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約71年前，被譽(yù)為“21世紀(jì)最偉大發(fā)明”的晶體管誕生，這項(xiàng)發(fā)明涉及科學(xué)和技術(shù)、團(tuán)體和社會(huì)之間的微妙關(guān)系。一起來(lái)回顧改變了計(jì)算乃至數(shù)字世界的偉大芯片，并講述它們背后的人和故事。 1947年12月23日，第一個(gè)基于鍺半導(dǎo)體的具有放大功能的點(diǎn)接觸式晶體管面世，標(biāo)志著現(xiàn)代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的誕生和信息時(shí)代正式開(kāi)啟。  點(diǎn)接觸式晶體管：把間距為50 μm的兩個(gè)金電極壓在鍺半導(dǎo)體上，微小的電信號(hào)由一個(gè)金電極 (發(fā)射極) 進(jìn)入鍺半導(dǎo)體 (基極) 并被顯著放大，然后通過(guò)另一個(gè)金電極 (集電極) 輸出，這個(gè)器件在1kHz的增益為4.5。來(lái)源：貝爾實(shí)驗(yàn)室 在晶體管誕生之前，放大電信號(hào)主要是通過(guò)電子管 (真空三極管)，但由于制作困難、體積大、耗能高且使用壽命短，人們一直希望能夠用固態(tài)器件來(lái)替換它。 1945 年，貝爾實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始對(duì)包括硅和鍺在內(nèi)的幾種新材料進(jìn)行研究，探索其潛在應(yīng)用前景。一個(gè)專(zhuān)門(mén)的“半導(dǎo)體小組”成立了，威廉·肖克利 (William Shockley) 擔(dān)任組長(zhǎng)，成員包括約翰·巴丁 (John Bardeen) 和沃爾特·布拉頓 (Walter Brattain)。 在經(jīng)過(guò)多次失敗之后，他們終于在71年前的今天，實(shí)現(xiàn)了第一個(gè)半導(dǎo)體晶體管，也就是上文所述的基于鍺半導(dǎo)體的具有放大功能的點(diǎn)接觸式晶體管。肖克利、巴丁和布拉頓也因此獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。  巴丁 (左)、布拉頓 (右) 和肖克利因?yàn)榫w管的發(fā)明，共同獲得了1956年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 從實(shí)用的角度看，點(diǎn)接觸式晶體管的產(chǎn)量非常有限，不能算是商業(yè)上的成功；但它的發(fā)明意義重大，巴丁、布拉頓和肖克利也因此獲得了1956年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 晶體管被譽(yù)為“20世紀(jì)最偉大的發(fā)明”，它的出現(xiàn)為集成電路、微處理器以及計(jì)算機(jī)內(nèi)存的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)。 20世紀(jì)五六十年代，肖克利在推動(dòng)晶體管商業(yè)化的同時(shí)，造就了如今加州電子工業(yè)密布的硅谷地區(qū)。晶體管發(fā)明的歷史非常復(fù)雜，牽扯到科學(xué)和技術(shù)、團(tuán)體和社會(huì)之間的微妙關(guān)系。 現(xiàn)如今，從播放音樂(lè)、合成語(yǔ)音、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、數(shù)碼攝影、GPS定位到傳輸和處理互聯(lián)網(wǎng)上的海量數(shù)據(jù)，我們的日常生活中芯片已經(jīng)成為不可或缺的產(chǎn)品。 這其中，有一些芯片直接或間接地為改變世界的一些產(chǎn)品賦能，影響了整個(gè)計(jì)算世界。 就在晶體管誕生71周年的今天，讓我們一起來(lái)回顧這些偉大的芯片，并講述它們背后的人和故事。以下內(nèi)容來(lái)自 IEEE Spectrum 2018年最新的“芯片名人堂” (Chip Hall of Fame)。 仙童半導(dǎo)體 μA741 運(yùn)算放大器（1968）  Fairchild Semiconductor μA741 Op-Amp 該芯片成為了模擬放大器集成電路事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。該芯片目前仍在生產(chǎn)，在電子產(chǎn)品中隨處可見(jiàn)。
運(yùn)算放大器就像模擬設(shè)計(jì)界的切片面包。你可以用它們夾上任何東西，并且都能得到滿意的結(jié)果。設(shè)計(jì)者使用它們來(lái)制作音頻或視頻的前置放大器，電壓比較器，精密整流器，以及其他許多日常電子系統(tǒng)中重要的子系統(tǒng)。 1963年，26歲的工程師 Robert Widlar 在仙童半導(dǎo)體公司（Fairchild Semiconductor）設(shè)計(jì)了第一個(gè)單塊集成運(yùn)算放大器電路，即 μA702。當(dāng)時(shí)它的售價(jià)是300美元。Widlar 隨后對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)出 μA709，并獲得了巨大的商業(yè)成功。據(jù)說(shuō)，Widlar 因此要求加薪，但沒(méi)有得到滿足，于是離開(kāi)了仙童半導(dǎo)體。美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司（現(xiàn)在是德州儀器的一部分）如獲至寶，迅速挖來(lái)了 Widlar。Widlar 后來(lái)幫助國(guó)家半導(dǎo)體建立了模擬IC設(shè)計(jì)部門(mén)。1967年，Widlar 為國(guó)家半導(dǎo)體公司研發(fā)出一個(gè)更好的運(yùn)算放大器，即 LM101，其中一個(gè)版本（LM101A-N）現(xiàn)在仍在生產(chǎn)。 雖然仙童半導(dǎo)體的領(lǐng)導(dǎo)們對(duì) Widlar 突然發(fā)起的競(jìng)爭(zhēng)感到焦頭爛額，但在仙童的研發(fā)實(shí)驗(yàn)室，新加入的 David Fullagar 對(duì) LM101 進(jìn)行了仔細(xì)的檢查，發(fā)現(xiàn)這款芯片的設(shè)計(jì)雖然非常巧妙，但還是存在一些缺陷。其中最大的缺陷是，由于半導(dǎo)體質(zhì)量的變化，有些芯片在IC的輸入級(jí)，即所謂的前段，對(duì)噪聲過(guò)于敏感。 Fullagar 于是開(kāi)始了自己的設(shè)計(jì)。前端問(wèn)題的解決方案非常簡(jiǎn)單，F(xiàn)ullagar 為芯片增加了一對(duì)額外的晶體管。額外的電路使得放大更加平滑。 Fullagar 將他的設(shè)計(jì)交給仙童研發(fā)部門(mén)的老大，一位名叫戈登·摩爾 (Gordon Moore) 的人。摩爾將他的設(shè)計(jì)交給公司的商業(yè)部門(mén)。這枚新的芯片被命名為 μA741，后來(lái)成為運(yùn)算放大器的標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè) IC，以及后來(lái)仙童半導(dǎo)體的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手所創(chuàng)造的各種翻版型號(hào)，已經(jīng)賣(mài)出數(shù)百萬(wàn)個(gè)。 當(dāng)時(shí)初版的μA702價(jià)格是300美元，現(xiàn)在300美元大約可以買(mǎi)2000枚μA741芯片。 Intersil ICL8038 波形發(fā)生器（1983）  Intersil ICL8038 Waveform Generator Intersil的ICL8038波形發(fā)生器為消費(fèi)電子產(chǎn)品帶來(lái)了復(fù)雜的聲音
一個(gè)好的基本波形——隨時(shí)間變化的電壓——是構(gòu)建更復(fù)雜行為的原材料。Intersil的ICL8038 集成電路的設(shè)計(jì)是為了方便地獲得精確的波形，能夠同時(shí)產(chǎn)生正弦波、矩形波和鋸齒波等周期信號(hào)，只需要很少的外部元件。 最初，ICL8038 被嘲笑性能有限，而且具有表現(xiàn)不穩(wěn)定的傾向。確實(shí)，這個(gè)芯片有點(diǎn)不可靠。但共生是們很快學(xué)會(huì)了如何可靠地使用它，然后8038取得了重大的成功，最終銷(xiāo)售了數(shù)百萬(wàn)個(gè)，并被用在無(wú)數(shù)應(yīng)用程序中——包括“電話飛克”（phreaker）們?cè)?0世紀(jì)80年代使用的“藍(lán)盒子”（blue boxes）。 Intersil 公司在2002年停產(chǎn)了8083，但愛(ài)好者們至今仍在收集 ICL8038，用來(lái)自制函數(shù)發(fā)生器和模塊化模擬合成器。 微開(kāi)半導(dǎo)體MAS3507 MP3解碼器（1997）  Micronas Semiconductor MAS3507 MP3 Decoder 這個(gè)芯片開(kāi)啟了數(shù)字音樂(lè)革命
在 iPod 出現(xiàn)之前，是Diamond Rio PMP300。PMP300于1998年推出，幾乎立刻就火了，不過(guò)這一熱潮很快就消減了。不過(guò)，這個(gè)播放器有一件事很重要，就是它支持 MAS3507 MP3解碼芯片——一個(gè)基于RISC的數(shù)字信號(hào)處理器，具有為音頻壓縮和解壓縮優(yōu)化的指令集。 它的開(kāi)發(fā)者是Micronas（現(xiàn)在是TDK-Micronas），它讓Rio能夠?qū)⑹嗍赘枨鷫嚎s到其閃存中。對(duì)于今天的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)可能有點(diǎn)可笑，但在當(dāng)時(shí)相比便攜式CD播放器已經(jīng)足夠有競(jìng)爭(zhēng)力了。Rio以及它的后續(xù)產(chǎn)品為iPod鋪平了道路，現(xiàn)在你已經(jīng)能夠在口袋里裝上數(shù)千首歌曲。  Micronas 正如這個(gè) Micronas 的設(shè)計(jì)文件所顯示的，MAS3507是只為做好一件事設(shè)計(jì)的，即只能很好地解碼 MPEG Audio Layer III（即MP3）數(shù)據(jù)。 德州儀器TMC0281語(yǔ)音合成器（1978）  Texas Instruments TMC0281 Speech Synthesizer 這是世界上第一款語(yǔ)音合成芯片
如果沒(méi)有TMC0281，E.T.可能永遠(yuǎn)沒(méi)辦法“打電話回家”。因?yàn)?TMC0281 是世界上第一款單芯片語(yǔ)音合成器，是德州儀器的 Speak＆Spell 學(xué)習(xí)玩具的“心臟”（或者應(yīng)該說(shuō)是“嘴巴”）？ 在1982年的《E.T.外星人》電影中，外星人E.T.黑進(jìn)玩具中，搭建了一個(gè)星際通訊設(shè)備。 今天，我們已經(jīng)越來(lái)越習(xí)慣與消費(fèi)電子產(chǎn)品交談；TMC0281 是無(wú)處不在的合成語(yǔ)音世界的第一步。  外星人E.T.抱著一臺(tái)Speak＆Spell玩具 TMC0281于1978年發(fā)布，使用被稱(chēng)為線性預(yù)測(cè)編碼（linear predictive coding，LPC）的技術(shù)產(chǎn)生語(yǔ)音，所產(chǎn)生的聲音是一些嗡嗡聲、嘶嘶聲和爆裂聲的組合。對(duì)于“產(chǎn)生語(yǔ)音”這件被認(rèn)為是“不可能在集成電路中實(shí)現(xiàn)的”的事情，這是一個(gè)令人驚訝的解決方案。 TMC0281的變體型號(hào)被用于雅達(dá)利的街機(jī)游戲和克萊斯勒的K型車(chē)。2001年，德州儀器將它的語(yǔ)音合成芯片生產(chǎn)線賣(mài)給Sensory公司，Sensory在2007年底停產(chǎn)這個(gè)芯片。不過(guò)，在eBay上花50美元左右可以買(mǎi)到品相非常不錯(cuò)的 Speak＆Spell 玩具。 Tripath Technology 的 TA2020 音頻放大器（1998）  Tripath Technology TA2020 Audio Amplifier 這是一個(gè)固態(tài)、大功率的放大器，為便宜的設(shè)備帶來(lái)大音量
有些音響發(fā)燒友堅(jiān)持認(rèn)為真空管放大器能產(chǎn)生最好的聲音，而且永遠(yuǎn)是這樣。因此，當(dāng)音頻界出現(xiàn)一些聲音，稱(chēng)一個(gè)完全依賴(lài)半導(dǎo)體的放大器發(fā)出的聲音就像真空管放大器一樣圓潤(rùn)而且充滿活力時(shí)，引起了很大的反響。 這個(gè)放大器是由硅谷的一家公司Tripath Technology設(shè)計(jì)的D類(lèi)放大器。D類(lèi)放大器的工作原理是不直接放大輸入的模擬音頻信號(hào)，而是先將模擬音頻轉(zhuǎn)換為可用于開(kāi)啟或關(guān)閉功率晶體管的數(shù)字脈沖串。所得到的信號(hào)被轉(zhuǎn)換成具有較高振幅的模擬信號(hào)。 Tripath的訣竅是使用一個(gè)50兆赫茲的采樣系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)放大器。該公司表示，TA2020的性能更好，而且成本遠(yuǎn)低于任何類(lèi)似的固態(tài)放大器。為了在交易展覽上展示這款芯片，他們特意播放了電影《泰坦尼克號(hào)》的那首著名主題曲。 像大多數(shù)D類(lèi)放大器一樣，TA2020的能效非常高; 它不需要散熱器，并且可以使用緊湊的封裝。Tripath的低端，15瓦型號(hào)的TA2020售價(jià)為3美元，用于內(nèi)置揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)。索尼，夏普，東芝等的家庭影院，高端音響系統(tǒng)以及電視機(jī)都采用其他型號(hào)——最強(qiáng)大的擁有1000W的輸出。 后來(lái)，其他大型半導(dǎo)體公司迎頭趕上，創(chuàng)造出類(lèi)似的芯片，Tripath 漸漸被人遺忘。現(xiàn)在Sure Electronics和Audiophonics等公司仍提供基于TA2020及其姐妹芯片的音頻放大器套件和產(chǎn)品。 Amati通信公司的Overture ADSL芯片組（1994）  Amati Communications Overture ADSL Chip Set 這款通信芯片開(kāi)啟了寬帶上網(wǎng)時(shí)代
還記得ADL（數(shù)字用戶(hù)線路）出現(xiàn)時(shí)，你將可憐的每秒56.6k的調(diào)制調(diào)解器扔進(jìn)垃圾桶的場(chǎng)景嗎？好吧，幾年之后，隨著專(zhuān)用的基于光纖的寬帶網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，你又將ADL調(diào)制調(diào)解器扔進(jìn)了垃圾桶。但對(duì)于許多消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，DSL是高速互聯(lián)網(wǎng)所能做的第一個(gè)嘗試，尤其是作為音樂(lè)和電影的分發(fā)系統(tǒng)。這是一個(gè)偉大的過(guò)渡技術(shù)：只要用戶(hù)距離交換機(jī)不是很遠(yuǎn)，DSL都能將現(xiàn)有的常規(guī)音頻電話線轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚贁?shù)字連接。 這個(gè)寬帶革命的中心是從斯坦福大學(xué)出來(lái)的創(chuàng)業(yè)公司 Amati Communications。20世紀(jì)90年代，該公司提出一種稱(chēng)為離散多音（DMT）的DSL調(diào)制方法。該方法基本上是使一條電話線看起來(lái)像數(shù)百個(gè)子信道，并使用反向羅賓漢策略改進(jìn)傳輸?shù)姆绞健?/p> John M. Cioffi 是 Amati的共同創(chuàng)始人，現(xiàn)在是斯坦福大學(xué)工程教授，他說(shuō)：“比特被從最貧乏的信道搶走，然后被給到最富有的信道?！?DMT打敗了它的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，包括AT＆T等巨頭，成為DSL的全球標(biāo)準(zhǔn)。在20世紀(jì)90年代中期，Amati的DSL芯片組（一個(gè)模擬，兩個(gè)數(shù)字）售出了少量，但到2000年，每年的銷(xiāo)量已經(jīng)達(dá)到數(shù)百萬(wàn)組。在 21世紀(jì)初，年銷(xiāo)售量突破了1億組。德州儀器在1997年收購(gòu)了Amati。 西部數(shù)據(jù)的 WD1402A UART（1971）  Western Digital WD1402A UART 將處理器從低級(jí)的通訊任務(wù)中解放出來(lái)
戈登·貝爾（Gordon Bell）以在20世紀(jì)60年代在迪吉多公司（DEC）推出PDP系列小型計(jì)算機(jī)而聞名。這迎來(lái)了網(wǎng)絡(luò)和交互式計(jì)算機(jī)的時(shí)代，在20世紀(jì)70年代隨著個(gè)人電腦的出現(xiàn)而達(dá)到全盛。雖然小型計(jì)算機(jī)現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入歷史教科書(shū)，但貝爾還發(fā)明了一些雖然相對(duì)不那么知名但絕非不重要的技術(shù)，而且這些技術(shù)現(xiàn)在仍在世界各地被采用：通用異步收發(fā)傳輸器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），簡(jiǎn)稱(chēng)UART。 UART用于讓兩個(gè)數(shù)字設(shè)備通過(guò)串行接口一次發(fā)送一個(gè)比特進(jìn)行通信，而不會(huì)使設(shè)備的主處理器與細(xì)節(jié)干擾。 今天，我們可以使用更復(fù)雜的串行設(shè)置，例如無(wú)處不在的USB標(biāo)準(zhǔn)。但很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)，在諸如將調(diào)制調(diào)解器連接到PC之類(lèi)的使用中，UART都是統(tǒng)治性的方式。即便現(xiàn)在，簡(jiǎn)單的UART仍然有它的地位，尤其是作為與很多現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接的終極方式。 UART的發(fā)明是由于貝爾自己需要將一個(gè)電傳打印機(jī)（Teletype）連接到一個(gè)PDP-1，需要將并行信號(hào)轉(zhuǎn)換為串行信號(hào)。貝爾于是設(shè)計(jì)了一個(gè)使用大約50個(gè)獨(dú)立部件的電路。這個(gè)想法被證明是受歡迎的。當(dāng)時(shí)西部數(shù)據(jù)公司（Western Digital）是一家制造計(jì)算機(jī)芯片的小公司，它設(shè)計(jì)了單芯片版的UART。 西部數(shù)據(jù)的創(chuàng)始人 Al Phillips 仍記得當(dāng)時(shí)公司的工程副總裁向他展示準(zhǔn)備制作的 Rubylith 的設(shè)計(jì)圖時(shí)的場(chǎng)景。他說(shuō)：“我看了一會(huì)兒，發(fā)現(xiàn)一個(gè)斷開(kāi)的電路，副總裁都快抓狂了?！蔽鞑繑?shù)據(jù)在1971年左右發(fā)布WD1402A，其他版本也在隨后陸續(xù)發(fā)布。 IBM深藍(lán)2國(guó)際象棋芯片（1997） IBM Deep Blue 2 Chess Chip 深藍(lán)的邏輯芯片為AI對(duì)人類(lèi)的第一次重大勝利賦能
1997年，當(dāng)IBM的國(guó)際象棋計(jì)算機(jī)“深藍(lán)”（Deep Blue）擊敗世界冠軍 Garry Kasparov 時(shí)，人類(lèi)終于在計(jì)算機(jī)面前敗下陣來(lái)。深藍(lán)的每個(gè)芯片包含150萬(wàn)個(gè)晶體管，這些晶體管集成在專(zhuān)門(mén)的塊中，例如一個(gè)走子生成器（move-generator）的邏輯陣列，以及一些RAM和ROM。這些芯片一起的運(yùn)算速度是每秒2億步棋。深藍(lán)的策劃者許峰雄（Feng-hsiung Hsu），現(xiàn)在是微軟亞洲研究院高級(jí)研究院，他回憶說(shuō)，這些走子“給對(duì)手施加了非常大的心理壓力”。 自深藍(lán)勝利以來(lái)，人工智能在越來(lái)越多原本是人類(lèi)智能占上風(fēng)的游戲上擊敗了人類(lèi)，例如谷歌的AlphaGo分別在2016年和2017年擊敗了圍棋世界冠軍李世乭和柯潔。 Signetics NE555（1971） Signetics NE555 這款默默無(wú)名的芯片成為無(wú)數(shù)電路的瑞士軍刀
那是在1970年的夏天。芯片設(shè)計(jì)師Hans Camenzind當(dāng)時(shí)是硅谷半導(dǎo)體公司西格尼蒂克（Signetics）的顧問(wèn)。當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)下滑，他每年收入不足15000美元，而家里有賦閑的妻子和四個(gè)孩子。他真的迫切需要發(fā)明一些好賣(mài)的東西。 他真的做到了。而且，他的這一發(fā)明可以說(shuō)是史上最偉大的芯片之一。555定時(shí)器是一款易于使用的集成電路芯片，常被用于定時(shí)器和振蕩電路。由于其易用性、低廉的價(jià)格和良好的可靠性，這款芯片時(shí)至今日仍被廣泛應(yīng)用于廚房電器、玩具、宇宙飛船等數(shù)千種電子電路的設(shè)計(jì)中。 “它險(xiǎn)些沒(méi)能面世?！睅啄昵?Camenzind 在接受 IEEE Spectrum 訪問(wèn)時(shí)回憶道。Camenzind于2012年去世。 萌發(fā)555的點(diǎn)子時(shí)，Camenzind正在設(shè)計(jì)被稱(chēng)為“鎖相環(huán)路”（ phase-locked loop）的電路。只要對(duì)做一些修改，這個(gè)電路就能變成一個(gè)簡(jiǎn)單的定時(shí)器：觸發(fā)它后它能運(yùn)行特定的一段時(shí)間。這聽(tīng)起來(lái)很簡(jiǎn)單，當(dāng)時(shí)還沒(méi)有類(lèi)似這樣的東西。 最初，Signetics的工程部門(mén)反對(duì)這個(gè)想法。當(dāng)時(shí)公司已經(jīng)有可以組裝成定時(shí)器的組件銷(xiāo)售。555的命運(yùn)險(xiǎn)些就這樣結(jié)束了。但Camenzind堅(jiān)持他的idea。他去找Signetics的市場(chǎng)經(jīng)理 Art Fury。幸運(yùn)的是，F(xiàn)ury很喜歡這個(gè)idea。 Camenzind花了將近一年的時(shí)間測(cè)試模擬板原型，在紙上繪制電路元件，裁剪紅片覆蓋膜。Camenzind回憶說(shuō)：“這一切都是手工完成的，沒(méi)有使用電腦?！弊罱K的設(shè)計(jì)有23個(gè)晶體管，16個(gè)電阻器和2個(gè)二極管。 555定時(shí)器在1971年投入市場(chǎng)，引起了轟動(dòng)。1975年，Signetics被飛利浦半導(dǎo)體公司（現(xiàn)在的恩智浦半導(dǎo)體）收購(gòu)，據(jù)該公司說(shuō)，555的銷(xiāo)量已經(jīng)達(dá)到數(shù)十億枚。今天的工程師們?nèi)匀皇褂?55設(shè)計(jì)一些有用的電子模塊，或一些沒(méi)什么用處的小東西，例如“霹靂游俠”的戰(zhàn)車(chē)前燈。 賽靈思 XC2064 FPGA（1985） Xilinx XC2064 FPGA 事實(shí)已經(jīng)證明，可編程芯片擁有巨大的價(jià)值
早在20世紀(jì)80年代初，芯片設(shè)計(jì)者們一直試圖充分利用電路中的每一個(gè)晶體管的功效。后來(lái)Ross Freeman提出一個(gè)相當(dāng)激進(jìn)的想法。他設(shè)計(jì)了一個(gè)包含許多晶體管的芯片，這些晶體管組成松散的邏輯塊，其連接可以通過(guò)軟件進(jìn)行重新配置。其結(jié)果是有時(shí)候一部分晶體管不會(huì)被使用到，但是Freeman認(rèn)為摩爾定律最終會(huì)讓晶體管成本變得低廉，不再有人關(guān)心晶體管浪費(fèi)的問(wèn)題。他是對(duì)的。他把這個(gè)芯片命名為“現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列”（FPGA），并且為了推銷(xiāo)這個(gè)芯片，作為共同創(chuàng)始人創(chuàng)立了賽靈思公司（Xilinx）。 1985年，賽靈思公司的第一個(gè)產(chǎn)品XC2064面世時(shí)，員工們被賦予一個(gè)任務(wù)：使用XC2064的邏輯單元手工繪制一個(gè)示例電路，就像他們的客戶(hù)要做的那樣。賽靈思前首席技術(shù)官Bill Carter回憶起當(dāng)時(shí)他走近 CEO Bernie Vonderschmitt時(shí)，看到他“在繪制時(shí)遇到了一點(diǎn)困難”。 Carter 單純很高興幫到老板。他說(shuō)：“我們站在那兒，用紙和彩色鉛筆幫Bernie 繪制！” 如今，由賽靈思以及其他公司生產(chǎn)出售的FPGA被用于各種各樣的東西，在這里很難全部列舉。在例如軟件定義的無(wú)線電，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)中心路由器等等都有FPGA的應(yīng)用。 莫斯特克MK4096 4-Kilobit DRAM（1973） Mostek MK4096 4-Kilobit DRAM 當(dāng)需要用到大量RAM時(shí)，這款芯片的存儲(chǔ)架構(gòu)仍被廣泛使用
計(jì)算機(jī)在運(yùn)行程序時(shí)使用隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器（random access memory），簡(jiǎn)稱(chēng)RAM，作為其工作空間?，F(xiàn)在的RAM芯片有兩種特性：靜態(tài)RAM和動(dòng)態(tài)RAM，或簡(jiǎn)稱(chēng)SRAM和DRAM。只要計(jì)算機(jī)開(kāi)啟后，SRAM就保持內(nèi)容不變，但DRAM必須不斷更新。DRAM相對(duì)SRAM的優(yōu)點(diǎn)是每個(gè)存儲(chǔ)單元都很簡(jiǎn)單，這意味著可以將更多的數(shù)據(jù)打包到給定的空間中。今天大多數(shù)計(jì)算機(jī)都使用DRAM作為主存儲(chǔ)器。 第一款DRAM芯片是英特爾推出的。但Mostek的4KB DRAM芯片帶來(lái)了一個(gè)關(guān)鍵的創(chuàng)新，一種被稱(chēng)為地址復(fù)用（address multiplexing）的電路技術(shù)，由Mostek共同創(chuàng)始人Bob Proebsting發(fā)明。通常，芯片使用相同的引腳來(lái)訪問(wèn)內(nèi)存的行和列。這是通過(guò)依次發(fā)送行和列尋址信號(hào)實(shí)現(xiàn)的。因此，芯片不需要太多的引腳，同時(shí)由于內(nèi)存密度增加，制作成本降低。它只存在一點(diǎn)兼容性上的問(wèn)題。Mostek 的4096使用16針腳，而德州儀器，英特爾和摩托羅拉出品的內(nèi)存則有22針腳。 Mostek將未來(lái)壓在了這款芯片上。高管們開(kāi)始到處向客戶(hù)、合作伙伴、新聞媒體甚至自己的員工進(jìn)行宣傳。當(dāng)時(shí)剛被雇用的 Fred K Beckhusen 被安排對(duì)4096進(jìn)行測(cè)試。Beckhusen 回憶道，有天Proebsting和CEO LJ Sevin半夜2點(diǎn)來(lái)到他的夜班崗位進(jìn)行了一次研討會(huì)。 Beckhusen說(shuō)：“他們當(dāng)時(shí)大膽地預(yù)測(cè)，只需6個(gè)月，就不會(huì)有人關(guān)心22針腳的DRAM了?！彼麄兪菍?duì)的。4096和它的后續(xù)者成為了主流的DRAM，地址復(fù)用技術(shù)也成為了處理更大的內(nèi)存的標(biāo)準(zhǔn)方式。 東芝NAND閃存（1989） Toshiba NAND Flash Memory 閃存時(shí)代由此開(kāi)啟
當(dāng)東芝的一名工廠經(jīng)理舛岡富士雄（Fujio Masuoka）決定重新開(kāi)發(fā)半導(dǎo)體內(nèi)存時(shí)，閃存（flash memory）的發(fā)明傳奇也就此拉開(kāi)了序幕。不過(guò)我們過(guò)會(huì)兒再講閃存。首先，讓我們了解一點(diǎn)歷史。 在閃存出現(xiàn)之前，存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)的唯一方式是使用磁帶，軟盤(pán)或硬盤(pán)。許多公司都在努力設(shè)計(jì)固態(tài)的替代方案，但是當(dāng)時(shí)可以得到的選擇，例如EPROM（可擦可編程只讀存儲(chǔ)器，需要用紫外線照射來(lái)擦除數(shù)據(jù)）和EEPROM（多出的E代表“電”，不需要紫外線擦除）都無(wú)法低成本地存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)。 進(jìn)入東芝后，舛岡在1980年聘請(qǐng)了四名工程師共同進(jìn)行一個(gè)半秘密的項(xiàng)目，目的是研發(fā)一個(gè)可以存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，而且成本低廉的內(nèi)存芯片。他們的策略很簡(jiǎn)單?！拔覀冎乐灰w管的尺寸縮小，芯片的成本就會(huì)持續(xù)下降?！?舛岡說(shuō)道，他現(xiàn)在是Unisantis電子公司的首席技術(shù)官。 舛岡的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了EEPROM的一種變體，它的特征是一個(gè)存儲(chǔ)單元只包含單個(gè)晶體管。當(dāng)時(shí)，傳統(tǒng)的EEPROM每個(gè)存儲(chǔ)單元需要兩個(gè)晶體管。這是一個(gè)看似很小的改動(dòng)，但大大地降低了芯片的成本。 為了尋找一個(gè)吸引人的名字，他們根據(jù)芯片的超快速擦除功能而取名“閃”（flash）。你也許會(huì)認(rèn)為東芝很快就將這個(gè)發(fā)明投入生產(chǎn)，并且看著它帶來(lái)滾滾財(cái)富。錯(cuò)了。你們對(duì)這家龐大的公司如何利用它內(nèi)部的創(chuàng)新不夠了解。實(shí)際情況是，舛岡的老板對(duì)他說(shuō)，好了，忘掉這個(gè)發(fā)明吧。 當(dāng)然了，舛岡怎么可能忘記他的發(fā)明。在1984年，舛岡在舊金山的IEEE國(guó)際電子設(shè)備大會(huì)展示了他的閃存的設(shè)計(jì)圖紙。這促使英特爾公司開(kāi)始開(kāi)發(fā)基于“或非”（NOR）邏輯門(mén)類(lèi)型的閃存。1988年，英特爾發(fā)布了一款256KB的芯片，用于汽車(chē)、計(jì)算機(jī)以及其他大眾市場(chǎng)設(shè)備，為英特爾帶來(lái)了不俗的新業(yè)績(jī)。 最終，這促使東芝將舛岡的發(fā)明投入生產(chǎn)。舛岡的閃存芯片基于NAND技術(shù)，能夠提供更高的存儲(chǔ)密度，但被證明在制造工藝上更復(fù)雜。在1989年，東芝的第一款NADA閃存終于投入市場(chǎng)，并取得了成功。而且正如舛岡所預(yù)測(cè)的那樣，價(jià)格不斷下降。 20世紀(jì)90年代末，數(shù)碼攝影開(kāi)始采用閃存，使得閃存出現(xiàn)了爆發(fā)，東芝成為這個(gè)數(shù)十億美元市場(chǎng)中最大的玩家之一。但與此同時(shí)，舛岡與東芝其他高管的關(guān)系惡化，最終離開(kāi)了東芝。（后來(lái)舛岡以知識(shí)產(chǎn)權(quán)糾紛起訴東芝公司，并獲得了8700萬(wàn)日元的賠償。） 今天，NAND閃存已經(jīng)成為手機(jī)、照相機(jī)、音樂(lè)播放器等各種小設(shè)備，甚至航天探測(cè)器的關(guān)鍵部分，并且開(kāi)始取代硬盤(pán)成為筆記本和臺(tái)式電腦的首選存儲(chǔ)介質(zhì)。 柯達(dá)KAF-1300圖像傳感器（1986） Kodak KAF-1300 Image Sensor 將數(shù)字?jǐn)z影從實(shí)驗(yàn)室?guī)肷畹男酒?/strong>
現(xiàn)在的圖像傳感器非常小巧而且便宜，幾乎沒(méi)有手機(jī)是不帶內(nèi)置攝像頭的。這在在1991年科達(dá)公司發(fā)布柯達(dá)DCS 100數(shù)碼相機(jī)時(shí)可能很難想象得到。 DCS 100的成本高達(dá)25,000美元，光是外置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器就有5公斤重，而且用戶(hù)必須得隨身扛著。相機(jī)的電子部件裝在尼康F3的機(jī)身內(nèi)，包含一個(gè)令人印象深刻的硬件：一枚拇指大小的芯片，能夠以130萬(wàn)像素的分辨率捕獲圖像，足夠以5×7英寸的尺寸進(jìn)行沖洗。 該芯片首席設(shè)計(jì)師Eric Stevens說(shuō)：“在當(dāng)時(shí)，100萬(wàn)的像素已經(jīng)是夢(mèng)幻一般了。” 這個(gè)芯片是一個(gè)真正的兩相電荷耦合器件，是未來(lái)的CCD傳感器的基礎(chǔ)，啟動(dòng)了數(shù)字?jǐn)z影的革命。順帶一提，用KAF-1300拍攝的第一張照片是什么呢？“呃，”Stevens說(shuō)道，“我們把傳感器指向了實(shí)驗(yàn)室的墻?！?/p> 德州儀器數(shù)字微鏡器件（1987） Texas Instruments Digital Micromirror Device 將數(shù)字視頻帶入影院的發(fā)明
在1999年6月18日，Larry Hornbeck與妻子Laura約會(huì)。他們?cè)诩又莶嗫说囊患译娪霸河^看了電影《星球大戰(zhàn)I：魅影危機(jī)》。Hornbeck并不是絕地的粉絲。他們?nèi)ツ抢锸且驗(yàn)槟羌译娪霸河幸慌_(tái)真正的放映機(jī)。 這臺(tái)放映機(jī)的核心是Hornbeck在德州儀器研發(fā)的數(shù)字微鏡器件（DMD）芯片。DMD使用數(shù)萬(wàn)個(gè)鉸鏈?zhǔn)轿㈢R將光線引導(dǎo)通過(guò)放映機(jī)的投影鏡頭射出。電影屏幕上顯示了一行字：“第一部數(shù)字電影放映”。 現(xiàn)在，電影放映機(jī)都是使用這種數(shù)字黃處理技術(shù)（或稱(chēng)DLP），背投電視、投影儀、手機(jī)微型投影機(jī)等也都使用DLP芯片。為了獎(jiǎng)勵(lì)他的發(fā)明，Hornbeck于2015年被授予奧斯卡獎(jiǎng)。 新智元報(bào)道 來(lái)源：IEEE Spectrum |
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