??? 微芯片設(shè)計(jì)有時(shí)就如同我們的生活一樣，有時(shí)很小的東西會(huì)慢慢積累而變成一件很了不起的東西。設(shè)計(jì)一個(gè)巧妙的微電路，然后將它刻在一片硅上，你的一個(gè)小小的杰作就可能會(huì)引發(fā)一場(chǎng)科技革命。這一切曾經(jīng)發(fā)生在英特爾8088處理器上。MostekMK4096型4千比特動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)、德州儀器的TMS32010數(shù)字信號(hào)處理器也曾經(jīng)引發(fā)過(guò)科技革命。

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??? 在集成電路占統(tǒng)治地位的半個(gè)世紀(jì)里，許多杰出的微芯片在人們的難以置信中橫空出世，然而在這當(dāng)中，僅有一小部分成為它們中的佼佼者。它們的設(shè)計(jì)被證明是如此的先進(jìn)、如此的前衛(wèi)、如此的超前，以致于我們不得不創(chuàng)造出更多的技術(shù)詞匯來(lái)描述它們。我們甚至可以說(shuō)是它們?yōu)槲覀儙?lái)了讓生活變簡(jiǎn)潔的技術(shù)，沒(méi)有它們我們的生活將變得冗長(zhǎng)乏味。

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??? 我們?cè)诖藚R編了一份列有25款集成電路(IC)的名單。在由杰克·基爾比(JackKilby)和羅伯特·諾伊斯(RobertNoyce)(注：兩人為集成電路的發(fā)明者)建造的大廈中，我們認(rèn)為它們應(yīng)當(dāng)被冠以佼佼者的美譽(yù)。它們中的一部分成為了芯片發(fā)展史中不朽的豐碑。如西格尼蒂克公司的SigneticsNE555定時(shí)器。它們中的一部分則成為了教科書(shū)中的設(shè)計(jì)范例，如飛兆半導(dǎo)體公司的Fairchild741運(yùn)算放大器。它們中的一部分的銷(xiāo)售量達(dá)到了數(shù)十億，并仍然在繼續(xù)銷(xiāo)售，如微芯科技公司的PIC微控制器。它們中的極小一部分開(kāi)創(chuàng)出了全新的市場(chǎng)，如東芝的閃存。在它們當(dāng)中，至少有一個(gè)成為了通俗文化中令人討厭的東西。問(wèn)題：什么處理器能夠?yàn)槊绹?guó)動(dòng)畫(huà)連續(xù)劇《飛出個(gè)未來(lái)》(Futurama)中的又是酒鬼又是煙槍的壞機(jī)器人班德提供動(dòng)力。答案是：摩斯太克公司的MOSTechnology6502微處理器。

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??? 當(dāng)然，這份名單肯定會(huì)存在爭(zhēng)議。有些人可能會(huì)指責(zé)我們選擇隨意以及過(guò)于冗長(zhǎng)(這已經(jīng)不是第一次有人這么指責(zé)我們了)。為什么是英特爾的8088微處理器而不是4004(英特爾發(fā)布的首款微處理器)或8080(英特爾最著名的微處理器)呢?曾經(jīng)是許多航天飛機(jī)大腦，發(fā)熱量極低的軍用級(jí)RCA1802處理器又排在什么位置呢?

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??? 您應(yīng)當(dāng)在介紹中明白一件事情，那就是，作者、作者所信任消息人士以及《IEEESpectrum》雜志多名編輯進(jìn)行了數(shù)周的爭(zhēng)論后才編出了這份名單。我們并不準(zhǔn)備將每一款獲得了商業(yè)成功或取得了重大技術(shù)改良的微芯片都一一編入名單中。此外，那些雖然設(shè)計(jì)出色，但是只有五個(gè)設(shè)計(jì)它們的人員才記得的微芯片也不在我們的名單之列。我們只關(guān)注那些被證明是獨(dú)特的，令人著迷的而又使人驚嘆的微芯片。我們收入名單的各式各樣的微芯片既有大公司設(shè)計(jì)的也有小公司設(shè)計(jì)的，在這些公司中，有些擁有很長(zhǎng)的歷史，有些是最近新成立的。最重要的是，我們收集的是那些為許多人生活帶來(lái)影響的微芯片，這些微芯片是令人震驚的設(shè)備中的一部分，它們象征著技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)、令人感到欣喜。

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??? 對(duì)于每一款微芯片，我們都將會(huì)用設(shè)計(jì)它們的工程師和執(zhí)行人員的介紹來(lái)說(shuō)明它們的設(shè)計(jì)經(jīng)歷，以及它們被創(chuàng)新的原因。由于我們不是《IEEE計(jì)算史記事》(IEEEAnnalsoftheHistoryofComputing)的工作人員，因此我們不會(huì)按年代順序、按類(lèi)型或重要性為這25款微芯片進(jìn)行排序。文章中我們只是以我們認(rèn)為的便于閱讀的順序隨意對(duì)這25款微芯片進(jìn)行了羅列。請(qǐng)注意文章中的25款微芯片的年代順序是混亂的。

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??? 此外，我們還詢(xún)問(wèn)了一些杰出技術(shù)專(zhuān)家關(guān)于他們心目中所喜愛(ài)的微芯片。我們甚至想知道在英特爾公司的創(chuàng)始人戈登·摩爾(GordonMoore)博士和臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司(TaiwanSemiconductorManufacturingCo.)董事長(zhǎng)張忠謀(MorrisChang)心目中哪些IC在具有特別的意義。

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??? 我們還想知道您的想法。您是不是為我們的名單中沒(méi)有您期待的那款微芯片而感到憤怒呢?那么請(qǐng)深吸幾口氣，泡杯菊花茶，然后加入到我們的討論中吧。

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??? 西格尼蒂克NE555定時(shí)器(1971)

??? 那是1970年夏季的事情了，它的設(shè)計(jì)者HansCamenzind甚至還能回憶起一兩件當(dāng)時(shí)關(guān)于中國(guó)餐館的事情。在加利福亞州的桑尼維爾的市區(qū)，公司有三間辦公室，Camenzind的辦公室?jiàn)A在兩間辦公室中間，面積很小。當(dāng)時(shí)，Camenzind是當(dāng)?shù)氐囊患野雽?dǎo)體公司――西格尼蒂克公司的顧問(wèn)。Camenzind當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)不寬裕，年薪不超過(guò)1.5萬(wàn)美元，家里還有妻子和四個(gè)孩子。Camenzind當(dāng)時(shí)真的迫切地需要發(fā)明出一件杰出的東西。

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??? 當(dāng)然他也是這么做的。事實(shí)上，這是一款歷史上最杰出的微芯片。555是一個(gè)簡(jiǎn)單的IC，可以作為定時(shí)器或振蕩器。這款微芯片成為了同類(lèi)產(chǎn)品中最暢銷(xiāo)的產(chǎn)品，很快就大規(guī)模的應(yīng)用于廚房用品、玩具、太空飛船以及成千上萬(wàn)的其它產(chǎn)品上。

??? 現(xiàn)年已經(jīng)75歲的Camenzind仍然在從事微芯片的設(shè)計(jì)工作，不過(guò)他的家已經(jīng)不再靠近中國(guó)餐館了。Camenzind回憶稱(chēng)：“當(dāng)時(shí)這個(gè)微芯片差一點(diǎn)就沒(méi)有成功?！?

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??? 在萌發(fā)設(shè)計(jì)555的想法的時(shí)候，Camenzind正在設(shè)計(jì)一種被稱(chēng)為鎖相環(huán)的系統(tǒng)。在經(jīng)過(guò)一些修改后，電路可以像一個(gè)簡(jiǎn)單的定時(shí)器那樣工作。你設(shè)定好時(shí)間，它就會(huì)在一個(gè)特定的時(shí)期內(nèi)運(yùn)行。聽(tīng)起來(lái)非常簡(jiǎn)單，但是做起來(lái)并非如此。

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??? 首先，西格尼蒂克公司的工程部門(mén)拒絕了一想法。因?yàn)楣井?dāng)時(shí)正在銷(xiāo)售一些部件，而客戶(hù)可以將這些部件用作定時(shí)器。這已經(jīng)為這一想法畫(huà)上了句號(hào)，不過(guò)Camenzind一直堅(jiān)持著自己的想法。他找到了西格尼蒂克公司的營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理ArtFury。Fury對(duì)這一想法十分欣賞。

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??? 為此，Camenzind花了近一年的時(shí)間測(cè)試電路試驗(yàn)板原型，并在紙上反復(fù)劃電路，裁剪Rubylith遮蔽膜。Camenzind稱(chēng)：“當(dāng)時(shí)全是手工制作的，沒(méi)有電腦?！彼詈蟮脑O(shè)計(jì)擁有23個(gè)晶體管、16個(gè)電阻器和2個(gè)二極管。

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??? 555在1971年投入市場(chǎng)，當(dāng)時(shí)在市場(chǎng)上引起了轟動(dòng)。西格尼蒂克公司在1975年被飛利浦半導(dǎo)體公司收購(gòu)，也就是現(xiàn)在的恩智浦半導(dǎo)體。555銷(xiāo)售量達(dá)到了數(shù)十億部。目前工程師仍然在使用555設(shè)計(jì)一些有用的模塊和一些用處不大的東西，比如為汽車(chē)進(jìn)氣格柵設(shè)計(jì)電影《霹靂游俠》風(fēng)格的車(chē)燈。

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??? 德州儀器的TMC0281語(yǔ)音合成器(1978)

??? 如果沒(méi)有TMC0281，E.T.可能還永遠(yuǎn)無(wú)法“給家里打電話(huà)”。這是因?yàn)門(mén)MC0281是首款單芯片語(yǔ)音合成器，它也是德州儀器推出的“說(shuō)和拼”(Speak&Spell)學(xué)習(xí)玩具的“心”(我們是不是應(yīng)該說(shuō)是“嘴”呢?)。在史蒂芬·斯皮爾伯格的電影中，外星人用它搭建了自己的行星間發(fā)報(bào)機(jī)(電影中，E.T.還用一衣架、一個(gè)咖啡罐和一把圓鋸)。

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??? TMC0281使用了一種稱(chēng)為線(xiàn)性預(yù)測(cè)編碼的技術(shù)傳遞聲音，聲音聽(tīng)起來(lái)就像一連串的嗡嗡聲、嘶嘶聲和邦綁聲。當(dāng)年的四個(gè)工程師的GeneA.Frantz目前還在德州儀器。他稱(chēng)，這一令人驚訝的解決方案被認(rèn)為“不可能通過(guò)集成電路完成”。微芯片的改進(jìn)型被用在了Atari街機(jī)游戲和克萊斯勒K-cars中。在2001年，德州儀器將語(yǔ)音合成芯片產(chǎn)線(xiàn)賣(mài)給了Sensory公司，后者在2007年晚些時(shí)候中止了該產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)。如果你需要打一個(gè)長(zhǎng)距離或很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)距離的電話(huà)，你可以在易趣上花上大約50美元買(mǎi)一個(gè)仍處于良好狀態(tài)的“說(shuō)和拼”玩具來(lái)滿(mǎn)足你的需求。

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??? 摩斯太克公司的MOSTechnology6502微處理器(1975)

??? 當(dāng)一個(gè)滿(mǎn)臉橫肉的怪人將這個(gè)微芯片裝在電腦上，并啟動(dòng)電腦時(shí)，整個(gè)宇宙都震驚了。這個(gè)怪人就是蘋(píng)果公司創(chuàng)始人之一——斯蒂芬·沃茲尼克，那臺(tái)電腦就是AppleI，處理器用的是由摩斯太克公司研發(fā)的8位微處理器6502。這一處理器同時(shí)也是AppleII、theCommodorePET、BBCMicro等經(jīng)典電腦以及諸如任天堂和Atari等游戲系統(tǒng)的大腦。該處理器的設(shè)計(jì)者之一ChuckPeddle回憶稱(chēng)，他們是在1975年的一個(gè)貿(mào)易展示會(huì)上推出這款處理器的。他稱(chēng)：“我們用芯片裝滿(mǎn)了兩個(gè)玻璃。我和我的妻子就坐在那里賣(mài)這些芯片?！?502微處理器終于脫穎而出，其原因是，6502的速度并不比它的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手快多少，但是它的價(jià)格便宜，每部售價(jià)為25美元，而英特爾的8080和摩托羅拉的6800售價(jià)大約在200美元。

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??? 與Peddle一起設(shè)計(jì)6502的BillMensch稱(chēng)，突破之處在于將一個(gè)最小限度的指令組與制作程序結(jié)合在了一起，它的產(chǎn)量是其它競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品的10倍。6502迫使處理器價(jià)格下降，為個(gè)人電腦革命起了推波助瀾的作用。如今一些嵌入式系統(tǒng)仍在使用這些芯片。更大的興趣可能是在《飛出個(gè)未來(lái)》中，6502是墮落的機(jī)器人班德的大腦，這一信息出現(xiàn)在1999年的劇情中。

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??? 在《班德大腦的真象》一文中，《飛出個(gè)未來(lái)》的電影監(jiān)制人和主要作者DavidX.Cohen將解釋他為什么將6502選作班德的大腦。

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??? 德州儀器的TMS32010數(shù)字信號(hào)處理器(1983)

??? 作為美國(guó)的一個(gè)大州德克薩斯州給我們留下了許多深刻的印象，如“十加侖”帽、炸雞排、胡椒博士飲料，以及TMS32010數(shù)字信號(hào)處理器，不過(guò)相比較前面提到的幾件特產(chǎn)而言TMS32010數(shù)字信號(hào)處理器可能名聲要略遜一些。雖然由德州儀器的研發(fā)的TMS32010并不是首款DSP(首款DSP是西部電氣公司在1980年推出的DSP-1)，但是它卻是速度最快的一款。TMS32010可以在200毫微秒內(nèi)進(jìn)行乘法運(yùn)算，這一成績(jī)這工程師們都興奮不已。此外，它還可以執(zhí)行來(lái)自快速片上(on-chip)ROM和慢速片外(off-chip)RAM的指令。而與之競(jìng)爭(zhēng)的產(chǎn)品只有DSP功能。DSP設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的成員WandaGass目前仍然在德州儀器，他表示：“這一優(yōu)勢(shì)使得為T(mén)MS32010進(jìn)行程序開(kāi)發(fā)變得更具靈活性，這就像為微控制器和微處理器進(jìn)行程序開(kāi)發(fā)一樣?！盩MS32010每部售價(jià)為500美元，在第一年這款產(chǎn)品都銷(xiāo)售了1000部。隨后銷(xiāo)售量開(kāi)始猛漲，如今DSP已經(jīng)廣泛用于調(diào)制解調(diào)器、醫(yī)療設(shè)備和軍用系統(tǒng)中。哦，TMS32010還有一個(gè)應(yīng)用，那就是用在了一個(gè)可愛(ài)的洋娃娃身上，這個(gè)洋娃娃可以唱歌和說(shuō)話(huà)。TMS32010是大型DSP家族中的首位。未來(lái)DSP家族中還將會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大，這可是德州儀器的財(cái)富。

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??? 微芯科技公司的PIC16C84微控制器(1993)

??? 在上世紀(jì)九十年代早期，8位微控制器領(lǐng)域由摩托羅拉一家公司獨(dú)占。隨后一家小的連名字都不起眼的競(jìng)爭(zhēng)者現(xiàn)出了，這就是微芯科技公司。微芯科技公司研發(fā)出了PIC16C84，該產(chǎn)品整合了一種名為EEPROM的存儲(chǔ)器。在擦除時(shí)，PIC16C84微控制器并不像它的前輩那樣需求紫外線(xiàn)擦除器。該芯片的主要設(shè)計(jì)師RodDrake現(xiàn)在為微芯科技公司的董事。他稱(chēng)：“現(xiàn)在用戶(hù)可以在飛行中改變他們的編碼了?！备舻氖?，這款芯片的成本低于5美元，僅有目前其它替代產(chǎn)品成本的四分之一。這些替代產(chǎn)品主要來(lái)自摩托羅拉公司。16C84已經(jīng)被使用在智能卡、遠(yuǎn)程控制、無(wú)線(xiàn)汽車(chē)鑰匙中。16C84成為了微控制器領(lǐng)域的開(kāi)端，而微芯科技公司也成為了《財(cái)富500》排行榜中的電子工業(yè)超級(jí)明星。目前16C84已經(jīng)銷(xiāo)售了60億部，其中一部分被用在了工業(yè)控制器、無(wú)人飛行器、數(shù)字驗(yàn)孕測(cè)試、芯片控制煙火、LED珠寶飾物和名為T(mén)urdAlert的化糞池監(jiān)視器上。

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??? 飛兆半導(dǎo)體公司的μA741運(yùn)算放大器(1968)

??? 運(yùn)算放大器都是一些設(shè)計(jì)相似的硅板。你總是在使用它們中的一些。在幾乎所有的事情中你都可以用到它們，它們也會(huì)漂亮的完成一些任務(wù)。設(shè)計(jì)者們用它們制作音頻和視頻的前置放大器、電壓比較器、精度校正器、以及許多的其它系統(tǒng)，這些都是日常電子用品的一部分。

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??? 在1963年，26歲的工程師RobertWidlar在飛兆半導(dǎo)體公司設(shè)計(jì)出了首款單片電路的運(yùn)算放大器IC――μA702。當(dāng)時(shí)每部售價(jià)為300美元。隨后，Widlar通過(guò)改進(jìn)設(shè)計(jì)出了μA709，成本也隨之削減到了70美元，這使得該款產(chǎn)品獲得了巨大的商業(yè)成功。故事到了這里，事業(yè)如日中天的Widlar要求升職。在要求沒(méi)有得到滿(mǎn)足后，Widlar辭職了。國(guó)家半導(dǎo)體公司如獲致寶，迅速就雇用了Widlar。在國(guó)家半導(dǎo)體公司，Widlar幫助建立了相似的IC設(shè)計(jì)部門(mén)。在1967年，Widlar為國(guó)家半導(dǎo)體公司研發(fā)出了更好的運(yùn)算放大器，LM101。

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??? 盡管對(duì)于突然出現(xiàn)的競(jìng)爭(zhēng)，飛兆半導(dǎo)體公司管理人員變得焦頭爛額，但是在公司的研發(fā)實(shí)驗(yàn)室里，新加入的DavidFullagar對(duì)LM101進(jìn)行了仔細(xì)的研究。很快，F(xiàn)ullagar發(fā)現(xiàn)雖然LM101的設(shè)計(jì)非常巧妙，但是還是存在許多缺點(diǎn)。為了避免特定的頻率失真，工程師不得不將一個(gè)外部電容與芯片聯(lián)接。此外，由于半導(dǎo)體的質(zhì)量有波動(dòng)，導(dǎo)致IC的輸入級(jí)，也就是所謂的前端使得一些芯片對(duì)噪音十分敏感。

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??? 他稱(chēng)：“前端看起來(lái)有些臨時(shí)湊合的感覺(jué)。”

??? Fullagar著手開(kāi)始自己的設(shè)計(jì)。他拓展了半導(dǎo)體當(dāng)時(shí)的制造程序限制，在芯片中整合了一個(gè)30皮法電容。現(xiàn)在如何改良前端呢?解決方案非常的簡(jiǎn)單，增加了一對(duì)額外的晶體管?！霸诋?dāng)時(shí)，我并不知道如何解決這一問(wèn)題，我開(kāi)車(chē)去了一趟塔霍湖。”額外的電路使得放大更加平滑，從芯片到芯片變得十分穩(wěn)定。

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??? Fullagar帶著自己設(shè)計(jì)找到了飛兆半導(dǎo)體公司研發(fā)總監(jiān)GordonMoore。Moore隨后將這一設(shè)計(jì)送到了公司的商業(yè)部門(mén)。新的芯片μA741成為了運(yùn)算放大器的標(biāo)準(zhǔn)。IC和由飛兆半導(dǎo)體公司競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手研發(fā)的類(lèi)似產(chǎn)品已經(jīng)銷(xiāo)售了數(shù)百萬(wàn)部。以702每部售價(jià)300美元的價(jià)格你在今天可以買(mǎi)數(shù)千個(gè)741芯片。

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??? Intersil公司的ICL8038波形發(fā)生器(大約1983*)

??? 批評(píng)家一直嘲笑ICL8038性能有限和運(yùn)行不規(guī)律等毛病。這一正統(tǒng)、直角、三角、鋸齒和脈沖波形發(fā)生器確定有點(diǎn)不可靠。但是工程師們很快就找到了如何可靠使用這一芯片的方法，隨后8038取得了重大成功，最終8038銷(xiāo)售了數(shù)百萬(wàn)部，并且在不盡其數(shù)的應(yīng)用程序中找到了自己的應(yīng)用方式，如著名的Moog音樂(lè)合成器，以及盜用電路線(xiàn)路者在上世紀(jì)八十年代擊敗電話(huà)公司的“藍(lán)盒”等等。8038是如此的熱銷(xiāo)，以致于Intersil公司出版了一份名為《你一直想知道的關(guān)于ICL8038的方方面面》的資料。有這樣一個(gè)問(wèn)題：“為什么連接銷(xiāo)7至8能夠獲得最佳的溫度性能?”Intersil公司在2002年放棄了8038。但是發(fā)燒友至今仍然在收集ICL8038，以自己制造發(fā)生器和泰勒明電子琴。

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??? *目前Intersil公司公共關(guān)系部和公司中最后接觸過(guò)ICL8038的工程師們都不清楚精確ICL8038的數(shù)據(jù)。你知道嗎?

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