod sa usa ka chip aron mahatag ang gitinguha nga output. Gi-assemble kini sa team sa salog gamit ang tape, nga nagporma og higanteng square drawing nga sobra sa 6 metros sa usa ka kilid. Si Kang ug ang iyang mga kauban nagdrowing sa matag circuit gamit ang colored pencils, nangita og mga guba nga koneksyon ug nagsapaw-sapaw o dili husto nga pagdumala sa mga interconnect.
Sa dihang nahuman na ang pisikal nga disenyo, ang grupo nag-atubang og laing hagit: ang paggama. Ang mga chips gihimo sa planta sa Western Electric sa Allentown, Pennsylvania, apan nahinumdom si Kang nga ang yield rate (ang porsyento sa mga chips sa wafer nga nakab-ot ang mga sumbanan sa performance ug kalidad) ubos kaayo.
Aron masulbad kini, si Kang ug ang iyang mga kauban nagmaneho paingon sa planta gikan sa New Jersey kada adlaw, naningkamot pag-ayo, ug gibuhat ang bisan unsa nga gikinahanglan, lakip ang pagsilhig sa mga salog ug pag-calibrate sa mga kagamitan sa pagsulay, aron magtukod og panag-uban ug kombinsihon ang tanan nga ang labing komplikado nga produkto nga gisulayan sa planta nga mahimo mahimo gyud didto.
“Hapsay ang proseso sa team-building,” matod ni Kang. “Pagkahuman sa pipila ka bulan, ang Western Electric nakahimo na sa paghimo og taas nga kalidad nga mga chips sa gidaghanon nga milabaw sa panginahanglan.”
Ang unang bersyon sa Bellmac-32 gipagawas niadtong 1980, apan wala kini makaabot sa gilauman. Ang target frequency sa performance niini kay 2 MHz lang, dili 4 MHz. Nadiskobrehan sa mga inhenyero nga ang state-of-the-art nga Takeda Riken test equipment nga ilang gigamit niadtong panahona adunay depekto, diin ang mga epekto sa transmission line tali sa probe ug sa test head hinungdan sa dili tukma nga mga pagsukod. Nakigtambayayong sila sa team sa Takeda Riken aron makahimo og correction table aron matul-id ang mga sayop sa pagsukod.
Ang ikaduhang henerasyon sa Bellmac chips adunay clock speed nga molapas sa 6.2 MHz, usahay moabot sa 9 MHz. Kini giisip 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 ang Bellmac-32 wala'dili mahimong mainstream
Bisan pa sa saad niini, ang teknolohiya sa Bellmac-32 wala makakuha og kaylap nga komersyal nga pagsagop. Sumala ni Condrey, ang AT&T nagsugod sa pagtan-aw sa tighimo og kagamitan nga NCR sa ulahing bahin sa 1980s ug sa ulahi midangop sa mga pag-angkon, nga nagpasabut nga ang kompanya mipili sa pagsuporta sa lainlaing mga linya sa produkto sa chip. Niadtong panahona, ang impluwensya sa Bellmac-32 nagsugod na sa pagtubo.
“Sa wala pa ang Bellmac-32, ang NMOS ang nagdominar sa merkado,” matod ni Condry. “Apan giusab sa CMOS ang talan-awon tungod kay kini napamatud-an nga usa ka mas episyente nga paagi sa pagpatuman niini sa pabrika.”
Sa paglabay sa panahon, kini nga pagkaamgo nakausab sa industriya sa semiconductor. Ang CMOS nahimong basehan sa mga modernong microprocessor, nga nagpadagan sa digital nga rebolusyon sa mga aparato sama sa mga desktop computer ug mga smartphone.
Ang maisogong eksperimento sa Bell Labs—gamit ang wala pa masulayi nga proseso sa paggama ug naglangkob sa tibuok henerasyon sa arkitektura sa chip—usa ka hinungdanong hitabo sa kasaysayan sa teknolohiya.
Sama sa giingon ni Propesor Kang: “Naa mi sa unahan sa kung unsa ang posible. Wala lang mi nagsunod sa kasamtangang dalan, nagbukas mi og bag-ong agianan.” Si Propesor Huang, kinsa sa ulahi nahimong deputy director sa Singapore Institute of Microelectronics ug usa usab ka IEEE Fellow, midugang: “Naglakip kini dili lamang sa arkitektura ug disenyo sa chip, apan lakip usab ang dako nga pag-verify sa chip – gamit ang CAD apan wala ang mga digital simulation tool karon o bisan mga breadboard (usa ka standard nga paagi sa pagsusi sa disenyo sa circuit sa usa ka electronic system gamit ang mga chip sa dili pa permanente nga konektado ang mga sangkap sa circuit).”
Sila si Condry, Kang ug Huang malipayong nahinumdom niadtong panahona ug nagpahayag sa ilang pagdayeg sa kahanas ug dedikasyon sa daghang mga empleyado sa AT&T kansang mga paningkamot nakapahimo sa pamilya sa Bellmac-32 chip nga posible.
Oras sa pag-post: Mayo-19-2025