1971年11 月 15 日，英特爾在《電子新聞》的廣告中公開推出了第一款商用單芯片微處理器英特爾 4004 。五十年后，我們來看看它的繼承者——以及 4004 如何與現(xiàn)代英特爾強者相抗衡。

　　首款商用單片微處理器

　　1969 年，一家名為Busicom的日本計算器制造商聘請英特爾為 Busicom 設計計算器芯片。英特爾設計了一種由四個集成電路 （IC） 組成的芯片組（稱為MCS- 4——“微型計算機系統(tǒng)”的縮寫），這個處理器極大地簡化了計算器的內部設計。在提供解決方案的過程中，英特爾開發(fā)并商業(yè)化了世界上第一個單芯片微處理器英特爾 4004。它還設計了三種支持芯片：4001、4002 和 4003。其中，4002 是僅 具有40 字節(jié)的 RAM 存儲。

　　Intel 4004于 1971 年中期作為Busicom 141-PF計算器的一部分首次推出。在與 Busicom 重新談判合同后，英特爾可以自由地將 MCS-4 芯片組出售給其他人。英特爾通過在 1971 年 11 月 15 日的《電子新聞》（當時是著名的行業(yè)雜志）上刊登廣告，將英特爾 4004 推向了通用市場。

　　11971 年 11 月 15 日英特爾 4004 的原始廣告

　　最初的 4004 廣告宣告了“集成電子的新時代”——這個罕見的廣告文案并不夸張。廣告的插圖顯示四個 MCS-4 芯片在計算機旁的一對人身上若隱若現(xiàn)，文字大膽地宣稱：“芯片上的微可編程計算機！”

　　在 Intel 4004 之前，計算機中央處理器 （“CPU”）通常是一個或幾個裝有 IC 和分立電子元件的電路板。由于英特爾的創(chuàng)新，所有這些電路都可以壓縮成一塊比指甲還小的硅片。以 4004 為代表的小型化芯片使小型計算機成為可能，并使家用計算機在未來十年變得實用。

　　它真的是第一個微處理器嗎？

　　關于哪種芯片實際上是第一個微處理器存在一些爭議，因此歷史學家通常會添加諸如“單芯片”和“商業(yè)”之類的限定性陳述，以狹隘地關注每家公司的成就。

　　在 1971 年中期英特爾 4004 商業(yè)首次亮相時，多芯片微處理器已經在美國海軍的 F-14 雄貓戰(zhàn)斗機上飛行，德州儀器等競爭對手正在開發(fā)自己的單芯片微處理器。

　　值得一提的是，英特爾 4004 尤其值得慶祝，因為它標志著英特爾長期且非常成功的微處理器業(yè)務的開始，該業(yè)務極大地影響了個人計算機的發(fā)展，至今仍為數(shù)十億臺計算機提供動力。如果英特爾在 1970 年代初期失敗了，我們很可能會慶祝另一家公司最早的芯片與 4004 一樣重要。

　　過去和現(xiàn)在：英特爾 4004 與英特爾酷睿 i9-12900K

　　自 1971 年以來，微處理器技術發(fā)生了巨大變化，英特爾當時的 4004 CPU 運行頻率僅為 740 KHz，這個使用 10 微米工藝的芯片僅包含 2,250 個晶體管。為了說明事情發(fā)生了多么巨大的變化，我們將 4004 與英特爾最新的頂級臺式機 CPU——最近發(fā)布的英特爾酷睿 i9-12900K 進行了比較。以下是并排查看規(guī)格：

　　在這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)中，真正引人注目的是每個芯片上晶體管數(shù)量的驚人差異——2,250 對估計的 217 億。（我們根據(jù)芯片表面積乘以Intel 7 工藝的晶體管密度來計算 Core i9 晶體管估計值）。由于所涉及的工藝尺寸顯著減小，晶體管數(shù)量的大幅增加是可能的，這允許芯片上的特征更小，從而轉化為每平方毫米中晶體管的巨大密度。

　　此外，現(xiàn)代英特爾芯片在其芯片上封裝的不僅僅是一個 CPU。它包括一個高速內存控制器、一個功能齊全的 GPU，以及更多集成到一個封裝中的功能。我們肯定已經走了很長一段路。

　　英特爾 4004 的應用

　　由于其功能有限——并且很快被更強大的芯片（如英特爾 8008）代替——相對于隨后的 8 位英特爾芯片，4004 其實并沒有得到廣泛使用。不過，這里還是列出了一些采用 4004 CPU 的產品。我從10 年前為 Technologizer 寫的一篇關于 4004 的文章中提取了許多這樣的例子：

　　Busicom 141-PF 桌面計算器 （1971）

　　英特爾 SIM-4 開發(fā)系統(tǒng) （1972）

　　英特爾 Intellec 4 開發(fā)系統(tǒng) （1973）

　　Bally Alley 街機保齡球模擬器 （1974）

　　原型 Bally Flicker 彈球機 （1974）

　　王1222文字處理器（1975）

　　Compuvote 電腦投票機 （1976）

　　英特爾 4004 的遺產

　　英特爾在《電子新聞》上宣布 4004 僅五個月后，該公司就推出了英特爾 8008，這是第一款 8 位微處理器。8008開啟了像Mark-8這樣的家用電腦時代，它于 1974 年登上 Radio-Electronics 的封面，刺激了個人電腦行業(yè)的發(fā)展。

　　11974 年 7 月發(fā)行的 Radio-Electronics 以基于 8008 的 Mark-8 計算機為特色

　　在 8008 之后，英特爾緊隨其后的是8 位 8080、16 位 8086及更高版本，各種個人計算機沿途采用了每種型號。微處理器能力的快速提升很快就讓 4 位 4004 黯然失色，但芯片的文化影響已經實現(xiàn)。

　　作為有史以來第一個商用微處理器，4004 的遺產是不朽的。在過去的 50 年中，微處理器從根本上影響了幾乎所有行業(yè)，重塑了世界經濟，并改變了文明。微處理器的重要性再怎么強調也不為過，它有朝一日可能會被認為與人類對火的掌握一樣重要。火允許我們改變和操縱物理物質，微處理器允許我們隨意操縱信息。

　　技術的小型化并沒有隨著微處理器的發(fā)明而停止。如今，公司繼續(xù)將以前作為獨立芯片提供的特性和功能集成到稱為片上系統(tǒng) （SOC） 的單芯片封裝中，例如 Apple 的M1 系列。它讓英特爾保持警覺，故事還沒有結束。但我們都知道這個故事是從哪里開始的——1971 年。