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独家盘点:25款震撼世界的微芯片(二)

2009-05-06
作者:来源:CNW.com.cn

  IBM深蓝2号象棋芯片(1997)

    在棋盘的一边是1.5公斤重的人脑。在另一边则是480象棋芯片。在1997年,人类终于输给了电脑。当时IBM的象棋电脑深蓝击败了当时的世界冠军加里·卡斯帕罗夫。深蓝的每枚芯片由150万枚晶体管以特殊的方式被排列,一些RAM和ROM也是如此。这些芯片每秒可以计算200亿步棋。在比赛中,人来帮助深蓝决定,卡斯帕罗夫称它们“不像电脑”。深蓝的设计者,现在微软任职的Feng-hsiungHsu回忆称:“他们流露出了很大的心理压力。”

 

    全美达Crusoe处理器(2000)

    大功率都伴随有巨大的散热片、较短的电池使用时间、以及疯狂的电力消耗。因此,全美达的目标是设计一款低功率处理器,让英特尔和AMD处理器相形见绌。他们的计划是,软件能够将x86指令翻译成Crusoe自己的机器代码,这些更高水平的平行将节省时间和电能。Crusoe被称为是自集成电路以来最伟大的发明,至少暂时是这样的。《IEEESpectrum》杂志2000年5月刊封面上用的标题是“工程奇才研发出黄金处理器”。全美达的共同创始人,目前在英特尔任职的DavidDitzel称:“Crusoe和他的继承者Efficeon证明动态二进制译码在商业上是可行的。”他称,不幸的是,在低功率电脑市场出现前,这些芯片已经出现了数年。最终尽管全美达没能兑现他们的诺言,但是它们迫使英特尔和AMD降低功耗。

 

    德州仪器数字微镜芯片(1987)

    在1999年6月18日,LarryHornbeck与妻子Laura进行一个约会。他们在加州布尔班克的一个电影院看了电影《星球大战前传一:魅影危机》。Hornbeck并不是Jedi的影迷。原因是那里有一台真正的放映机。这台放映机使用了Hornbeck在德州仪器研发的芯片――数字微镜芯片。这个芯片使用了数万个铰链在一起的精微镜子以将光线通过放映机镜头射出。Hornbeck称:“这场放映是一个主要电影的首次数字化展示。”现在在数千家剧院里,电影放映机都在使用这种由德州仪器研发的数字光处理技术或称之为DLP。这一技术还被使用在了背投电视上和办公室投影仪上。Hornbeck称:“先生们,这一效果是由微镜创造的。

 

    英特尔8088微处理器(1979)

    没有有一种芯片能够将英特尔带入财富500的榜单中呢?英特尔会说有,那就是8088。这是一款16位的CPU,IBM当时把它作为自己独特PC产线的CPU,随后8088统治了桌面电脑市场。

 

    在命运的旋涡中,这款基于著名x86架构的处理器并没有带有“86”。8088只是在英特尔的首款16位CPU8086的基础上做了轻微改动。在英特尔工程师StephenMorse推出它后,8088被称为“8086阉割过的版本。”由于新的芯片的主要创新并不是在名称上,它的创新在于8088以16位字处理数据,但是它使用的是8位的外部数据总路线。

 

    在8086设计接近完成时,英特尔管理人员一直对8088项目严格保密。8086项目的主要工程师PeterA.Stoll也参与了8088的一些设计工作。他称:“管理层甚至不想拖延8086一天,他们怕告诉我们他们已经在脑子里对8088进行了修改会影响8086的完成时间。一天的任务迫使我们要解决以往要花三天时间才能解决的微码漏洞。”

 

    在首个8086被推出后,也就是在英特尔将8086展品和文件运往位于以色列的一个设计部门后,两名工程师RafiRetter和DanyStar决定将处理器改为8位总线。

 

    英特尔的RobertNoyce和TedHoff1981年在为《IEEEMicro》杂志写的一篇文章中称,这一修改被证明是英特尔最成功的一个决定。相比较而言,集成了29000个晶体管的8088需要的晶体管数据减少,相比8086价格更加便宜,在提供了更快的处理速度的同时与8位的硬件完全兼容,可以平稳变换至16位处理器。

 

    首款使用8088的PC是IBM的5150。这款PC当时售价为3000美元。如今全球所有的带有CPU的PC都可以将8088视为老祖宗。这对一款阉割过的芯片,这并不坏。

 

    微开(Micronas)半导体公司的MAS3507MP3解码器(1997)

    在iPod之前,曾经出现过DiamondRioPMP300。PMP300在1998年被推出,一经推立即出现热卖。但是它的凋谢速度比MilliVanilli还快。不过,这款播放器有一个引人注目的特点是使用了MAS3507MP3解码芯片。这是一款基于RISC的数字信号处理器,其带有可优化音频压缩和解压缩的指令组。由微开半导体公司研发的MAS3507MP3解码芯片可以让Rio将数首歌装入自己的闪存中,今天看来有点滑稽,但是当时这足以与便携式CD播放器进行竞争。呵呵,是不是很有趣呢?Rio和它的继承者为iPod铺平了道路。现在你可以装数千首歌,甚至你可以将MilliVanilli的所有的相册和音乐视频装进你的口袋里。

 

    莫斯泰克公司MK40964千比特DRAM(1973)

    莫斯泰克公司并不是首家推出DRAM的公司,英特尔也曾经推出过。但是莫斯泰克的4千比特DRAM芯片却带有一项重要的创新,被称为地址多路复用技术的电路设计。这一技术是由莫斯泰克的共同创始人BobProebsting所设计的。基本上,通过多路寻址信号,该款芯片可使用相同的针脚访问内存的行和列。这使得在内存密度增加后,芯片也不需要更多的针脚,这样一来可以降低成本。这里会有轻微的兼容性问题。4096使用的是16针,而德州仪器、英特尔和摩托罗拉制造的内存是22针。在DRAM史上,这一最大规模对峙之后是什么呢?

 

    莫斯泰克将自己的未来押在了芯片上,它的管理人员开始对客户、合作伙伴、新闻媒体以及自己的雇员进行游说。当时刚被雇用的FredK.Beckhusen被安排对4096设备进行测试。Beckhusen回忆称,当时Proebsting和首席执行官L.J.Sevin大约在凌晨2点来到他的夜班岗位上与他进行了探讨。Beckhusen称:“他们当时大胆的预测在六个月的时间内,将不再会有人听说或留意22针的DRAM。”他们是正确的。4096和它的继承者们逐渐成为了DRAM的主流。

 

    赛灵思公司XC2064FPGA(现场可编程门阵列)(1985)

    在上世纪八十年代早期,芯片设计者们一直试图发挥电路中每一个晶体管的功效。不过,RossFreeman对此却有一个相当激进的想法。他设计了一款满是晶体管的芯片,这些晶体管被松散的组织成逻辑单元。这些逻辑单元可被轮流配置或通过软件被重新配置。有时候,许多晶体管没有被使用。不过,Freeman相信摩尔定律将最终让晶体管真正便宜起来。他赌对了。为了销售被称为现场可编程门阵列也就是FPGA的芯片,Freeman与他人共同创办了赛灵思。该公司的第一款产品XC2064在1985年被推出,当时雇员被分派了一项任务:他们不得不手工绘制一个使用XC2064逻辑单元的范例电路,如同赛灵思的客户一样。赛灵思的前首席技术官BillCarter回忆首席执行官BernieVonderschmitt分派的任务时称:“他在作这一家庭作业时遇到了一些小困难”。Carter非常乐意帮助自己的老板。他称:“我们都在那里,手拿彩色铅笔在纸上做Bernie分派的任务。”今天,赛灵思和其他公司出售的FPGA被用在这份名单中的许多产品上。

 

    齐格洛公司Z80微处理器(1976)

    FedericoFaggin清楚的知道花在销售微处理器上的精力和资金。在英特尔期间,他为两款经典产品原始的4004和8080的设计做出过贡献。当他与前英特尔的同事RalphUngermann共同创办齐格洛时,他们决定开始着手设计一个更简单的芯片:单芯片微控制器。

 

    Faggin和Ungermann在加州的洛斯阿图斯市租了一间办公室,开始起草一个商业计划,并开始寻求资本。Faggin回忆称,他们当时在附近的一家名为Safeway超市吃午饭,午饭就是“卡门贝干酪和饼干”。

 

    工程师们很快就发现微处理器市场已经充满了大量设计优秀的芯片。即使他们的芯片比其他公司要出色,他们也只能获得微薄的利润,他们也只能继续吃干酪和饼干。齐格洛不得不把目光放在了食物链的更高层,可以说Z80微处理器项目就是这么诞生的。

 

    他们的目标是做的比8080更出色,并且可以与8080的软件完全兼容,以此吸引客户放弃英特尔。在数个月的时间里,Faggin、Ungermann和前英特尔工程师MasatoshiShima在桌子前每周工作80个小时来绘制Z80的电路。Faggin很快发现在设计微芯片时,虽然越小越漂亮,但是这将很伤害眼睛。

 

    他称:“到了最后,我不得不戴上了眼镜。我变成了近视眼了。”

 

    整个设计团队从1975年工作到了1976年。在1976的的3月份,他们完成了一个原型芯片。Z80与摩斯太克公司的6502是同一时代的产品。如同6502一样,他们的成功不仅仅是出现的设计,而且在于价格便宜(大约25美元)。将产品推向市场为他们带来了许多信心。最后还得了胃溃疡的Faggin称:“那是一个令人激动的时刻。”

 

    销售最终取得了成功。Z80用在了数千款产品上,其中包括OsborneI(便携电脑的鼻祖)、RadioShackTRS?80和MSX家用电脑上。此外,打印机、传真机影印机、调制解调器和卫星上也都有Z80的身影。齐格洛还将Z80用在了一些嵌入式系统中。在一个基本配置中,今天Z80价格为5.73美元,这个价格甚至比一个干酪和饼干午饭还便宜。

 

    Sun微系统SPARC处理器(1987)

    很多年前(大约在上世纪八十年代早期)当人们还在穿氖色腿部保温服看“达拉斯”时,微处理器的设计师会就可以寻求增加CPU指令的复杂性,以在每个计算周期内得到更多的计算。加州大学伯克利分校的团队一直都是反传统的先锋,他们的提法刚好相反,他们提出了简化指令组。他们认为,处理指令过快将使得在每个周期内的行为将更少。DavidPatterson领导的伯克利团队提出了RISC,也就是精简指令集计算机。

 

    作为一个纯理念研究,RISC听起来很具吸引力。但是它可行吗?Sun微系统将赌注押在了这上面。1984年,Sun工程师中的一个小团队开始研发被称为SPARC的32位RISC处理器(即可扩展性处理架构)。Sun打算将这一芯片用在一个新工作站产品线上。SPARC项目的顾问Patterson回忆称:“有一天当时的首席执行官ScottMcNealy再现在了SPARC的研发实验室里。他说SPARC可以将公司每年5亿美元的收入提升至每年数十亿美元。”

 

    当时研发遇到了很大的压力,许多公司外部人士对Sun能否取得成功表示出怀疑。更糟糕的是Sun的营销团队有一个可怕的认知:SPARC正在由好转坏。为此,研发团队不得不发誓不向其他人员甚至是Sun内部人员透露消息,以免得向竞争对手MIPSTechnologies泄露了消息。当时,MIPSTechnologies也在探索RISC概念。

 

    当时领导SPARC设计现任IBM研究员的RobertGarner回忆称,首个最低版本的SPARC由20000门阵列处理器组成,其中甚至没有乘/除指令。每秒1000万个指令,这比当时的复杂指令集计算机(CISC)处理器要快三倍。

 

    Sun决定将SPARC用在高利润的工作站和未来即将出现的服务器中。第一款基于SPARC的产品在1987年被推出,为Sun-4系列工作站。这一产品很就占领了市场,并帮助公司突破了10亿美元营收的大关。这一切正如当初McNealy所预测的那样。

 

    TripathTechnologyTA2020音频放大器(1998)

    在高保真音响爱好者中有一部分人坚持基于真空管的放大器可以产生最好的声音,并将一直坚持下去。所以当一些音频协会宣布由来自硅谷的公司TripathTechnology设计的固态D级放大器能够传送如真空管放大器一样圆润和振响的声音时,就显得异常了不起。Tripath的设计是使用5000万赫兹取样系统来驱动放大器。Tripath称,TA2020的性能优异,并且价格低于任何一款同级固态放大器。为了在交易会上展示这款产品,Tripath的创始人AdyaTripathi称:“我们特意播放了一首《泰坦尼克号》中的浪漫插曲。”与多数D级放大器相比,2020的功效很高,由于不需要散热片可以使用紧凑外观。Tripath的低端15瓦版本的TA2020售价为3美元,可以用在外置音箱和迷你耳机中。

 

    AmatiCommunications的ADSL芯片(1994)

    还记得在DSL出现后,你将吱吱作响的56.6k调制解调器扔进垃圾箱的场景吗?你和全球宽带用户中三分之二的使用DSL的人应当感谢AmatiCommunications。在上世纪九十年代,一个名为离散多音频,也就是DMT的DSL调制方式出现了。它的基本原理是将一个电话线看成是一个由数百个子通道,通过颠倒过来的罗宾汉战略来提高传输。Amati的共同创始人,现在斯坦福大学担任工程教授的JohnM.Cioffi称:“比特被最穷的通道所抢劫并被分给最富的通道。”DMT击败了许多解决方案成为了DSL的全球标准,其中包括电信巨头AT&T的方案。在九十年代中期,Amati的DSL芯片组(一个模拟,两个数字)的销量一般。但是到了2000年,销售量猛增到了数百万。在2000早些时候,一年的芯片组销售量超过了1亿。在1997年,德州仪器收购了Amati。

 

    摩托罗拉MC68000微处理器(1979)

    由于摩托罗拉在16位微处理器中处于下风,所以他们决定在类型上进行赶超。混合的16-位/32-位MC68000拥有68000个晶体管,这一数量是英特尔8086的两倍。MC68000还有内部的32位寄存器,不过由于32位的总线会让这款产品价格有些偏高。所以68000使用了24位地址和16位数据线。68000可能是用铅笔在纸上设计出来的最后一款重要处理器。68000的逻辑单元设计者NickTredennick称:“我让减少了尺寸的流程图、执行单元资源、解码器和控制逻辑拷贝轮流在项目成员中传阅。”拷贝非常小,并且难以阅读。为此,Tredennick的眼睛不好的同事找到了一个看清拷贝的办法。Tredennick回忆称:“一天我进入我的办公室发现一个信用卡大小的流程图拷贝放在了我的桌上。”早期的Macintosh电脑、Amiga和AtariST都使用68000。大量的销量来自在激光打印机、街机游戏机和工业控制器的内嵌应用程序。IBM使用68000作为自己PC产品线的芯片。由于68000在一些方面还存在着不足,因此IBM也在使用着英特尔的8088芯片。正如一位观察家所言,摩托罗拉的兴盛,使得微软和英特尔两家联手垄断形成的Wintel体系变成了Winola体系。


    Chips&Technologies的AT芯片组(1985)

    在1984年,当IBM推出了80286AT产线的PC机时,IBM已经明显成为了桌面电脑的赢家,IBM也打算继续维持自己的统治地位。不过,这些蓝色巨人的计划却被一家位于加州圣何塞的名为Chips&Technologies的小公司所打败。C&T研发了五个芯片,这些芯片能够复制AT主板的功能,其可以使用大约100个芯片。为了确定这些芯片组能够与IBMPC兼容,C&T工程师们发现只需要做一件事就行了。芯片的主要设计者RaviBhatnagar目前是圣何塞Altierre公司副总裁。他称:“我们没有为此伤脑筋,我们只是打了数周的游戏通过娱乐任务进行测试。”C&T的芯片使得诸如台湾宏基等制造商可以生产出更便宜的PC机,并向IBM发起PC兼容机的入侵行动。英特尔在1997年收购了C&T。

 

    东芝NAND闪存(1989)

    当东芝工厂管理员藤尾增冈决定自己重新发明半导体存储器时,闪存的发明传奇也就此打开了序幕。这个我们马上就会有印象。

 

    在闪存出现之前,我们用于存储大量的数据不得不利用磁带、软盘和硬盘。许多公司在努力设计出一种固态代替方案。但是诸如EPROM(需要紫外线擦除器来擦除数据)和EEPROM等方案并不能有效的存储大量数据。

 

    在1980年,藤尾增冈招聘了四名工程师启动了一个半秘密的项目以研发一个存储芯片,实现存储大量数据,并且让用户可以买得起。他们的战备非常简单。目前担任东京UnisantisElectronics首席技术官的藤尾增冈称:“我们知道只要晶体管在尺寸上降下了了,那么芯片的成本也将会下降。”

 

    藤尾增冈的团队推出了一款EEPROM的改良产品,记忆单元由一单个晶体管组成。在当时,常规的EEPROM每个记忆单元需要两个晶体管。这个小小的不同对价格带来了巨大的影响。

 

    为了起一个便于记住的名字,他们将这个芯片称为“flash”,这个名字也是因为芯片的超快擦除能力。现在,你会认为东芝会迅速将这一发明投入生产,并看着这一发明为公司带来的滚滚财富,这里你可能不清楚大公司的内部研发情况。当这一发现成功后,藤尾增冈的老板告诉他,好了,忘掉这个发明吧。

 

    当然,藤尾增冈不会忘掉这个发明。在1984年,藤尾增冈带着他的存储市场图纸参加了在旧金山召开的IEEE国际电子设备大会。这提醒英特尔开始研发基于“非或”逻辑门的闪存。在1988年,英特尔推出了一款256K芯片,这款芯片能够用于汽车、电脑和其他设备之中。这为英特尔带来了一个崭新的业务。

 

    这促使东芝决定将藤尾增冈的发明进行营销。藤尾增冈的闪存芯片基于NAND技术,这一技术可以提供更高容量的存储,并且被证明更容易制造。在1989年,最终取得了成功,当时东芝的首款NAND闪存投入市场。事实正如藤尾增冈所预测的那样,价格出现了下降。

 

    在上世纪九十年代末期,数码摄影推出了闪存的应用。东芝也因此成为了这一价值达数十亿美元市场中的最大参与者。与此同时,藤尾增冈与东芝中的其他管理人员的关系恶化,最终,藤尾增冈辞职离开了东芝。

 

    现在NAND闪存已经成为了手机、照相机和音乐播放器中重要的设备。

 

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