BOB半岛:27款震撼世界的芯片你认识哪些?

  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。,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。

  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。

  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。

  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。

  如果没有TMC0281,E.T.可能永远没办法“打电线 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。

  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。

  有些音响发烧友坚持认为真空管放大器能产生最好的声音,而且永远是这样。因此,当音频界出现一些声音,称一个完全依赖半导体的放大器发出的声音就像真空管放大器一样圆润而且充满活力时,引起了很大的反响。

  这个放大器是由硅谷的一家公司Tripath Technology设计的D类放大器。D类放大器的工作原理是不直接放大输入的模拟音频信号,而是先将模拟音频转换为可用于开启或关闭功率晶体管的数字脉冲串。所得到的信号被转换成具有较高振幅的模拟信号。

  Tripath的诀窍是使用一个50兆赫兹的采样系统来驱动放大器。该公司表示,TA2020的性能更好,而且成本远低于任何类似的固态放大器。为了在交易展览上展示这款芯片,他们特意播放了电影《泰坦尼克号》的那首著名主题曲。

  像大多数D类放大器一样,TA2020的能效非常高; 它不需要散热器,并且可以使用紧凑的封装。Tripath的低端,15瓦型号的TA2020售价为3美元,用于内置扬声器和麦克风。索尼,夏普,东芝等的家庭影院,高端音响系统以及电视机都采用其他型号——最强大的拥有1000W的输出。

  后来,其他大型半导体公司迎头赶上,创造出类似的芯片,Tripath 渐渐被人遗忘。现在Sure Electronics和Audiophonics等公司仍提供基于TA2020及其姐妹芯片的音频放大器套件和产品。

  还记得ADL(数字用户线路)出现时,你将可怜的每秒56.6k的调制调解器扔进垃圾桶的场景吗?好吧,几年之后,随着专用的基于光纤的宽带网络的出现,你又将ADL调制调解器扔进了垃圾桶。但对于许多消费者来说,DSL是高速互联网所能做的第一个尝试,尤其是作为音乐和电影的分发系统。这是一个伟大的过渡技术:只要用户距离交换机不是很远,DSL都能将现有的常规音频电话线转变为高速数字连接。

  这个宽带的中心是从斯坦福大学出来的创业公司 Amati Communications。20世纪90年代,该公司提出一种称为离散多音(DMT)的DSL调制方法。该方法基本上是使一条电话线看起来像数百个子信道,并使用反向罗宾汉策略改进传输的方式。John M. Cioffi 是 Amati的共同创始人,现在是斯坦福大学工程教授,他说:“比特被从最贫乏的信道抢走,然后被给到最富有的信道。” DMT打败了它的竞争对手,包括AT&T等巨头,成为DSL的全球标准。在20世纪90年代中期,Amati的DSL芯片组(一个模拟,两个数字)售出了少量,但到2000年,每年的销量已经达到数百万组。在二十一世纪初,年销售量突破了1亿组。德州仪器在1997年收购了Amati。

  戈登·贝尔(Gordon Bell)以在20世纪60年代在迪吉多公司(DEC)推出PDP系列小型计算机而闻名。这迎来了网络和交互式计算机的时代,在20世纪70年代随着个人电脑的出现而达到全盛。虽然小型计算机现在已经进入历史教科书,但贝尔还发明了一些虽然相对不那么知名但绝非不重要的技。

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