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纪念晶体管诞生71周年——改变世界30款芯片大阅兵!(中)

伞中人| 2018-12-25 05:37 阅读 852 评论 0

Amati通信公司的Overture ADSL芯片组(1994)

Amati Communications Overture ADSL Chip Set

这款通信芯片开启了宽带上网时代

制造商: Amati Communications

类别: Interfacing

年代: 1994

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。

这个宽带革命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 21世纪初,年销售量突破了1亿组。德州仪器在1997年收购了Amati。

西部数据的 WD1402A UART(1971)

Western Digital WD1402A UART

将处理器从低级的通讯任务中解放出来

制造商: 西部数据

类别: Interfacing

年代: 1971

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术,而且这些技术现在仍在世界各地被采用:通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter),简称UART。

UART用于让两个数字设备通过串行接口一次发送一个比特进行通信,而不会使设备的主处理器与细节干扰。

今天,我们可以使用更复杂的串行设置,例如无处不在的USB标准。但很长一段时间以来,在诸如将调制调解器连接到PC之类的使用中,UART都是统治性的方式。即便现在,简单的UART仍然有它的地位,尤其是作为与很多现代网络设备连接的终极方式。

UART的发明是由于贝尔自己需要将一个电传打印机(Teletype)连接到一个PDP-1,需要将并行信号转换为串行信号。贝尔于是设计了一个使用大约50个独立部件的电路。这个想法被证明是受欢迎的。当时西部数据公司(Western Digital)是一家制造计算机芯片的小公司,它设计了单芯片版的UART。

西部数据的创始人 Al Phillips 仍记得当时公司的工程副总裁向他展示准备制作的 Rubylith 的设计图时的场景。他说:“我看了一会儿,发现一个断开的电路,副总裁都快抓狂了。”西部数据在1971年左右发布WD1402A,其他版本也在随后陆续发布。

IBM深蓝2国际象棋芯片(1997)

IBM Deep Blue 2 Chess Chip

深蓝的逻辑芯片为AI对人类的第一次重大胜利赋能

制造商: IBM

类别:逻辑(Logic)

年代: 1997

1997年,当IBM的国际象棋计算机“深蓝”(Deep Blue)击败世界冠军 Garry Kasparov 时,人类终于在计算机面前败下阵来。深蓝的每个芯片包含150万个晶体管,这些晶体管集成在专门的块中,例如一个走子生成器(move-generator)的逻辑阵列,以及一些RAM和ROM。这些芯片一起的运算速度是每秒2亿步棋。深蓝的策划者许峰雄(Feng-hsiung Hsu),现在是微软亚洲研究院高级研究院,他回忆说,这些走子“给对手施加了非常大的心理压力”。

自深蓝胜利以来,人工智能在越来越多原本是人类智能占上风的游戏上击败了人类,例如谷歌的AlphaGo分别在2016年和2017年击败了围棋世界冠军李世乭和柯洁。

Signetics NE555(1971)

Signetics NE555

这款默默无名的芯片成为无数电路的瑞士军刀

制造商:西格尼蒂克(Signetics)

类别:逻辑

年代:1971

那是在1970年的夏天。芯片设计师Hans Camenzind当时是硅谷半导体公司西格尼蒂克(Signetics)的顾问。当时经济下滑,他每年收入不足15000美元,而家里有赋闲的妻子和四个孩子。他真的迫切需要发明一些好卖的东西。

他真的做到了。而且,他的这一发明可以说是史上最伟大的芯片之一。555定时器是一款易于使用的集成电路芯片,常被用于定时器和振荡电路。由于其易用性、低廉的价格和良好的可靠性,这款芯片时至今日仍被广泛应用于厨房电器、玩具、宇宙飞船等数千种电子电路的设计中。

“它险些没能面世。”几年前 Camenzind 在接受 IEEE Spectrum 访问时回忆道。Camenzind于2012年去世。

萌发555的点子时,Camenzind正在设计被称为“锁相环路”( phase-locked loop)的电路。只要对做一些修改,这个电路就能变成一个简单的定时器:触发它后它能运行特定的一段时间。这听起来很简单,当时还没有类似这样的东西。

最初,Signetics的工程部门反对这个想法。当时公司已经有可以组装成定时器的组件销售。555的命运险些就这样结束了。但Camenzind坚持他的idea。他去找Signetics的市场经理 Art Fury。幸运的是,Fury很喜欢这个idea。

Camenzind花了将近一年的时间测试模拟板原型,在纸上绘制电路元件,裁剪红片覆盖膜。Camenzind回忆说:“这一切都是手工完成的,没有使用电脑。”最终的设计有23个晶体管,16个电阻器和2个二极管。

555定时器在1971年投入市场,引起了轰动。1975年,Signetics被飞利浦半导体公司(现在的恩智浦半导体)收购,据该公司说,555的销量已经达到数十亿枚。今天的工程师们仍然使用555设计一些有用的电子模块,或一些没什么用处的小东西,例如“霹雳游侠”的战车前灯。

赛灵思 XC2064 FPGA(1985)

Xilinx XC2064 FPGA

事实已经证明,可编程芯片拥有巨大的价值

制造商:赛灵思(Xilinx)

类别: Logic

年代: 1985

早在20世纪80年代初,芯片设计者们一直试图充分利用电路中的每一个晶体管的功效。后来Ross Freeman提出一个相当激进的想法。他设计了一个包含许多晶体管的芯片,这些晶体管组成松散的逻辑块,其连接可以通过软件进行重新配置。其结果是有时候一部分晶体管不会被使用到,但是Freeman认为摩尔定律最终会让晶体管成本变得低廉,不再有人关心晶体管浪费的问题。他是对的。他把这个芯片命名为“现场可编程门阵列”(FPGA),并且为了推销这个芯片,作为共同创始人创立了赛灵思公司(Xilinx)。

1985年,赛灵思公司的第一个产品XC2064面世时,员工们被赋予一个任务:使用XC2064的逻辑单元手工绘制一个示例电路,就像他们的客户要做的那样。赛灵思前首席技术官Bill Carter回忆起当时他走近 CEO Bernie Vonderschmitt时,看到他“在绘制时遇到了一点困难”。 Carter 单纯很高兴帮到老板。他说:“我们站在那儿,用纸和彩色铅笔帮Bernie 绘制!”

如今,由赛灵思以及其他公司生产出售的FPGA被用于各种各样的东西,在这里很难全部列举。在例如软件定义的无线电,神经网络,数据中心路由器等等都有FPGA的应用。

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