Сегодня, 14 февраля, не только День всех влюбленных — больше 70 лет назад, 14 февраля 1946 года, был запущен первый в мире электронный компьютер — ENIAC. Его можно считать пра-пра-прадедушкой всех современных вычислительных устройств, так что давайте сегодня поговорим о различных микрочипах, которые серьезно повлияли и даже изменили индустрию компьютеров.

В разработке микропроцессоров, как и в жизни, иногда незначительные мелочи превращаются в значительные открытия. Придумайте хитроумную микросхему, вытравите ее в кусочке кремния, и ваше маленькое изделие может привести к технологической революции. Среди многих замечательных микроконтроллеров, появившихся на заводах в течение полувекового правления интегральных схем, выделяется небольшая группа чипов. Их конструкция оказывается настолько передовой, что некоторые из них используются до сих пор, на протяжении многих десятилетий. В итоге мы подготовили список из 25 микрочипов, которые, по нашему мнению, заслуживают почетное место на каминной полке, построенной Робертом Нойсом и Джеком Килби (изобретателями интегральной схемы).

Таймер Signetics NE555 (1971)


Шло лето 1970 года. Разработчик микропроцессоров Ганс Камензинд мог много рассказать вам о китайских ресторанах, ведь его маленький офис был зажат между двумя из них в центре Саннивейла, Калифорния. Он работал консультантом в Signetics, местной полупроводниковой фирме. Доходы его оставляли желать лучшего — он получал менее 15000 долларов США в год, при этом имел жену и четырех детей. И ему действительно нужно было придумать что-то хорошее, чтобы удержаться на плаву.

И он смог. Он придумал один из величайших чипов своего времени. NE555 был простой интегральной схемой (ИС), которая могла функционировать как таймер или осциллятор. Он стал бестселлром среди аналоговых полупроводниковых схем — его использовали в кухонных приборах, игрушках, даже в космосе!

«А ведь я был в шаге от того, чтобы отказаться от этой затеи», — вспоминает Камензинд, который в свои 75 лет все еще разрабатывает чипы, хотя уже и вдали от всяких китайских ресторанов.

Идея о создании 555-ого пришла к нему, когда он работал над системой, называемой контуром с фазовой синхронизацией. С некоторыми изменениями схема могла работать как простой таймер: вы запускаете ее, и она будет работать в течение определенного периода времени. Это может показаться простым, но тогда ничего подобного еще не было.

Сначала инженерный отдел Signetics отверг эту идею — компания уже продавала компоненты, которые клиенты могли использовать для создания таймеров. Все могло закончиться на этом, но Ганс настаивал. Он отправился к Арту Фьюри, менеджеру по маркетингу в Signetics. И Фьюри эта идея понравилось.

Камензинд провел почти год, тестируя прототипы, рисуя компоненты схемы на бумаге и вырезая их из пленочных фотошаблонов Rubylitha. «Все было сделано вручную, без компьютера», — говорит он. В окончательной интегральной схеме было всего 23 транзистора, 16 резисторов и 2 диода.

Когда в 1971 году 555-ый вышел на рынок, он стал сенсацией. В 1975 году Signetics был поглощен Philips Semiconductors (теперь NXP), которая утверждает, что были проданы миллиарды этих чипов. Инженеры по-прежнему используют 555-ый для создания полезных электронных модулей — к примеру, для создания подсветки решеток машин в стиле «Рыцаря дорог».


Микропроцессор MOS Technology 6502 (1975)



Когда один всем известный гик использовал этот чип для своего компьютера и запустил его, у Вселенной на мгновение замерло сердце. Этим гиком был Стив Возняк, компьютером — Apple I, а чипом, как вы уже догадались, был 8-битный микропроцессор 6502, разработанный MOS Technology. Чип стал сердцем таких известных компьютеров, как Apple II, Commodore PET и BBC Micro, не говоря уже о игровых системах, таких как Nintendo и Atari. Чак Педдл, один из создателей чипа, вспоминает, как они представили 6502 на выставке в 1975 году. «У нас было две стеклянных банки, заполненных чипами, — говорит он, — и я сидел там с женой, продавая их». Покупателей было множество. А причина была простой: 6502 был не просто быстрее, чем его конкуренты — он был также дешевле: его стоимость составляла всего 25 долларов США, в то время как Intel 8080 и Motorola 6800 стоили по 200 долларов. 

Прорывом, по словам Билла Менша, создавшего 6502 вместе с Педдлом, был минимальный набор инструкций в сочетании с новым процессом изготовления, который давал на выходе «в 10 раз больше рабочих чипов, чем у конкурентов». 6502 практически в одиночку вынудил других производителей опустить цены на свои чипы, что дало толчок к запуску революции персональных ПК. Этот чип до сих пор используется в некоторых встроенных системах. К тому же, он служит электронным мозгом Бендера, развращенного робота из «Футурамы», о чем говорится в эпизоде за 1999 год (почитать об этом можно здесь).

Цифровой сигнальный процессор Texas Instruments TMS32010 (1983)

В то время как менеджеры Fairchild беспокоились о неожиданно появившейся конкуренции, в их лаборатории недавно нанятый инженер Дэвид Фаллагар тщательно изучал LM101. Он понял, что у чипа, каким бы гениальным он ни был, было несколько недостатков. Чтобы избежать определенных искажений частоты, инженеры вынуждены были подключить к чипу внешний конденсатор. Более того, входная часть интегральной схемы, так называемый фронт-энд, был для некоторых чипов чрезмерно чувствительным к шуму из-за непостоянного качества полупроводников в то время. «Фронт-энд выглядел сделанным наспех», – говорил Фаллагар.

Дэвид занялся доработкой чипа. Для начала он нивелировал проблемы из-за некачественных полупроводников, включив в цепь конденсатор на 30 пФ. Теперь ему нужно было улучшить фронт-энд — но как это сделать? Решение было очень простым — «оно пришло мне в голову, когда я ехал в Тахо», — говорил Дэвид, и состояло оно из пары дополнительных транзисторов. Эта дополнительная схема делала усилитель более плавным и независимым от качества производства.

Фаллагар отнес свой чип главе лаборатории, парню по имени Гордон Мур, который и отправил его в коммерческое подразделение компании. Новый чип, названный μA741, стал стандартом для операционных усилителей. Он и другие интегральные схемы, созданные конкурентами Fairchild, продавались сотнями миллионов штук. И сейчас за 300 долларов, которые просили за 702-ой, можно купить тысячу 741-ых.

Всего в оригинальном материале 25 микрочипов — многовато для одной статьи. Но если вам, мои читателям, понравилось — я продолжу перевод.