从肖克利离开贝尔实验室谈起

编者按:关于肖克利、八叛逆和仙童半导体的故事,我们已经看来不少的版本。在本文中,作者通过一系列小故事,还原了当初这些先驱是如何开拓了半导体产业,并成就了伟大的英特尔。在这里,半导体行业观察摘译,以飨读者。

以下为文章正文

个人电脑的时代,这很大程度有赖于Michael Faraday, JuliusLilienfeld, Boris Davydov, Russell Ohl, Karl Lark-Horovitz, William Shockley,Walter Brattain, John Bardeen, Robert Gibney和GeraldPearson等人在1947年12月于贝尔电话实验室共同开发出了第一个晶体管。

自此之后,贝尔实验室成为晶体管发展的主要推动者(特别是1959年的金属氧化物半导体晶体管和MOSFET),但为了避免美国司法部的反垄断制裁,贝尔实验室在1952年向其他公司授权了他们的晶体管专利。之后,贝尔及其制造母公司WesternElectric以及 四十多家公司加入了迅速发展的半导体产业,其中包括General Electric,RCA和后来大名鼎鼎的Texas Instruments。然而,其中的一位工程师肖克利随后离开了贝尔实验室,并于1956年成立肖克利半导体公司。开启了半导体产业的一波高潮。

(贝尔实验室于1947年发明的第一个晶体管)

老实说,肖克利是一名优秀的工程师,但他刻薄的性格加上他对员工的管理不善,注定了他事业的失败,而后面事情的发展,也印证了这一点。据了解,在组建研究团队的一年之内,他疏远了团队中的一些成员,这导致了后来鼎鼎大名的“八叛逆”出走。而在这八个人中,包括英特尔未来的两位创始人Robert Noyce和 Gordon Moore,晶体管平面制造工艺的发明者Jean Hoerni和Jay Last。这八人后来也成为新成立的Fairchild的核心,这家企业也成为了硅谷初创企业的典范。

在经营上,Fairchild 专注在高利润的产品上,然而,随着德州仪器公司、国家半导体公司和摩托罗拉公司也先后获得了这些合同份额,他们的利润有所下降。到1967年底,由于预算削减和关键人员离职的影响,Fairchild已经失去了往日荣冠。很多研发也没有转化为商业产品,而管理层内部的争斗也对公司产生了反作用。

(八叛逆,从左至右:Gordon Moore, Sheldon Roberts,Eugene Kleiner, Robert Noyce, Victor Grinich, Julius Blank, Jean Hoerni, JayLast)

在这八人当中,尤其以振兴了国家半导体的Charles Sporck以及成立了Intel的Gordon Moore和RobertNoyce的表现最为瞩目。虽然有50多家新公司的起源可以追溯到仙童公司前员工,但没有一家公司能像英特尔公司那样,在如此短的时间内取得如此大的成就。

英特尔之所以能这么容易就建立起来,这很大程度得益于Robert Noyce 和Gordon Moor的声望。Noyce只需给风险投资家Arthur Rock打个电话,就能在一个下午内筹集到230万美元的启动资金。因为Noyce与德州仪器公司的Jack Kilby共同发明了集成电路。

Moore 和Noyce 离开Fairchild的时候,掌握了适用于制造集成电路的新型自对准硅栅极(self-alignedsilicon gate )MOS(金属氧化物半导体)技术。该技术由Federico Faggin首创,而其研究工作也是基于贝尔实验室的JohnSarace团队,在成为美国永久居民后,Faggin把自己的专业知识带到英特尔。

首款平面IC(照片©FairchildSemiconductor))

Fairchild 对这种人才流失感到不满,因为这使得很多他们的劳动成果被其他企业坐享其成,尤其是美国国家半导体,他们的成功,前Fairchild员工功不可没。然而这种人才流失并没有看上去那么简单。在专利尚未发挥其战略重要性的时代,上市时间至关重要,但Fairchild却往往后知后觉。而他们的研发部门也不再以产品为导向,而是将大量资源投入到研究项目中。

在这种情况下,第二大集成电路生产商exas Instruments迅速削弱了Fairchild作为市场领导者的地位,不过Fairchild在业内仍保持着卓越的地位。但是该公司的内部管理结构混乱,人员也持续动荡。

处理器双巨头的面世

来到刚成立的Intel这边,如果说GordonMoore和Robert Noyce的声望给Intel带来了一个好的开端,那么第三位加入该团队的人则成为了该公司的代言人,也是推动公司发展的中坚力量,这个人就是Andrew Grove。他1936年出生于匈牙利,原名Andras Grof。尽管他几乎没有制造方面的背景,但他还是担任了英特尔的运营总监。这个选择依然令人困惑,因为格罗夫是一名研发科学家,拥有Fairchild的化学背景,在伯克利大学担任讲师,却没有任何企业管理经验。

加入Intel的第四个人BobGraham则决定了公司早期的营销策略。严格来说,Bob Graham是英特尔公司的第三位员工,但因为他必须提前三个月向雇主提出辞职,所以推迟了加入英特尔,这也将使格罗夫获得了比最初设想更大的管理角色。

(1969年,英特尔的第一张百名员工在公司位于加利福尼亚州山景城总部的合影。(来源:英特尔/美联社))

Graham是一位出色的推销员,他被视为英特尔管理团队的两个杰出候选人之一——另一个是W. Jerry Sanders III。在C. Lester Hogan被任命为Fairdchild首席执行官后,Sanders 是少数几个保住自己职位的高管之一,这足以体现他的能力。不过因为C.Lester Hogan在上任之后,大举重用他在摩托罗拉任职时的熟人,这就让W. Jerry SandersIII萌生退意。

而在几个礼拜后,另外四位曾在Fairchild工作过的模拟设备部门的员工找到了Jerry Sanders,表示他们有兴趣自己创业。根据这四人最初的构想,他们成立的新公司将生产模拟电路,因为Fairchild的跨平台工作模式培育了大批希望从数字电路热潮中获利的初创企业。不过桑德斯加入的理由是——这家新公司也将开发数字电路。这个新组成的团队有八名成员,包括

Sanders, Ed Turney(Fairchild最好的销售之一) , John Carey和芯片设计工程师Sven Simonssen。此外,还有Jack Gifford, Frank Botte, Jim Giles和LarryStenger四位模拟工程师。他们成立的这家公司就是后来与Intel分庭抗礼的AMD。

Advanced Micro Devices公司起步艰难,不同于英特尔在不到一天的时间里就获得了启动资金,很多投资者在面这家由市场营销主管所领导的半导体创业项目时并没有表现出太大的兴趣。为了争取最初的175万美元资金,AMD首先向ArthurRock寻求了帮助,他曾为Fairchild Semiconductor和Intel提供了初创资金。但Rock拒绝了向AMD投资,这也导致一大批潜在的资金拒绝投资AMD。

最终,AMD新任命的法人代表TomSkornia敲开了英特尔联合创始人Robert Noyce的门口,说服其成为AMD的创始投资者之一。但在潜在投资者眼中,AMD一直缺乏商业愿景,但在Noyce的名字出现在投资者名单上的时候,这一定程度上增强了投资者对AMD的信心。这帮助他们获得了新一轮的资金投入.

作为对比,英特尔的成立在某种程度上更为直接,因为该公司在获得资金后可以直接开展业务。而他们的第一个商业产品也是在不到三年的时间内取得了五个行业第一,这些“第一”彻底改变了半导体行业和计算机行业的面貌。

Intel以存储芯片发家

在Intel刚成立之时,笼罩在IBM巨大阴影下的霍尼韦尔是正在与众多芯片公司接触,要求他们提供64位静态RAM芯片。英特尔而盯着这个目标而来。

在当时,英特尔组建了两个芯片制造小组,一个是由Les Vadasz领导的MOS晶体管小组,另一个是由Dick Bohn领导的双极(bipolar)晶体管小组。其中bipolar团队首先实现了这个目标。世界上第一个64位SRAM芯片在1969年4月由该团队首席设计师H.T. Chu转交给霍尼韦尔。如果他们凭借第一款产品赢下100万美元的合同,这将进一步增加英特尔的行业声誉。

(英特尔的第一款产品,基于最新开发的肖特基双极技术的64位SRAM。(CPU区域))

双极团队为英特尔提供了第一个突破性产品,而MOS团队则确定了其自身芯片故障的主要原因。

在当时,硅栅(silicon-gate)MOS工艺在芯片制造过程中需要大量的加热和冷却循环。这些循环导致硅和金属氧化物之间的膨胀和收缩率发生变化,从而导致破裂,从而破坏了芯片中的电路。Gordon Moore提出的解决方案是用杂质“掺杂”金属氧化物以降低其熔点,从而允许氧化物在循环加热下流动。而MOS团队于1969年7月推出了的芯片成为了第一个商用的MOS存储芯片——这就是256位的1101。

之后,霍尼韦尔迅速签署了被称为1102的3101的后续产品。之后,Vadász ,Bob Abbott, John Reed 和Joel Karp领导开发1103项目。这是一个基于霍尼韦尔的William Regitz提出的三晶体管存储单元设计,这个设计能带来更高的单元密度和更低的制造成本。但这种方案存在着一个缺陷,那就是存储器无法在未加电的状态下保留信息,所以电路需要每两毫秒施加(刷新)一次电压。

(第一个MOS内存芯片Intel1101和第一个DRAM内存芯片Intel1103。(CPU-Zone))

当时,计算机随机存储器是磁芯存储芯片的一部分。而在英特尔的1103 DRAM(动态随机存取存储器)于1970年10月问世之后,这项技术几乎被淘汰了。等到英特尔于次年初进一步解决制造错误后,英特尔在这个占主导地位且快速增长的市场中建立起相当大的领先优势。这种状况一直持续到日本在1980年代初注入大量资本生产存储。

英特尔早期在硅栅工艺上的制造失败也导致了第三种也是最直接的盈利芯片的诞生,这种产品在良率上也行业领先。当时 ,碰到问题的英特尔指派另一位曾在Fairchild工作过的年轻物理学家Dov Frohmann调查制程问题。弗罗曼推测,一些晶体管的栅极已经断开,漂浮在氧化物中,这导致它们与电极分开。

传统的存储器要求在芯片的制造过程中,需要在设计中放置编程电路,并在设计中内置保险丝,以适应各种编程变化。这种方法在小批量时代价很昂贵,因为需要许多不同的芯片来适应不同的目的,并且在重新设计或修改电路时需要对芯片进行修改。

而EPROM(可擦可编程只读存储器)彻底革新了该技术,它使存储器编程变得更加容易访问,而且速度提高了许多倍,因为客户不必等待制造专用芯片。

然而该技术的缺点是,为了使紫外线能够擦除芯片,在ROM芯片正上方的芯片封装中集成了一个相对昂贵的石英窗口,以允许光进入。后来,他们通过引入一次性可编程(OTP)EPROM而消除了石英窗口(和擦除功能)和电可擦除可编程ROM(EEPROM),从而进一步减轻了成本。

和3101一样,1702 EPROM最初的良率非常低——大部分不到1%。因为它需要一个精确的电压来进行内存写入。但制造过程中的差异会导致写入电压要求不一致——电压过低编程就不完整,电压过高则有损坏芯片的风险。而Fairchild前员工Friedrich提出了一种方法,即在写数据之前,在芯片上传递了一个高负压来解决这个问题。Friedrich将这一过程命名为“walking out”。借助这个技术,他们将每两个晶圆中量产一个芯片的良率提高到每个晶圆上能生产60个这样的芯片。

(英特尔1702,第一块EPROM芯片。(computermuseum.li))

因为这次“walking out”并没有改变芯片,所以其他销售英特尔设计的集成电路制造商也不会马上发现英特尔良率飙升的原因,这直接改变了英特尔的命运,1971年至1973年,英特尔的收入增长了600%。与第二供应公司相比,这一惊人的良率赋予英特尔明显的优势,这使得他们远远超过了AMD、美国国家半导体、Sigtronics, a和MIL等销售相同零件的公司。

处理器初露头角

而此时,一个新的机会又出现在英特尔头上。对他们来说 ,这个即将出现的客户会是他们公司发展历程中最重要的客户。

1969年,日本计算机器公司(NCM)找到英特尔公司,希望他们为其一款新的台式计算器提供12个芯片的系统。英特尔在这个阶段正在开发它的SRAM, DRAM和EPROM芯片,但他们渴望获得这个商业合同。

NCM最初描述了一个系统,该系统需要八个专用于该计算器的芯片,但英特尔的Ted Hoff突然想到了借用当时更大的微型计算机的想法。与单个芯片处理单个任务不同,其想法是制造出一种处理综合工作负载的芯片,将单个任务变成子例程。换而言之,就是在该计算器上和更大的计算机所做的那样——采用通用芯片。Ted Hoff的想法是将所需的芯片数量减少到只有四个——输入输出的移位寄存器,ROM芯片,RAM芯片和新的处理器芯片。

NCM和英特尔于1970年2月6日签署了新系统的合同,英特尔获得了6万美元的预付款,而三年的最低订单为6万套(每套最小8个芯片)。而英特尔则将处理器及其三个支持芯片实现的工作交给另一位前Fairchild员工——Federico Faggin。

还在Fairchild就职的时候,FedericoFaggin对公司无法在被竞争对手利用之前将其研发成果转化为有形产品感到失望,再加上他不愿意再担任制造工艺工程师,因为他的主要兴趣在于芯片架构。这就促使他跳槽到了英特尔。

在与英特尔的LesVadász取得联系后,他受邀领导一个设计项目,LesVadász对这个项目的描述是极具挑战性。而Faggin在1970年4月3日,也就是他在Intel工作的第一天,听了英特尔工程师Stan Mazor介绍了这个4芯片的MCS-4项目。但第二天,在与NCM的代表Masatoshi Shima会面后,后者颇有微言。因为他希望能看到处理器的逻辑设计,而不是听取一个在这个项目上工作不到一天的人高谈阔论。

(英特尔第一个商用微处理器4004,具有2300个晶体管,并以740KHz的时钟速度运行。(CPU区域))

但Faggin的团队很快就着手开发这四款芯片。如果以最简单的设计而言,4001在一周内就完成,但绘图员需要一个月才能完成布局。到5月,4002和4003也都已经先后设计完成,终于到微处理器4004,芯片开始工作。他们的第一次预生产于12月下线,但是由于制造过程中省略了重要的掩埋接触层(buried contact layer),因此它们无法工作。而第二次修订更正了该错误,四个工作芯片也都在三周后准备好进入测试阶段。

如果4004仍是NCM的定制部件,那么它可能只会成为半导体历史上的一个脚注,但消费电子产品价格的下降,尤其是在竞争激烈的台式计算器市场,使得NCM再次与英特尔谈判,他们要求Intel从已达成的合同中降低单价。因为看到4004的更多应用市场,Noyce 提议接受他们的降价请求,并退还NCM的6万美元预付款,作为交换,英特尔可以将4004销售给除计算器以外的其他市场的客户。这使得4004成为第一个商用的微处理器。

在当时,还有两个设计是整个系统专有的。分别 是Garrett AiResearch公司的MP944和德州仪器的TMS 0100。其中 4004和MP944需要许多支持芯片(ROM,RAM和I / O),但德州仪器(TI)的芯片将这些功能组合到了CPU中——这就是世界上第一个在市面上出现的微控制器或“片上计算机”。

(Intel 4004内部)

德州仪器公司和英特尔公司在1971年(1976年)签订了涉及逻辑、制程、微处理器和微控制器IP的交叉许可协议,这将预示着一个交叉许可、合资和专利作为商业武器时代的到来。

NCM(Busicom)MCS-4系统的完成释放了资源,以继续开展更雄心勃勃的项目,该项目的起源早于4004设计。1969年末,计算机终端公司(CTC,后来的Datapoint)从IPO中获得了充足的资金,它联系了英特尔和德州仪器公司,要求他们提供8位终端控制器。

但德州仪器很早就退出了,而英特尔始于1970年3月的1201项目,也由于项目负责人HalFeeney被选入一个静态RAM芯片项目而在7月陷入停滞。随着最后期限的临近,CTC最终会选择更简单的TTL芯片,而1201项目一直处于停滞状态,直到精工对台式计算器的使用表现出兴趣,Faggin又在1971年1月启动了4004。

在今天看来,如果我告诉你微处理器的开发应该排在内存之后,你可能以为我发疯了,但在60年代末和70年代初,计算是大型机和小型机的领域,而全球每年售出的大型机不到2万台,何况IBM在这个相对较小的市场上占据了主导地位(另外还有UNIVAC、GE、NCR、CDC、RCA、Burroughs和Honeywell等厂商,但与“白雪公主”IBM相比,它们被称为“七个小矮人”)。与此同时,数字设备公司(DEC)实际上拥有了小型机市场。英特尔管理层和其他微处理器公司看不到他们的芯片能取代大型机和小型机,而新的存储芯片可以在这些领域找到更大的市场。

1201于1972年4月正式推出,其名称更改为8008,以表示它是4004的后续产品。该芯片虽然取得了一定的成功,但由于其对18引脚封装的依赖而受到限制,从而限制了其输入输出(I / O)和外部总线选项。

因为潜在客户的反馈以及基于计算器的处理器的日益复杂性导致8008演变为8080,正是在这颗芯片推动下,启动了个人计算机的黄金时代。

建立8080的里程碑

和它的前身8008一样,英特尔的8080在最初的开发过程中经历了一些延迟,但它后来被认为是历史上最具影响力的芯片之一。但当时的公司管理层专注于高利润的内存业务,特别是与利润丰厚的大型机市场兼容的完整内存系统。

8080于1974年4月推出。尽管最初的开发被推迟了,但英特尔的主要竞争对手摩托罗拉6800也面临着使芯片和n-MOS工艺适应单个5伏输入的问题(8080需要三个独立的电压输入)),这将其推出时间往后推了将近七个月。因为没有了直接的竞争对手,英特尔就拥有了一个主要属于自己的新市场。

8080的最初开发直到1972年中期才开始,那时距Federico Faggin游说英特尔管理层开发8080大约六月个月。此时,潜在的微处理器市场已经开始崭露头角。但在那时,主流的态度集中在微处理器必须与更强大的大型机和小型机共存,或者以其他方式取代它们。计算机仍然被视为昂贵的商业和研究工具,新一代相对便宜的个人机器和工业控制器市场并不存在,但很多情况,他们当时也没有想象到。

(Ted Hoff展示了Intel8080处理器。)

对于剩余的难题,操作系统以及针对消费者的包装,与之相关的工作都即将开展。英特尔公司聘请了Gary Kildall,他曾在美国海军研究生院任教的编译器设计专家,在DECPDP-10微型计算机上编写软件,以模拟(尚待构建的)8080系统。Interp / 80软件将由称为PL / M的高级语言镜像XPL(当时用于大型机)进行编译。

Kildall通过将Intellec-8开发套件中的系统与软盘驱动器整合在一起,从而加快了这一过程,从而减轻了与DEC分时小型计算机上的数据输入输出电传打字方法相关的漫长延迟。从Intellec-8系统生成的代码将成为CP / M(微型计算机控制程序),在接下来的七年中,它将成为主导的操作系统,直到MS-DOS被广泛使用。

到MS-DOS初次亮相时,已经有50万台电脑搭载了CP/M操作系统,如果历史上的情况稍有不同的话,这一数字可能会多出许多倍。

Kildall向英特尔提出以2万美元的价格收购CP/M,但英特尔拒绝了这一出价。他们对从磁盘上运行的操作系统和任何非商业相关的软件都不感兴趣。CP/M的销售最初仅限于几个用户:日本的欧姆龙公司和劳伦斯利弗莫尔实验室。Kildall的第三个客户IMSAI在未来七年内推动CP / M在个人计算机操作系统中占据主导地位。

当英特尔8080开始批量生产时,EdRoberts只是一家名为MITS的小公司的老板,这家公司最初是为业余无线电爱好者和火箭模型爱好者服务的,为了公司的持续生存,他期待着计算机运动的萌芽。

MITS公司的最新产品是一款基本计算套件,它刚投产不久,德州仪器公司就推出了自己的更便宜、更复杂的计算产品,导致许多小公司倒闭。Roberts迅速研究了利用(Jonathan Titus的Mark-8“source and build it yourself“套件的可行性,该套件当时在电子迷中获得了广泛认可。

Roberts能够以75美元的处理器(英特尔的标价为360美元,摩托罗拉6800的定价)获得8080的供应,并建造了Altair 8800,以使用源组件板插入MITS设计的通用后面板中。从任何消费电子标准来看,它都非常粗糙,因为它是专为业余爱好者和新潮的计算机领域大学生而设计的。

如上所述,英特尔8008处理器为JonathanTitus制造自己的电脑提供了支持。由此产生的Mark-8在1974年7月发行的《无线电电子杂志》上的一篇文章中有组装说明和一份部件制造商的清单,因为部件必须由爱好者采购。而《大众电子》杂志将在随后的1975年1月的一期上也介绍了Altair8800。

Ed Roberts 曾期望有数百名业余爱好者会购买他的计算机。现实情况是,该杂志的文章产生了大约1000笔订单,六个月内增加到5,000笔,到1976年12月增加到10,000笔。这不是MITS能预料到的。

该系统的基本成本一直保持较低水平,以鼓励销售,但昂贵的硬件扩展选件却带来了利润。这种方法是基于在IBM运作良好的情况下建立的,这一直维持到核心内存价格暴跌并且英特尔开始销售与IBMSystem / 360兼容的DRAM内存系统为止。MITS遇到了同样的问题,因为业余爱好者开始为MITS自己的产品系列寻找更便宜(且通常更可靠)的替代产品,首先是HomebrewComputer Club成员Robert Marsh的兼容Altair的4 KB静态RAM模块。

《大众电子》的文章给比尔·盖茨和保罗·艾伦留下了深刻的印象,他们立即与MITS联系,要求为其编写定制的BASIC程序。编写浮点例程的Gates、 Allen和 Monte Davidoff准备好了Altair BASIC的程序,并准备在2月份进行演示。

专门为个人计算机编写的第一种计算机语言开始随Altair(或计算机的扩展选件)一起以75美元/本的价格或500美元作为独立零售软件的形式出售。与此同时,盗版立即出现了,这导致了Bill Gates 在1976年1月写了著名的“致爱好者的公开信”。BillGates按照自己的形象打造了“微软”。

Altair BASIC的复制开创了一种新的传统,即通过盗版迅速提供新软件,随之而来的是软件供应商索赔过高的损失。Bill Gates)、和Paul Allen的微软公司将继续为Amiga和Commodore、RadioShack、Atari、IBM、NEC、Apple以及许多特定系统的用户定制BASIC。

带来竞争新局面

Altair 8800取得了巨大的成功。IMS Associates也迅速将Altair克隆为IMSAI 8080,这带来新的局面。

IMSAI发布后的一年内,侵蚀了Altair个人计算机市场的17%市场份额,后来又迅速提升到22%。处理器技术公司新推出的SOL-10和SOL-20系统(也基于Intel8080)将占Southwest 市场的8%,而Southwest 的技术产品、6800(基于摩托罗拉6800)也将占据更多的市场。

在这个时候,基于微处理器的计算机的娱乐方面还没有实现。家用游戏机如MagnavoxOdyssey和它的前身雅达利公司的Pong街机游戏,并没有在更大的公众面前展现,所以英特尔和摩托罗拉通过他们利润丰厚的附加组件和支持合同,把注意力放在了工业和商业终端设备上。但接下来的一年,他们都开始展示基于娱乐的计算机的潜力。

1977年是行业分水岭的一年,因为摩托罗拉和英特尔在个人电脑领域的双头垄断突然结束。两家厂商的处理器团队都进行了分裂和重组。由Chuck Peddle领导的摩托罗拉设计团队游说摩托罗拉生产更便宜的6800。而300到360美元的定价则限制了它可以用于其他应用。Peddle则看到了入门级计算和低成本工业应用程序的廉价替代品的机会。

为此Chuck Peddle,BillMensch和其他五名工程师离开了Tom Bennett的Motorola6800设计团队,并在MOS Technology成立了工厂。MOSTechnology是在德州仪器(TI)计算器价格战中受到严重打击的芯片公司。他们着手建立精简,降低6800的成本,并在6800推出11个月后宣布推出MC6500系列。6502的价格为25美元,不仅比6800(和8080/8085)要便宜,而且由于制造过程不那么严格,它的良率也比摩托罗拉的产品更好。

Federico Faggin,8080的首席设计师,也在芯片敲定后不久就与英特尔分道扬镳。Faggin对格鲁夫对公司的微观管理越来越不满,他也对英特尔项目主管 LesVadász申请(并获得了专利权)他发明的埋入式接触专利感到愤怒。埋入式接触是生产MOSFET晶体管的关键一步。在此时,英特尔还认为微处理器只不过是一个可以用来销售更多内存产品的包装中的一个组件,这对英特尔来说并没有什么帮助。

Faggin和英特尔资深工程师RalphUngermann于1974年底离开,创立了以Ungermann命名的Zilog公司(Zilog是各种缩写,“Z”是集成逻辑的最后一个字)。在Ziglog成立以后,全球最大的石油公司埃克森美孚迅速与该公司联系,提出了投资要约。

为了获得该公司51%的股份,埃克森美孚将支付150万美元。这两个人很快就着手实施对8080设计的改进,并将重新设计的芯片作为分包商提供给了英特尔。英特尔拒绝,因为他们认为与前雇员开展业务将激励其他工程师效仿Faggin的做法。

(Zilog的Z80被选中为Tandy(Radio Shack)TRS80提供动力。(照片:Maximum PC))

Zilog的第一块芯片Z80,仅由三位主要工程师Faggin, Ungermann,和来自英特尔的Masatoshi Shima)以及几个开发和系统工程师,加上少量用于芯片光刻布局的图形工程师,在令人震惊的9个月时间里设计完成。芯片的设计在1975年12月完成后,由前Texas Instruments员工新成立的初创公司Mostek制造。在集成电路生产初期,Mostek可以与英特尔匹敌,并在DRAM生产中遥遥领先。

与MOS Tech 6502一样,Z80比Intel 8080更易于集成到系统中,并且比8080、8085后续产品和Motorola 6800都便宜。这种简单性和较低的成本让Z80被看作首先驱动器。Tandy(RadioShack)的TRS 80,而6502与广受欢迎的Commodore公司(不久将收购MOS Technology)一起开始使用PET 2001进行长期合作。

(MOS 6502处理器。四位数的日期代码表示该日期是在1984年的第37周。(HWHunpage))

MOS 6502也将在苹果电脑系列中找到一席之地,这是另一个有影响力的产品组合。史蒂夫·沃兹尼亚克是一个狂热的电子产品爱好者,也是Homebrew 计算机俱乐部的成员,他曾敦促他的雇主惠普公司开发个人电脑系统。这个典型的黑客爱好者只用了几个月的空闲时间就组装了第一块Apple I主板,然而苹果公司的形象是将自己与当时制造玩具的业余爱好者的形象区分开来。沃兹尼亚克是苹果电脑公司的催化剂,而史蒂夫·乔布斯则塑造了公司,定义了公司的战略和形象。

(史蒂夫·乔布斯(Steve Jobs)和史蒂夫·沃兹尼亚克(Steve Wozniak)在采用MOS 6502处理器的原始Apple I上工作。虽然从技术上讲仍然是一个套件,但由于购买者必须采购机箱和外围设备,因此主板已完全组装好出售。)

新时代的来临

对于消费者而言,随着行业所需基础设施的增强,未来几年的技术也得到了加强。同时,随着处理器,支持芯片和存储芯片变得更便宜,使得它们被广泛应用。这种8位微处理器的普及性越来越高。随着个人计算机范围的扩大,涌现出大量软件,也进一步推动了硬件销售。

但在8位微处理器革命开始之前,一场全球性的衰退到来了,半导体业务在1974年经历了销售和平均销售价格的低迷。大公司相对安然度过了不景气的一年,但刚刚在业务上站稳脚跟的小公司却受到了影响,这导致了大量重组、收购和新的合作关系的诞生。

其中受到严重影响的一家公司是AMD。作为第二大芯片供应商,这一年AMD的股价跌至每股1.50美元,仅为其首次公开募股价格的十分之一,同时,因为受到英特尔威胁对其EPROM芯片系列提起知识产权侵权的起诉。因AMD迫切需要一个新的微处理器来维持生存。

就其本身而言,英特尔希望AMD新设计的浮点单元(FPU)芯片,能够与微处理器协同工作可以进行函数计算的数学协处理器。由于英特尔陷入了与Zilog,摩托罗拉和MOS Tech的四方营销战中,因此该FPU也使市场支配地位更加广阔。将AMD作为8085及其后续产品的第二货源使英特尔的设计获得了更大的市场渗透率,同样重要的是,AMD不会出售任何英特尔竞争对手的处理器。

(AMD成为Intel 8085微处理器的授权第二供应商。(照片:CryptoMuseum))

双方经过几个月的讨价还价,两者终于达成了协议。英特尔将从AMD那里收到他们已经在销售的设计的版税和罚款,并根据具体情况获得AMD设计的授权。AMD将获得8085的授权,包括完全访问该芯片的名称、制造掩模以及以完全“与英特尔兼容”的名义销售该芯片的权利。

为了敲定这笔交易,AMD得到了英特尔的微代码,因为AMD的代表清楚地知道,未来的设计可能会包括微编程。合同中的这一条款在当时并不特别重要,但在几年内这产生了重大影响。AMD的前景看起来更加光明,他在第二年与西门子成立了合资公司,在此之前,这家德国公司曾想通过收购英特尔来弥补欧洲在集成电路方面与美国的差距,但并没有成功。

随着微处理器的不断完善和复杂性的提高,支持结构也得到了发展。随着工艺的改进,可以增加晶体管数量,从而提高了存储器的密度,与此同时,软盘,硬盘驱动器的密度和改进也随之而来。我们现在认为现代个人电脑的许多方面)。

微处理器产业,尤其是个人计算机,即使没有引人注目,也一直在稳步增长,直到1980年代。播种了近20年的种子,然后在新的十年开始之际开了花,该行业迎来了一个重要的转折点。

半导体公司(几乎完全是美国衍生的公司)的主要重点仍然是高利润的DRAM电路。微处理器通常被视为可作为多芯片封装出售的一系列芯片的一部分。英特尔以及最近的Mostek都是建立在动态内存的基础上的。这种情况发生了变化,因为日本政府不顾一切地试图阻止日本计算机行业陷入深渊,因而给予了日本半导体公司慷慨的税收优惠、低息贷款和制度化的保护主义。

IBM在日本的发展促使日本政府在1961年成立了日本电子计算机公司(JECC),他以高价购买日本电子产品,以维持当地产业的运转。JECC将独立的日本公司组织起来,以最大限度地减少竞争,最大化个人市场选择。

20世纪60年代中期,IBM的System / 360和370大型机租赁业务为1960年代中期日本本土竞争带来了更多问题。当地公司既没有专业知识也没有基础设施来应对蓝色巨人。作为回应,日本政府对该行业进行了重组,包括将市场分配给单个公司或联合公司,并限制美国公司在日本的增长和机会。这些公司还控制着他们所选市场区域中从制造到销售的整个供应链,以提高效率并增加上市的机会。

从上世纪70年代中期到后期,对新型集成电路的需求一直以年均16%的速度增长,尤其是美国、日本政府和电子公司都将集成电路、尤其是利润丰厚的DRAM市场视为发展集成电路产业的理想机会。在16亿美元的政府补贴、税收抵免、低息贷款以及大量私人投资的支持下,日本公司开始着手建设最先进的集成电路晶圆厂。这些日本公司在建造自己的工厂时,还需要增加进口美国制造的DRAM产品,用于他们的消费和商业产品。

美国公司扩大了制造基地以应对更大的出口,所以,当日立、NEC、富士通和东芝的日本芯片运抵美国后,就出现了严重的产能过剩问题。结果,DRAM价格在一年内下跌了90%。一块64KDRAM芯片在1980年的售价是100美元,但他们一路下跌到了5美元。美国的存储业务已经濒临破产。

(英特尔8088将继续为IBM PC提供“动力”,并将该平台转变为行业标准。(格林内尔学院))

对于英特尔来说,它的主要业务不再是基于内存的,因为它的8位/16位8086和16位8088处理器刚刚投产。他们的未来是微处理器和微控制器。是他们能够有今天地位的倚仗。

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本文源自头条号:半导体行业观察

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