Бу чипның барлыкка килүе чип эшләү юлын үзгәртте!
1970 еллар ахырында 8-битлы процессорлар ул вакытта иң алдынгы технология булып кала иде, һәм CMOS процесслары ярымүткәргечләр өлкәсендә тискәре хәлдә иде. AT&T Bell Labs инженерлары киләчәккә кыю адым ясадылар, чип җитештерүчәнлеге буенча көндәшләрдән өстенрәк булып, IBM һәм Intel компанияләрен узып китәргә тырышып, алдынгы 3,5 микронлы CMOS җитештерү процессларын инновацион 32-битлы процессор архитектуралары белән берләштерделәр.
Аларның уйлап табуы, Bellmac-32 микропроцессоры, 1971 елда чыгарылган Intel 4004 кебек элеккеге продуктларның коммерция уңышына ирешә алмаса да, аның йогынтысы бик зур булды. Бүгенге көндә барлык смартфоннардагы, ноутбуклардагы һәм планшетлардагы чиплар диярлек Bellmac-32 тарафыннан башлангыч итеп куелган өстәмә металл-оксид ярымүткәргеч (CMOS) принципларына нигезләнә.
1980 нче еллар якынлаша иде, һәм AT&T үзен үзгәртергә тырыша иде. Дистә еллар дәвамында "Әни кыңгырау" кушаматлы телекоммуникация гиганты Америка Кушма Штатларында тавышлы элемтә бизнесында өстенлек итте, һәм аның бүлендек компаниясе Western Electric Америка йортларында һәм офисларында гадәти телефоннарның барысын да диярлек җитештерде. АКШ федераль хөкүмәте AT&T бизнесын монополиягә каршы көрәш нигезендә таркатырга чакырды, ләкин AT&T компьютер өлкәсенә керү мөмкинлеген күрде.
Компьютер компанияләре базарда инде яхшы урнашып киткәнлектән, AT&T компаниясенә аларны куып җитү авыр булды; аның стратегиясе - сикерү, ә Bellmac-32 аның трамплины иде.
Bellmac-32 чип гаиләсе IEEE Milestone премиясе белән бүләкләнде. Ачылу тантаналары быел Нью-Джерси штатының Мюррей Хилл шәһәрендәге Nokia Bell Labs кампусында һәм Калифорния штатының Маунтин-Вью шәһәрендәге Компьютер тарихы музеенда узачак.
УНИКАЛЬ ЧИП
AT&T җитәкчеләре 8-битлы чипларның сәнәгать стандартына иярү урынына, Bell Labs инженерларына революцион продукт эшләргә тәкъдим иттеләр: бер такт циклында 32 бит мәгълүмат күчерә алырлык беренче коммерция микропроцессоры. Моның өчен яңа чип кына түгел, ә яңа архитектура да кирәк иде - ул телекоммуникация коммутациясен эшкәртә ала һәм киләчәк исәпләү системаларының нигезе булып хезмәт итә ала.
"Без тизрәк чип кына төземибез", - диде Bell Labs компаниясенең Нью-Джерси штатындагы Холмдел шәһәрендәге архитектура төркемен җитәкләүче Майкл Кондри. "Без тавыш һәм исәпләүне хуплый алырлык чип эшләргә тырышабыз."
Ул вакытта CMOS технологиясе NMOS һәм PMOS конструкцияләренә өметле, ләкин куркыныч альтернатива буларак каралды. NMOS чиплары тулысынча N-типтагы транзисторларга таянды, алар тиз, ләкин энергияне күп кулланалар иде, ә PMOS чиплары уңай зарядлы тишекләр хәрәкәтенә таянды, бу бик әкрен иде. CMOS тизлекне арттыра торган һәм энергияне экономияли торган гибрид конструкция кулланды. CMOS өстенлекләре шулкадәр җәлеп итүчән иде ки, сәнәгать тиздән икеләтә күбрәк транзистор (һәр капка өчен NMOS һәм PMOS) таләп итсә дә, моның файдасы барлыгын аңлады.
Мур законы белән сурәтләнгән ярымүткәргеч технологияләренең тиз үсеше белән транзистор тыгызлыгын икеләтә арттыру бәясе идарә ителә торган һәм ахыр чиктә әһәмиятсез булып китте. Ләкин, Bell Labs бу югары куркынычлы уенга керешкәч, зур күләмле CMOS җитештерү технологиясе расланмаган иде һәм бәясе чагыштырмача югары иде.
Бу Bell Labs компаниясен куркытмады. Компания Холмдел, Мюррей Хилл һәм Нейпервилл, Иллинойс штатындагы кампусларының тәҗрибәсенә таянып, ярымүткәргеч инженерлардан торган "хыял командасын" туплады. Команда составында Кондри, чип дизайнында йолдыз булып күренгән Стив Конн, тагын бер микропроцессор дизайнеры Виктор Хуан һәм AT&T Bell Labs компаниясеннән дистәләгән хезмәткәр бар иде. Алар 1978 елда яңа CMOS процессын үзләштерә башладылар һәм нульдән 32 битлы микропроцессор төзи башладылар.
Дизайн архитектурасыннан башлагыз
Кондри элек IEEE стипендиаты булган, соңрак Intel компаниясенең баш технологик директоры булып эшләгән. Ул җитәкчелегендәге архитектура командасы Unix операцион системасын һәм C телен табигый рәвештә хуплый торган система төзүгә багышланган иде. Ул вакытта Unix та, C теле дә әле башлангыч чорда иде, ләкин өстенлек итәргә тиеш иде. Ул вакыттагы бик кыйммәтле килобайт (КБ) хәтер чиген узу өчен, алар азрак башкару адымнарын таләп итә торган һәм бер такт циклы эчендә бурычларны башкара ала торган катлаулы күрсәтмәләр җыелмасын тәкъдим иттеләр.
Инженерлар шулай ук VersaModule Eurocard (VME) параллель шинасына ярдәм итә торган чиплар эшләделәр, бу таратылган исәпләүләрне мөмкин итә һәм берничә төенгә мәгълүматларны параллель рәвештә эшкәртү мөмкинлеге бирә. VME белән туры килә торган чиплар аларны реаль вакыт режимында идарә итү өчен дә кулланырга мөмкинлек бирә.
Команда Unixның үз версиясен язды һәм аңа сәнәгать автоматизациясе һәм охшаш кушымталар белән туры килүчәнлекне тәэмин итү өчен реаль вакыт режимындагы мөмкинлекләр бирде. Bell Labs инженерлары шулай ук домино логикасын уйлап таптылар, ул катлаулы логика капкаларындагы тоткарлыкларны киметү аша эшкәртү тизлеген арттырды.
Өстәмә сынау һәм тикшерү ысуллары эшләнгән һәм кертелгән Bellmac-32 модуле белән, Джен-Хсун Хуан җитәкчелегендәге катлаулы күп чиплы тикшерү һәм сынау проекты белән, катлаулы чип җитештерүдә нуль яки нульгә якын кимчелекләргә ирешкән. Бу бик зур күләмле интеграль микросхема (VLSI) сынау дөньясында беренче тапкыр булды. Bell Labs инженерлары системалы план төзеделәр, хезмәттәшләренең эшен кат-кат тикшерделәр һәм, ниһаять, күп чип гаиләләре арасында өзлексез хезмәттәшлеккә ирештеләр, бу тулы микрокомпьютер системасына китерелде.
Аннан соң иң катлаулы өлеш килә: чипны чынлыкта җитештерү.
"Ул вакытта макетлаштыру, сынау һәм югары җитештерү технологияләре бик аз иде", - дип искә ала Канг, ул соңрак Корея Алдынгы Фән һәм Технология Институты (KAIST) президенты һәм IEEE әгъзасы булды. Ул тулы чип тикшерү өчен CAD коралларының булмавы команданы зур Calcomp рәсемнәрен бастырып чыгарырга мәҗбүр иткәнен билгеләп үтә. Бу схемалар транзисторларның, чыбыкларның һәм тоташтыру җайланмаларының теләгән нәтиҗәне бирү өчен чип эчендә ничек урнаштырылырга тиешлеген күрсәтә. Команда аларны идәнгә тасма белән җыеп, бер ягында 6 метрдан артык зур квадрат рәсем ясаган. Канг һәм аның хезмәттәшләре һәр схеманы төсле карандашлар белән кулдан ясаганнар, өзелгән тоташуларны һәм капланган яки дөрес эшкәртелмәгән тоташу җайланмаларын эзләгәннәр.
Физик проект тәмамлангач, команда тагын бер авырлык белән очрашты: җитештерү. Чиплар Пенсильвания штатының Аллентаун шәһәрендәге Western Electric заводында җитештерелде, ләкин Канг чыгыш күрсәткече (пластинадагы чипларның җитештерүчәнлек һәм сыйфат стандартларына туры килү проценты) бик түбән булуын искә ала.
Бу мәсьәләне хәл итү өчен, Канг һәм аның хезмәттәшләре көн саен Нью-Джерсидан заводка машина белән бардылар, җиңнәрен сызып, дуслык урнаштыру һәм завод җитештерергә тырышкан иң катлаулы продуктны чыннан да шунда җитештереп була дип һәркемне ышандыру өчен идәннәрне себерү һәм сынау җиһазларын калибрлау кебек кирәкле бар нәрсәне дә эшләделәр.
«Команда төзү процессы шома барды», - диде Канг. «Берничә айдан соң Western Electric компаниясе югары сыйфатлы чипларны сораудан да артып киткән күләмдә җитештерә алды».
Bellmac-32нең беренче версиясе 1980 елда чыгарылган, ләкин ул өметләрне акламаган. Аның максатчан ешлыгы 4 МГц түгел, ә нибары 2 МГц булган. Инженерлар ул вакытта кулланган иң заманча Takeda Riken сынау җиһазларының җитешсез булуын ачыкладылар, зонд белән сынау башы арасындагы тапшыру линиясе эффектлары төгәл булмаган үлчәүләргә китерә иде. Алар Takeda Riken командасы белән берлектә үлчәү хаталарын төзәтү өчен төзәтү таблицасын эшләделәр.
Икенче буын Bellmac чипларының такт ешлыгы 6,2 МГц тан артып китә, кайвакыт 9 МГцка кадәр җитә. Бу ул вакытта шактый тиз дип санала иде. IBM 1981 елда үзенең беренче ПКсында чыгарган 16-битлы Intel 8088 процессорының такт ешлыгы нибары 4,77 МГц иде.
Ни өчен Bellmac-32 эшләмәде'төп агымга әйләнми
Беллмац-32 технологиясе, вәгъдә ителгән булса да, киң коммерция кулланылышын тапмады. Кондри сүзләренчә, AT&T 1980 еллар ахырында җиһазлар җитештерүче NCR компаниясенә игътибар итә башлаган һәм соңрак сатып алуларга күчкән, бу компаниянең төрле чип продукт линияләрен хуплауны сайлавын аңлата. Ул вакытка Bellmac-32 йогынтысы үсә башлаган иде.
"Bellmac-32гә кадәр NMOS базарда өстенлек итә иде", - диде Кондри. "Ләкин CMOS ландшафтны үзгәртте, чөнки ул аны заводта куллануның нәтиҗәлерәк ысулы булып чыкты."
Вакыт узу белән бу аңлау ярымүткәргечләр сәнәгатен үзгәртте. CMOS заманча микропроцессорлар өчен нигез булып, өстәл компьютерлары һәм смартфоннар кебек җайланмаларда цифрлы революциягә этәргеч бирде.
Bell Labs компаниясенең кыю эксперименты - сыналмаган җитештерү процессын кулланып һәм чип архитектурасының тулы бер буынын үз эченә алып - технология тарихында мөһим этап булды.
Профессор Канг әйткәнчә: "Без мөмкин булганның алгы сафында идек. Без булган юлдан гына бармадык, ә яңа сукмак ачтык." Соңрак Сингапур Микроэлектроника институты директоры урынбасары булган һәм шулай ук IEEE әгъзасы булган профессор Хуан өстәп куя: "Бу чип архитектурасын һәм дизайнын гына түгел, ә зур күләмле чип тикшерүен дә үз эченә алды - CAD кулланып, ләкин бүгенге цифрлы симуляция кораллары яки хәтта икмәг такталары булмаганда (электрон системаның схема проектын схема компонентлары даими рәвештә бер-берсенә тоташканчы чиплар ярдәмендә тикшерүнең стандарт ысулы)."
Кондри, Кан һәм Хуан шул вакытларны яратып искә алалар һәм Bellmac-32 чип гаиләсен булдыру мөмкинлеген биргән күп санлы AT&T хезмәткәрләренең осталыгына һәм фидакарьлегенә соклануларын белдерәләр.
Бастырылган вакыты: 2025 елның 19 мае