Bu çipin gəlişi çipin inkişafının gedişatını dəyişdirdi!
1970-ci illərin sonlarında 8 bitlik prosessorlar hələ də o dövrdə ən qabaqcıl texnologiya idi və CMOS prosesləri yarımkeçiricilər sahəsində əlverişsiz vəziyyətdə idi. AT&T Bell Labs mühəndisləri, çip performansında rəqiblərindən daha yaxşı nəticə əldə etmək, IBM və Intel-i üstələmək üçün qabaqcıl 3,5 mikronluq CMOS istehsal proseslərini innovativ 32 bitlik prosessor arxitekturaları ilə birləşdirərək gələcəyə doğru cəsarətli bir addım atdılar.
Onların ixtirası olan Bellmac-32 mikroprosessoru, 1971-ci ildə buraxılmış Intel 4004 kimi əvvəlki məhsulların kommersiya uğurunu qazana bilməsə də, onun təsiri dərin idi. Bu gün demək olar ki, bütün smartfonlar, noutbuklar və planşetlərdəki çiplər Bellmac-32 tərəfindən irəli sürülən tamamlayıcı metal-oksid yarımkeçirici (CMOS) prinsiplərinə əsaslanır.
1980-ci illər yaxınlaşırdı və AT&T özünü dəyişdirməyə çalışırdı. Onilliklər ərzində "Mother Bell" ləqəbli telekommunikasiya nəhəngi ABŞ-da səsli rabitə biznesinə hakim idi və onun törəmə şirkəti Western Electric Amerika evlərində və ofislərində demək olar ki, bütün adi telefonları istehsal edirdi. ABŞ federal hökuməti antiinhisar əsasları ilə AT&T-nin biznesinin dağılmasına çağırdı, lakin AT&T kompüter sahəsinə daxil olmaq üçün fürsət gördü.
Kompüter şirkətləri bazarda artıq yaxşı yer tutduğu üçün AT&T şirkəti onlara çatmaqda çətinlik çəkirdi; onun strategiyası sıçrayış etmək idi və Bellmac-32 onun tramplini idi.
Bellmac-32 çip ailəsi IEEE Milestone Mükafatına layiq görülüb. Açılış mərasimləri bu il Nyu-Cersi ştatının Murray Hill şəhərindəki Nokia Bell Labs kampusunda və Kaliforniyanın Mauntin Vyu şəhərindəki Kompüter Tarixi Muzeyində keçiriləcək.
UNİKAL ÇİP
AT&T rəhbərləri 8 bitlik çiplərin sənaye standartına əməl etmək əvəzinə, Bell Labs mühəndislərinə inqilabi bir məhsul hazırlamağı təklif etdilər: tək bir saat dövrəsində 32 bit məlumat ötürə bilən ilk kommersiya mikroprosessoru. Bunun üçün təkcə yeni bir çip deyil, həm də telekommunikasiya kommutasiyasını idarə edə bilən və gələcək hesablama sistemlərinin onurğa sütunu kimi xidmət edə bilən yeni bir arxitektura tələb olunurdu.
Bell Labs şirkətinin Holmdel, Nyu-Cersi ştatındakı müəssisəsindəki memarlıq qrupuna rəhbərlik edən Maykl Kondri bildirib ki, "Biz sadəcə daha sürətli bir çip qurmuruq. Həm səs, həm də hesablamanı dəstəkləyə bilən bir çip hazırlamağa çalışırıq."
O dövrdə CMOS texnologiyası NMOS və PMOS dizaynlarına perspektivli, lakin riskli alternativ kimi qəbul edilirdi. NMOS çipləri tamamilə sürətli, lakin enerji tələb edən N tipli tranzistorlara, PMOS çipləri isə çox yavaş olan müsbət yüklü dəliklərin hərəkətinə əsaslanırdı. CMOS sürəti artıran və enerjiyə qənaət edən hibrid dizayndan istifadə edirdi. CMOS-un üstünlükləri o qədər cəlbedici idi ki, sənaye tezliklə başa düşdü ki, hətta iki dəfə çox tranzistor (hər qapı üçün NMOS və PMOS) tələb etsə belə, buna dəyər.
Mur Qanunu ilə təsvir edilən yarımkeçirici texnologiyanın sürətli inkişafı ilə tranzistor sıxlığının ikiqat artırılması xərcləri idarəolunan hala gəldi və nəticədə əhəmiyyətsiz hala gəldi. Lakin Bell Labs bu yüksək riskli qumara başladıqda, genişmiqyaslı CMOS istehsal texnologiyası sübut olunmadı və dəyəri nisbətən yüksək idi.
Bu, Bell Labs şirkətini qorxutmadı. Şirkət Holmdel, Murray Hill və Naperville, İllinoys ştatındakı kampuslarının təcrübəsindən istifadə edərək yarımkeçirici mühəndislərdən ibarət "xəyal komandası" yaratdı. Komandaya Kondrey, çip dizaynında yüksələn ulduz Stiv Konn, başqa bir mikroprosessor dizayneri Viktor Huanq və AT&T Bell Labs şirkətinin onlarla işçisi daxil idi. Onlar 1978-ci ildə yeni CMOS prosesini mənimsəməyə və sıfırdan 32 bitlik mikroprosessor qurmağa başladılar.
Dizayn memarlığı ilə başlayın
Kondri keçmiş IEEE üzvü və daha sonra Intel-in Baş Texnologiya Direktoru vəzifəsində çalışmışdır. Onun rəhbərlik etdiyi memarlıq qrupu Unix əməliyyat sistemini və C dilini yerli olaraq dəstəkləyən bir sistem qurmağa sadiq idi. O dövrdə həm Unix, həm də C dili hələ körpəlik dövründə idi, lakin dominantlıq etmək üçün nəzərdə tutulmuşdu. O dövrdə kilobaytların (KB) son dərəcə dəyərli yaddaş limitini aşmaq üçün onlar daha az icra addımları tələb edən və tapşırıqları bir saatlıq dövr ərzində yerinə yetirə bilən mürəkkəb bir təlimat dəsti təqdim etdilər.
Mühəndislər həmçinin paylanmış hesablamanı təmin edən və birdən çox qovşağın məlumatları paralel olaraq emal etməsinə imkan verən VersaModule Eurocard (VME) paralel şinini dəstəkləyən çiplər hazırlayıblar. VME ilə uyğun çiplər həmçinin onların real vaxt rejimində idarəetmə üçün istifadəsinə imkan verir.
Komanda Unix-in öz versiyasını yazdı və sənaye avtomatlaşdırması və oxşar tətbiqlərlə uyğunluğu təmin etmək üçün ona real vaxt rejimində işləmə imkanları verdi. Bell Labs mühəndisləri həmçinin mürəkkəb məntiq qapılarındakı gecikmələri azaltmaqla emal sürətini artıran domino məntiqini də icad etdilər.
Jen-Hsun Huangın rəhbərlik etdiyi və mürəkkəb çip istehsalında sıfır və ya sıfıra yaxın qüsurlara nail olan mürəkkəb çoxçipli yoxlama və sınaq layihəsi olan Bellmac-32 modulu ilə əlavə sınaq və yoxlama üsulları hazırlanmış və tətbiq edilmişdir. Bu, çox böyük miqyaslı inteqral sxem (VLSI) testi dünyasında bir ilk idi. Bell Labs mühəndisləri sistemli bir plan hazırlamış, həmkarlarının işlərini dəfələrlə yoxlamış və nəticədə birdən çox çip ailəsi arasında sorunsuz əməkdaşlığa nail olmuş və nəticədə tam bir mikrokompüter sistemi ilə nəticələnmişdir.
Növbəti mərhələ ən çətin mərhələdir: çipin faktiki istehsalı.
Daha sonra Koreya Qabaqcıl Elm və Texnologiya İnstitutunun (KAIST) prezidenti və IEEE-nin üzvü olan Kanq xatırlayır: “O dövrdə planlama, sınaq və yüksək məhsuldarlıqlı istehsal texnologiyaları çox az idi. O qeyd edir ki, tam çip yoxlaması üçün CAD alətlərinin olmaması komandanı böyük ölçülü Calcomp təsvirlərini çap etməyə məcbur etdi. Bu sxemlər tranzistorların, naqillərin və qarşılıqlı əlaqələrin istənilən nəticəni vermək üçün çip daxilində necə yerləşdirilməli olduğunu göstərir. Komanda onları yerə lentlə yığaraq, tərəfi 6 metrdən çox olan nəhəng kvadrat rəsm əmələ gətirdi. Kanq və həmkarları hər bir dövrəni rəngli qələmlərlə əl ilə çəkərək qırılmış əlaqələri və üst-üstə düşən və ya düzgün işlənməmiş qarşılıqlı əlaqələri axtarırdılar.
Fiziki dizayn tamamlandıqdan sonra komanda başqa bir çətinliklə üzləşdi: istehsal. Çiplər Pensilvaniya ştatının Allentaun şəhərindəki Western Electric zavodunda istehsal olunmuşdu, lakin Kanq xatırlayır ki, məhsuldarlıq nisbəti (plitədəki çiplərin performans və keyfiyyət standartlarına cavab verən faizi) çox aşağı idi.
Bu problemi həll etmək üçün Kanq və həmkarları hər gün Nyu-Cersidən zavoda maşınla gəlir, qollarını çırmalayır və yoldaşlıq qurmaq və hər kəsi zavodun indiyə qədər istehsal etməyə çalışdığı ən mürəkkəb məhsulun həqiqətən də orada istehsal edilə biləcəyinə inandırmaq üçün döşəmələri süpürmək və sınaq avadanlıqlarını kalibrləmək də daxil olmaqla lazım olan hər şeyi edirdilər.
“Komanda qurma prosesi problemsiz keçdi”, - deyə Kanq bildirib. “Bir neçə aydan sonra Western Electric tələbatı aşan miqdarda yüksək keyfiyyətli çiplər istehsal edə bildi.”
Bellmac-32-nin ilk versiyası 1980-ci ildə buraxıldı, lakin gözləntiləri doğrultmadı. Onun hədəf performans tezliyi 4 MHz yox, cəmi 2 MHz idi. Mühəndislər o dövrdə istifadə etdikləri ən müasir Takeda Riken sınaq avadanlığının qüsurlu olduğunu, zondla sınaq başlığı arasındakı ötürmə xətti effektlərinin qeyri-dəqiq ölçmələrə səbəb olduğunu aşkar etdilər. Onlar ölçmə səhvlərini düzəltmək üçün düzəliş cədvəli hazırlamaq üçün Takeda Riken komandası ilə birlikdə çalışdılar.
İkinci nəsil Bellmac çiplərinin saat tezliyi 6,2 MHz-i keçdi, bəzən isə 9 MHz-ə qədər yüksəldi. Bu, o dövrdə olduqca sürətli hesab olunurdu. IBM-in 1981-ci ildə ilk kompüterində buraxdığı 16 bitlik Intel 8088 prosessorunun saat tezliyi cəmi 4,77 MHz idi.
Niyə Bellmac-32 etmədi'əsas axına çevrilmə
Vədinə baxmayaraq, Bellmac-32 texnologiyası geniş kommersiya tətbiqini qazana bilmədi. Kondriyə görə, AT&T 1980-ci illərin sonlarında avadanlıq istehsalçısı NCR-ə baxmağa başladı və daha sonra satınalmalara keçdi ki, bu da şirkətin müxtəlif çip məhsul xətlərini dəstəkləməyi seçməsi demək idi. O vaxta qədər Bellmac-32-nin təsiri artmağa başlamışdı.
Kondri dedi: “Bellmac-32-dən əvvəl NMOS bazara hakim idi. Lakin CMOS mənzərəni dəyişdirdi, çünki fabrikdə tətbiq etməyin daha səmərəli yolu olduğunu sübut etdi.”
Zamanla bu anlayış yarımkeçiricilər sənayesini yenidən formalaşdırdı. CMOS müasir mikroprosessorların əsasını təşkil edəcək və masaüstü kompüterlər və smartfonlar kimi cihazlarda rəqəmsal inqilaba təkan verəcəkdi.
Bell Labs-ın sınanmamış istehsal prosesindən istifadə edərək və bütün bir nəsil çip arxitekturasını əhatə edən cəsarətli təcrübəsi texnologiya tarixində bir mərhələ oldu.
Professor Kanqın dediyi kimi: “Biz mümkün olanın ön sıralarında idik. Biz sadəcə mövcud yolu izləmirdik, həm də yeni bir cığır açırdıq.” Daha sonra Sinqapur Mikroelektronika İnstitutunun direktor müavini olmuş və eyni zamanda IEEE üzvü olan professor Huang əlavə edir: “Buraya təkcə çip arxitekturası və dizaynı deyil, həm də genişmiqyaslı çip yoxlaması daxil idi - CAD istifadə edilərək, lakin bugünkü rəqəmsal simulyasiya alətləri və ya hətta çörək lövhələri olmadan (dövrə komponentləri bir-birinə daimi olaraq qoşulmazdan əvvəl çiplərdən istifadə edərək elektron sistemin dövrə dizaynını yoxlamağın standart yolu).”
Kondri, Kanq və Huanq həmin vaxtı xoş xatirələrlə xatırlayır və Bellmac-32 çip ailəsini mümkün edən səyləri ilə AT&T-nin çoxsaylı işçilərinin bacarığına və fədakarlığına heyranlıqlarını bildirirlər.
Yayımlanma vaxtı: 19 may 2025