D'Arrivée vun dësem Chip huet de Cours vun der Chipentwécklung geännert!
Enn der 1970er Joren waren 8-Bit-Prozessoren nach ëmmer déi fortgeschrattst Technologie zu där Zäit, an CMOS-Prozesser waren am Hallefleederberäich am Nodeel. Ingenieure vun AT&T Bell Labs hunn e couragéierte Schrëtt an d'Zukunft gemaach andeems se modern 3,5-Micron-CMOS-Fabrikatiounsprozesser mat innovativen 32-Bit-Prozessoararchitekturen kombinéiert hunn, fir d'Konkurrenten an der Chipleistung ze iwwertrëffen an domat IBM an Intel ze iwwertrëffen.
Och wann hir Erfindung, de Bellmac-32 Mikroprozessor, net de kommerziellen Erfolleg vun fréiere Produkter wéi dem Intel 4004 (deen 1971 erauskoum) erreecht huet, war hiren Afloss grouss. Haut baséieren d'Chips a bal all Smartphones, Laptops an Tablets op de komplementäre Metalloxid-Hallefleeder (CMOS) Prinzipien, déi vum Bellmac-32 entwéckelt goufen.
D'1980er Jore koumen un, an AT&T huet probéiert sech ze transforméieren. Joerzéngtelaang hat den Telekommunikatiounsris mam Spëtznumm "Mother Bell" de Sprachkommunikatiounsgeschäft an den USA dominéiert, a seng Duechtergesellschaft Western Electric huet bal all déi üblech Telefonen an amerikaneschen Haiser a Büroen produzéiert. Déi US-Bundesregierung huet d'Opdeelung vun AT&T sengem Geschäft aus Kartellgrënn gefuerdert, awer AT&T huet eng Méiglechkeet gesinn, an de Computerberäich anzetrieden.
Well Computerfirmen schonn gutt um Maart etabléiert waren, hat AT&T et schwéier, matzehalen; seng Strategie war et, e Sprong an d'Luucht ze maachen, an de Bellmac-32 war säi Sprangbriet.
D'Bellmac-32 Chipfamill gouf mat engem IEEE Milestone Award geéiert. D'Aweiungszeremonien fannen dëst Joer um Nokia Bell Labs Campus zu Murray Hill, New Jersey, an am Computer History Museum zu Mountain View, Kalifornien, statt.
EINZIGAARTEGE CHIP
Amplaz dem Industriestandard vun 8-Bit-Chips ze verfollegen, hunn d'Cheffe vun AT&T d'Ingenieuren vun Bell Labs erausgefuerdert, e revolutionärt Produkt z'entwéckelen: den éischte kommerzielle Mikroprozessor, deen 32 Bits Daten an engem eenzegen Taktzyklus iwwerdroe kann. Dëst huet net nëmmen en neie Chip, mä och eng nei Architektur erfuerdert - eng, déi Telekommunikatiounswiessel handhabe konnt an als Réckgrat vun zukünftege Computersystemer dénge konnt.
„Mir bauen net nëmmen e méi schnelle Chip“, sot de Michael Condry, deen d'Architekturgrupp an der Bell Labs Ariichtung zu Holmdel, New Jersey, leet. „Mir probéieren e Chip ze designen, deen souwuel Stëmm wéi och Rechenaarbecht ënnerstëtze kann.“
Deemools gouf d'CMOS-Technologie als eng villverspriechend, awer riskant Alternativ zu NMOS- an PMOS-Designen ugesinn. NMOS-Chips hunn sech komplett op N-Typ-Transistoren verlooss, déi séier awer energieintensiv waren, während PMOS-Chips sech op d'Beweegung vu positiv geluedenen Lächer verlooss hunn, wat ze lues war. CMOS huet en Hybriddesign benotzt, deen d'Geschwindegkeet erhéicht huet an dobäi Energie gespuert huet. D'Virdeeler vum CMOS waren sou iwwerzeegend, datt d'Industrie séier gemierkt huet, datt et sech gelount huet, och wann et duebel sou vill Transistoren (NMOS a PMOS fir all Gate) brauch.
Mat der schneller Entwécklung vun der Hallefleedertechnologie, déi vum Moore-Gesetz beschriwwe gëtt, sinn d'Käschte fir d'Transistordichte ze verduebelen nëmme méi einfach ze handhaben an eventuell vernoléissegbar. Wéi Bell Labs awer dëst héichrisiko Spill ugefaangen huet, war d'Technologie fir d'Produktioun vu grousse CMOSen nach net bewisen an d'Käschte ware relativ héich.
Dëst huet Bell Labs net erschreckt. D'Firma huet sech op d'Expertise vun hire Campussen zu Holmdel, Murray Hill an Naperville, Illinois, gestäipt an en "Dream Team" vun Hallefleiteringenieuren zesummegestallt. D'Team huet de Condrey, de Steve Conn, e risege Stär am Chipdesign, de Victor Huang, en anere Mikroprozessordesigner, an Dosende vu Mataarbechter vun AT&T Bell Labs abegraff. Si hunn 1978 ugefaangen, en neie CMOS-Prozess ze beherrschen an e 32-Bit-Mikroprozessor vun Null un ze bauen.
Fänkt mat der Designarchitektur un
De Condrey war e fréiere IEEE Fellow a spéider Chief Technology Officer vun Intel. Den Architekturteam, deen hie geleet huet, war engagéiert fir e System ze bauen, deen den Unix-Betribssystem an d'C-Sprooch nativ ënnerstëtzt huet. Deemools waren souwuel Unix wéi och d'C-Sprooch nach an hire Kannerjoren, awer si sollten dominéieren. Fir déi extrem wäertvoll Späicherlimit vu Kilobyte (KB) vun där Zäit ze duerchbriechen, hunn si e komplexen Instruktiounssaz agefouert, deen manner Ausféierungsschrëtt erfuerdert huet a Aufgaben bannent engem Taktzyklus ofschléisse konnt.
Ingenieuren hunn och Chips entwéckelt, déi de Parallelbus VersaModule Eurocard (VME) ënnerstëtzen, deen verdeelt Rechenzäit erméiglecht a verschidde Knuet erlaabt, Daten parallel ze veraarbechten. VME-kompatibel Chips erméiglechen et och, datt se fir Echtzäitkontroll benotzt kënne ginn.
D'Team huet seng eege Versioun vun Unix geschriwwen a Echtzäitfunktiounen ginn, fir d'Kompatibilitéit mat industrieller Automatiséierung an ähnlechen Uwendungen ze garantéieren. D'Ingenieuren vu Bell Labs hunn och Domino-Logik erfonnt, déi d'Veraarbechtungsgeschwindegkeet erhéicht huet, andeems d'Verspéidungen a komplexe Logikgates reduzéiert goufen.
Zousätzlech Test- a Verifizéierungstechnike goufen entwéckelt an agefouert mam Bellmac-32 Modul, engem komplexe Multi-Chip Verifizéierungs- a Testprojet ënner der Leedung vum Jen-Hsun Huang, deen null oder bal null Defekter an der komplexer Chipfabrikatioun erreecht huet. Dëst war eng Première an der Welt vum Very Large Scale Integrated Circuit (VLSI). D'Ingenieuren vu Bell Labs hunn e systematesche Plang entwéckelt, d'Aarbecht vun hire Kollegen ëmmer erëm iwwerpréift a schliisslech eng nahtlos Zesummenaarbecht tëscht verschiddene Chipfamilljen erreecht, wat zu engem komplette Mikrocomputersystem gefouert huet.
Dann kënnt den usprochsvollsten Deel: déi tatsächlech Produktioun vum Chip.
„Zu där Zäit waren Technologien fir Layout, Tester an héichproduktiv Fabrikatioun ganz rar“, erënnert sech de Kang, deen spéider President vum Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) a Fellow vum IEEE gouf. Hie bemierkt, datt de Manktem u CAD-Tools fir d'Verifizéierung vum ganze Chip d'Team gezwongen huet, iwwerdimensionéiert Calcomp-Zeechnunge auszedrécken. Dës Schemae weisen, wéi Transistoren, Drot a Verbindungsleitungen an engem Chip arrangéiert solle ginn, fir déi gewënscht Leeschtung ze kréien. D'Team huet se um Buedem mat Klebeband zesummegesat, sou datt eng riseg quadratesch Zeechnung vu méi wéi 6 Meter Säit entstanen ass. De Kang a seng Kollegen hunn all Circuit mat faarwege Bläistëfter vun der Hand gezeechent a gesicht no futtise Verbindungen an iwwerlappenden oder falsch behandelten Verbindungsleitungen.
Wéi den Design fäerdeg war, stoung d'Team virun enger weiderer Erausfuerderung: d'Produktioun. D'Chips goufen an der Western Electric Fabréck zu Allentown, Pennsylvania, produzéiert, awer de Kang erënnert sech drun, datt d'Ausbezuelungsquote (de Prozentsaz vun de Chips um Wafer, déi d'Performance- a Qualitéitsnormen entspriechen) ganz niddreg war.
Fir dëst ze léisen, sinn de Kang a seng Kollegen all Dag vun New Jersey an d'Fabréck gefuer, hunn d'Ärmelen opgerullt an alles gemaach, wat néideg war, dorënner d'Biedem ze feigen an d'Testausrüstung ze kalibréieren, fir Kameraderie opzebauen an jiddereen dovun ze iwwerzeegen, datt dat komplexst Produkt, dat d'Fabréck jee probéiert hat ze produzéieren, tatsächlech do hiergestallt ka ginn.
„De Prozess vum Teambuilding ass reibungslos verlaf“, sot de Kang. „No e puer Méint konnt Western Electric héichqualitativ Chips a Quantitéiten produzéieren, déi d'Nofro iwwerschratt hunn.“
Déi éischt Versioun vum Bellmac-32 gouf 1980 erausbruecht, awer si huet den Erwaardungen net gerecht. Seng Leeschtungszielfrequenz war nëmmen 2 MHz, net 4 MHz. D'Ingenieuren hunn entdeckt, datt déi modern Takeda Riken Testausrüstung, déi si deemools benotzt hunn, fehlerhaft war, well d'Transmissiounsleitungseffekter tëscht der Sond an dem Testkapp ongenau Miessunge verursaacht hunn. Si hunn zesumme mam Takeda Riken Team eng Korrekturtabell entwéckelt fir d'Miessfeeler ze korrigéieren.
Déi zweet Generatioun vu Bellmac-Chips haten Taktfrequenz vu méi wéi 6,2 MHz, heiansdo souguer bis zu 9 MHz. Dëst gouf deemools als zimlech séier ugesinn. Den 16-Bit Intel 8088 Prozessor, deen IBM 1981 a sengem éischte PC erausbruecht huet, hat eng Taktfrequenz vu just 4,77 MHz.
Firwat Bellmac-32 net'net Mainstream ginn
Trotz hirem Verspriechen huet d'Bellmac-32 Technologie keng breet kommerziell Akzeptanz fonnt. Laut dem Condrey huet AT&T Enn vun den 1980er Joren ugefaangen, sech den Ausrüstungshersteller NCR unzekucken an huet sech spéider op Acquisitioune konzentréiert, wat bedeit huet, datt d'Firma sech entscheet huet, verschidde Chip-Produktlinnen z'ënnerstëtzen. Zu deem Zäitpunkt hat den Afloss vu Bellmac-32 ugefaangen ze wuessen.
„Virun Bellmac-32 huet NMOS de Maart dominéiert“, sot de Condry. „Awer CMOS huet d'Landschaft geännert, well et sech als e méi effiziente Wee erwisen huet, et an der Fabréck ëmzesetzen.“
Mat der Zäit huet dës Erkenntnis d'Halbleiterindustrie nei geformt. CMOS géif d'Basis fir modern Mikroprozessoren ginn, déi déi digital Revolutioun an Apparater wéi Desktopcomputer a Smartphones ugedriwwen hunn.
Dat këhnt Experiment vu Bell Labs – mat engem net getesteten Fabrikatiounsprozess a mat enger ganzer Generatioun vu Chiparchitektur – war e Meilesteen an der Geschicht vun der Technologie.
Wéi de Professer Kang et ausdréckt: „Mir ware virun allem wat méiglech war. Mir sinn net nëmmen engem bestehenden Wee gefollegt, mir hunn en neie Wee agaangen.“ De Professer Huang, deen spéider stellvertriedende Direkter vum Singapore Institute of Microelectronics gouf an och en IEEE Fellow ass, füügt bäi: „Dëst huet net nëmmen d'Chiparchitektur an den Design abegraff, mä och d'Verifizéierung vu grousse Chips – mat CAD, awer ouni déi haiteg digital Simulatiounsinstrumenter oder souguer Breadboards (eng Standardmethod fir den Design vum Schaltkrees vun engem elektronesche System mat Chips ze kontrolléieren, ier d'Schaltkreeskomponenten permanent matenee verbonne sinn).“
De Condry, de Kang an den Huang denken mat Freed un déi Zäit zeréck a drécken hir Bewonnerung fir d'Fäegkeeten an d'Engagement vun de ville Mataarbechter vun AT&T aus, deenen hir Efforte d'Bellmac-32 Chipfamill méiglech gemaach hunn.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 19. Mee 2025