1970 년대 후반, 8 비트 프로세서가 예술의 최첨단이었고 CMOS 반도체 기술, 엔지니어의 약자였습니다 AT & T‘에스 벨 실험실 미래에 대담한 도약을했습니다. 그들은 높은 지분을 내기로 만들었습니다 IBM,,, 인텔그리고 최첨단 3.5 마이크론 CMOS 제작과 새로운 32 비트 프로세서 아키텍처를 결합하여 칩 성능의 다른 경쟁 업체.
그들의 창조 -이지만 Bellmac-32 마이크로 프로세서 – 이와 같은 이전의 명성을 달성했습니다. 인텔의 4004 (1971 년에 발표), 그 영향은 훨씬 더 오래 지속되었다. 오늘날 스마트 폰, 랩톱 및 태블릿의 거의 모든 칩은 Bellmac-32가 개척 한 보완 금속 산화물 반도체 원리에 의존합니다.
1980 년대가 다가옴에 따라 AT & T 변형과 함께 잡히고 있었다. 수십 년 동안 통신 거인 (“Ma Bell”)은 미국의 음성 통신을 지배했으며 서부 전기 자회사 제조 미국 주택 및 사무실에서 발견 된 거의 모든 전화. 미국 연방 정부는 압박을 가졌다 독점 금지 중심의 매각그러나 AT & T는 컴퓨팅으로 확장 할 개방이 부여되었습니다.
컴퓨팅 회사가 이미 시장에 진출한 상태에서 AT & T는 캐치 업을 할 여유가 없었습니다. 그 전략은 앞서 도약하는 것이었고 Bellmac-32는 스프링 보드였습니다.
Bellmac-32 칩 시리즈는 이제 IEEE 이정표. 헌신 의식은 올해에서 열릴 예정입니다. 노키아 Bell Labs의 캠퍼스 뉴저지 주 머레이 힐 및 컴퓨터 역사 박물관 마운틴 뷰에서 캘리포니아.
다른 칩
AT & T 경영진은 8 비트 칩의 업계 표준을 모방하기보다는 Bell Labs 엔지니어들에게 혁신적인 것을 제공하도록 도전했습니다. 한 번의 시계주기에서 32 비트를 움직일 수있는 최초의 상업적으로 실행 가능한 마이크로 프로세서입니다. 새로운 칩뿐만 아니라 전적으로 새로운 아키텍처가 필요합니다. 하나는 통신 전환을 처리하고 향후 컴퓨팅 시스템의 백본 역할을 할 수 있습니다.
“우리는 더 빠른 칩을 구축하는 것이 아닙니다 마이클 콘드리뉴저지의 Bell Labs ‘Holmdel 시설에서 건축 팀을 이끌었습니다. “우리는 미래에 음성과 계산을 모두 수행 할 수있는 무언가를 설계하려고 노력했습니다.”
당시 CMOS 기술은 유망하지만 위험한 것으로 여겨졌습니다. NMOS 및 PMOS 그런 다음 사용 중입니다. N- 타입 트랜지스터에만 의존하는 NMOS 칩은 빠르지 만 힘이 가득했습니다. 양의 충전 구멍의 움직임에 의존하는 PMOS 칩은 너무 느 렸습니다. 하이브리드 설계를 갖춘 CMO는 속도와 에너지 절약의 잠재력을 제공했습니다. 이점은 너무나 강력하여 업계가 곧 트랜지스터 수 (각 게이트의 NMO 및 PMO)의 두 배의 필요성이 트레이드 오프의 가치가 있다는 것을 곧 알게되었습니다.
트랜지스터 크기는 무어의 법칙트랜지스터 밀도를 두 배로 늘리는 비용은 곧 관리 가능해졌으며 결국 무시할 수있게되었습니다. 그러나 Bell Labs가 높은 지분 도박을했을 때, 대규모 CMOS 제작은 여전히 입증되지 않았으며 비교적 비용이 많이 들었습니다.
그것은 Bell Labs를 방해하지 않았습니다. Holmdel과 Murray Hill의 캠퍼스와 일리노이 Naperville의 전문 지식을 활용 함으로써이 회사는 반도체 엔지니어의 꿈의 팀을 구성했습니다. 팀에는 Condry가 포함되었습니다. 성-“스티브”강칩 디자인의 떠오르는 별; 빅터 한또 다른 마이크로 프로세서 칩 디자이너 및 수십 명의 AT & T Bell Labs 직원. 그들은 1978 년에 새로운 CMOS 프로세스를 마스터하고 처음부터 32 비트 마이크로 프로세서를 만들기 위해 출발했습니다.
아키텍처 설계
나중에 인텔의 CTO가 될 IEEE Life Fellow 인 Condry가 이끄는 건축 그룹은 기본적으로 지원할 시스템 구축에 중점을 두었습니다. 유닉스 운영 체제 및 C 프로그래밍 언어. 둘 다 초기에 있었지만 지배권을 가지게되었습니다. ERA의 기억 제한 (킬로 바이트)이 소중한 소중한 일에 대처하기 위해 단일 클록 사이클에서 수행해야 할 단계가 적고 실행될 수있는 복잡한 명령어 세트를 도입했습니다.
엔지니어들은 또한 칩을 지원하기 위해 칩을 만들었습니다 Verodule Eurocard (VME) 병렬 버스여러 노드가 데이터 처리를 병렬로 처리 할 수 있도록 분산 컴퓨팅 활성화. Chip VME 지원을 통해 실시간 제어에 사용할 수있었습니다.
이 그룹은 새로운 칩 설계가 산업 자동화 및 유사한 응용 프로그램과 호환되도록 실시간 기능을 갖춘 자체 버전의 UNIX 버전을 작성했습니다. Bell Labs 엔지니어들도 발명했습니다 도미노 논리복잡한 논리 게이트의 지연을 줄임으로써 처리 속도를 높였습니다.
추가 테스트 및 검증 기술은 Huang이 이끄는 정교한 멀티 칩셋 검증 및 테스트 프로젝트 인 Bellmac-32 모듈을 통해 개발 및 도입되어 복잡한 칩 제작이 0 또는 제로 오류를 가질 수있게했습니다. 이것은 VLSI 테스트에서 처음으로 처음이었습니다. Bell Labs 엔지니어의 동료의 작업을 이중 및 삼중 점검을위한 체계적인 계획은 궁극적으로 여러 칩셋 패밀리의 총 설계가 완전한 마이크로 컴퓨터 시스템으로 완벽하게 작동하게 만들었습니다.
그런 다음 가장 어려운 부분이되었습니다. 실제로 칩을 구축하십시오.
바닥지도와 컬러 연필
“레이아웃, 테스트 및 고수익 제조 기술은 그냥 없었습니다. 한국 고급 과학 기술 연구소 (Kaist), 한국 대전의 (Kaist). Kang은 전체 칩 검증에 사용할 수있는 CAD 도구가 없어서 대형 크기 인쇄에 의지했다고 말했다. Idcomp 음모. 이 회로도는 트랜지스터, 회로 라인 및 상호 연결을 칩 내부에 어떻게 정렬하여 원하는 출력을 제공 해야하는지 보여주었습니다. 팀은 접착제 테이프로 바닥에 조립하여 측면에서 6 미터 이상 거대한 사각형 맵을 만듭니다. 강과 그의 동료들은 컬러 연필로 모든 회로를 손으로 추적하고 휴식, 겹침 또는 상호 연결된 상호 연결을 검색했습니다.
그것을 만들기
물리적 디자인이 고정되면 팀은 또 다른 장애물, 즉 제조에 직면했습니다. 칩은 펜실베이니아 주 앨런 타운에있는 서부 전기 시설에서 제작되었지만 강은 수확량 (성능 및 품질 표준을 충족하는 실리콘 웨이퍼의 칩 비율)이 음란하다는 것을 회상합니다.
이를 해결하기 위해 Kang과 그의 동료들은 매일 뉴저지에서 공장으로 운전했고, 소매를 굴 렸고, 층을 휩쓸고 테스트 장비를 교정하는 것을 포함하여 취한 모든 일을했으며, 식물 노동자들이 생산하려고 시도한 가장 복잡한 제품을 만들 수 있다는 확신을 심어주었습니다.
“우리는 더 빠른 칩을 구축하는 것이 아니 었습니다. 우리는 미래에 음성과 계산을 모두 수행 할 수있는 무언가를 설계하려고 노력했습니다.” -Michael Condry, Bellmac-32 아키텍처 팀 리드
Kang은“팀 건설은 잘 작동했습니다. “몇 달 후 Western Electric은 필요한 수의 좋은 칩보다 더 많은 것을 생산할 수있었습니다.”
1980 년까지 준비된 Bellmac-32의 첫 번째 버전은 기대치에 미치지 못했습니다. 4 메가 헤르츠 성능 대상을 치는 대신 2MHz에서만 달렸습니다. 엔지니어들은 최첨단이라는 것을 발견했습니다 다케다 왕국 그들이 사용하고 있던 테스트 장비는 프로브와 테스트 헤드 사이의 변속기 선 효과와 함께 결함이 있었기 때문에 Takeda Riken 팀과 함께 측정 오류를 수정하는 수정 테이블을 개발했습니다.
2 세대 Bellmac 칩은 6.2MHz를 초과하는 클럭 속도를 가졌으며 때로는 9에 도달했습니다. 1981 년에 출시 된 IBM의 원래 PC 내부의 16 비트 인텔 8088 프로세서 4.77MHz에서 실행되었습니다.
Bellmac-32가 주류에 가지 않은 이유
기술적 약속에도 불구하고 Bellmac-32는 광범위한 상업적 사용을 찾지 못했습니다. Condry에 따르면 AT & T의 장비 제조업체 인수에 대한 피벗 NCR1980 년대 후반에 시선을 사로 잡기 시작한 것은 회사가 다른 칩 라인을 뒷받침하기로 결정했다는 것을 의미했습니다. 그러나 그때까지 Bellmac-32의 유산은 이미 성장하고있었습니다.
Condry는“Bellmac-32 이전에는 NMOS가 지배적이었습니다. “그러나 CMOS는 팹에서보다 효과적인 구현으로 표시 되었기 때문에 시장을 변화 시켰습니다.”
시간이 지남에 따라, 그 실현은 반도체 환경을 재구성했다. CMOS는 현대 마이크로 프로세서의 기초가되어 데스크탑, 스마트 폰 등의 디지털 혁명에 전원을 공급할 것입니다.
Bell Labs의 대담함 (테스트되지 않은 제조 프로세스를 취하고 전체 세대의 칩 아키텍처를 도약하는 것은 기술 역사의 획기적인 순간으로 강조됩니다.
Kang은 다음과 같이 말합니다.“우리는 가능한 것의 국경에있었습니다. 우리는 단지 길을 따르지 않았습니다. 우리는 새로운 길을 만들었습니다.” Huang, IEEE Life Fellow는 나중에 싱가포르 미세 전자 연구소,“여기에는 칩 아키텍처 및 디자인뿐만 아니라 대규모 칩 검증이 포함되어있을뿐만 아니라 오늘날의 디지털 시뮬레이션 도구 나 브레드 보드가없는 대규모 칩 검증도 포함되었습니다. [which is the standard method for checking whether a circuit design for an electronic system that uses chips works before making permanent connections by soldering the circuit elements together].”
Condry, Kang 및 Huang은 그 시대를 좋아하고 많은 AT & T 직원들에게 기술과 헌신으로 Bellmac-32 칩 시리즈를 가능하게하는 많은 AT & T 직원들에게 감탄을 표현합니다.
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