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芯片名人堂:这27款曾影响整个计算世界

2018-05-25 09:19
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对大多数人来说,微芯片是一些长着小小的金属针、标着看似随机的字母或数字的字符串的黑盒子。但是对那些懂的人来说,有些芯片就像名人一样站在红毯上。有许多这样的集成电路直接或间接地为改变世界的产品赋能,从而得到荣耀,也有一些芯片对整个计算环境造成了长期的影响。也有一些,它们的雄心壮志失败后成为警世的故事。

为了纪念这些伟大的芯片,并讲述它们背后的人和故事,IEEE Spectrum 制作了这个“芯片名人堂”(Chip Hall of Fame)。登堂的是7类共27枚影响了整个计算世界的芯片。

这份名单中的第一类多数来自 IEEE Spectrum 2009年的一个专题“25 Microchips That Shook The World”,由 Brian Santo 撰写,现在它增加了自那之后的出现的一些重要的芯片。当然,这份名单肯定存在争议,比如读者可能会质疑为什么英特尔的8088微处理器入选,而不是4004(英特尔推出的第一款微处理器)或者8080(英特尔最著名的微处理器)?需要稍作说明的是,这份名单是作者、作者所信任的来源,以及 IEEE Spectrum 的多名编辑经过数周的争论之后得出的。它并不只关注那些获得巨大商业成功或取得了重大技术进步的芯片,它关注的是那些被证明十分独特,令人着迷,令人惊叹的微芯片。最重要的是,这份榜单搜集了深刻地影响了许多人的生活的芯片——它们是许多改变世界的电子设备的重要部分,象征着技术的发展趋势。

类别:

放大器 & 音频(Amplifiers & Audio)

接口(Interfacing)

逻辑(Logic)

记忆 & 存储(Memory & Storage)

MEM & 传感器(MEMs & Sensors)

处理器(Processors)

无线(Wireless)

1/ 仙童半导体μA741 运算放大器(1968)

Fairchild Semiconductor μA741 Op-Amp

该芯片成为了模拟放大器集成电路事实上的标准。该芯片目前仍在生产,在电子产品中随处可见。

制造商:仙童半导体

类别:放大器 & 音频

年代:1968

运算放大器就像模拟设计界的切片面包。你可以用它们夹上任何东西,并且都能得到满意的结果。设计者使用它们来制作音频或视频的前置放大器,电压比较器,精密整流器,以及其他许多日常电子系统中重要的子系统。

1963年,26岁的工程师 Robert Widlar 在仙童半导体公司(Fairchild Semiconductor)设计了第一个单块集成运算放大器电路,即 μA702。当时它的售价是300美元。Widlar 随后对设计进行了改进,设计出 μA709,并获得了巨大的商业成功。据说,Widlar 因此要求加薪,但没有得到满足,于是离开了仙童半导体。美国国家半导体公司(现在是德州仪器的一部分)如获至宝,迅速挖来了 Widlar。Widlar 后来帮助国家半导体建立了模拟IC设计部门。1967年,Widlar 为国家半导体公司研发出一个更好的运算放大器,即 LM101,其中一个版本(LM101A-N)现在仍在生产。

虽然仙童半导体的领导们对 Widlar 突然发起的竞争感到焦头烂额,但在仙童的研发实验室,新加入的 David Fullagar 对 LM101 进行了仔细的检查,发现这款芯片的设计虽然非常巧妙,但还是存在一些缺陷。其中最大的缺陷是,由于半导体质量的变化,有些芯片在IC的输入级,即所谓的前段,对噪声过于敏感。

Fullagar 于是开始了自己的设计。前端问题的解决方案非常简单,Fullagar 为芯片增加了一对额外的晶体管。额外的电路使得放大更加平滑。

Fullagar 将他的设计交给仙童研发部门的老大,一位名叫戈登·摩尔(Gordon Moore)的人。摩尔将他的设计交给公司的商业部门。这枚新的芯片被命名为 μA741,后来成为运算放大器的标准。这个IC,以及后来仙童半导体的竞争对手所创造的各种翻版型号,已经卖出数百万个。当时初版的μA702价格是300美元,现在300美元大约可以买2000枚μA741芯片。

2/ Intersil ICL8038 波形发生器(1983)

Intersil ICL8038 Waveform Generator

Intersil的ICL8038波形发生器为消费电子产品带来了复杂的声音。

制造商: Intersil(英特矽尔)

类别: 放大器 & 音频

年代: 大约 1983

一个好的基本波形——随时间变化的电压——是构建更复杂行为的原材料。Intersil的ICL8038 集成电路的设计是为了方便地获得精确的波形,能够同时产生正弦波、矩形波和锯齿波等周期信号,只需要很少的外部元件。

最初,ICL8038 被嘲笑性能有限,而且具有表现不稳定的倾向。确实,这个芯片有点不可靠。但共生是们很快学会了如何可靠地使用它,然后8038取得了重大的成功,最终销售了数百万个,并被用在无数应用程序中——包括“电话飞克”(phreaker)们在20世纪80年代使用的“蓝盒子”(blue boxes)。

Intersil 公司在2002年停产了8083,但爱好者们至今仍在收集 ICL8038,用来自制函数发生器和模块化模拟合成器。

3/ 微开半导体MAS3507 MP3解码器(1997)

Micronas Semiconductor MAS3507 MP3 Decoder

这个芯片开启了数字音乐革命。

制造商: 微开(Micronas)半导体

类别: 放大器 & 音频

年代: 1997

在 iPod 出现之前,是Diamond Rio PMP300。PMP300于1998年推出,几乎立刻就火了,不过这一热潮很快就消减了。不过,这个播放器有一件事很重要,就是它支持 MAS3507 MP3解码芯片——一个基于RISC的数字信号处理器,具有为音频压缩和解压缩优化的指令集。它的开发者是Micronas(现在是TDK-Micronas),它让Rio能够将十多首歌曲压缩到其闪存中。对于今天的标准来说可能有点可笑,但在当时相比便携式CD播放器已经足够有竞争力了。Rio以及它的后续产品为iPod铺平了道路,现在你已经能够在口袋里装上数千首歌曲。

Micronas

正如这个 Micronas 的设计文件所显示的,MAS3507是只为做好一件事设计的,即只能很好地解码 MPEG Audio Layer III(即MP3)数据。

4/ 德州仪器TMC0281语音合成器(1978)

Texas Instruments TMC0281 Speech Synthesizer

这是世界上第一款语音合成芯片。

制造商: 德州仪器

类别: 放大器 & 音频

年代: 1978

如果没有TMC0281,E.T.可能永远没办法“打电话回家”。因为 TMC0281 是世界上第一款单芯片语音合成器,是德州仪器的Speak&Spell学习玩具的“心脏”(或者应该说是“嘴巴”)? 在史蒂文·斯皮尔伯格(Steven Spielberg)1982年的《E.T.外星人》电影中,外星人E.T.黑进玩具中,搭建了一个星际通讯设备。(电影中,E.T.还使用了一个衣架,一个咖啡罐以及一把圆锯。)今天,我们已经越来越习惯与消费电子产品交谈;TMC0281 是无处不在的合成语音世界的第一步。

外星人E.T.抱着一台Speak&Spell玩具

TMC0281于1978年发布,使用被称为线性预测编码(linear predictive coding,LPC)的技术产生语音,所产生的声音是一些嗡嗡声、嘶嘶声和爆裂声的组合。对于“产生语音”这件被认为是“不可能在集成电路中实现的”的事情,这是一个令人惊讶的解决方案。TMC0281的变体型号被用于雅达利的街机游戏和克莱斯勒的K型车。2001年,德州仪器将它的语音合成芯片生产线卖给Sensory公司,Sensory在2007年底停产这个芯片。不过,在eBay上花50美元左右可以买到品相非常不错的 Speak&Spell 玩具。

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