對(duì)大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，微芯片是一些長(zhǎng)著小小的金屬針，標(biāo)著看似隨機(jī)的字母或數(shù)字的字符串的黑盒子。但是對(duì)那些懂的人來(lái)說(shuō)，有些芯片就像名人一樣站在紅毯上。有許多這樣的集成電路直接或間接地為改變世界的產(chǎn)品賦能，從而得到榮耀，也有一些芯片對(duì)整個(gè)計(jì)算環(huán)境造成了長(zhǎng)期的影響。也有一些，它們的雄心壯志失敗后成為警世的故事。

為了紀(jì)念這些偉大的芯片，并講述它們背后的人和故事，IEEE Spectrum 制作了這個(gè)“芯片名人堂”（Chip Hall of Fame）。登堂的是7類共27枚影響了整個(gè)計(jì)算世界的芯片。

這份名單中的第一類多數(shù)來(lái)自 IEEE Spectrum 2009年的一個(gè)專題“25 Microchips That Shook The World”，由 Brian Santo 撰寫(xiě)，現(xiàn)在它增加了自那之后的出現(xiàn)的一些重要的芯片。當(dāng)然，這份名單肯定存在爭(zhēng)議，比如讀者可能會(huì)質(zhì)疑為什么英特爾的8088微處理器入選，而不是4004（英特爾推出的第一款微處理器）或者8080（英特爾最著名的微處理器）？需要稍作說(shuō)明的是，這份名單是作者、作者所信任的來(lái)源，以及 IEEE Spectrum 的多名編輯經(jīng)過(guò)數(shù)周的爭(zhēng)論之后得出的。它并不只關(guān)注那些獲得巨大商業(yè)成功或取得了重大技術(shù)進(jìn)步的芯片，它關(guān)注的是那些被證明十分獨(dú)特，令人著迷，令人驚嘆的微芯片。最重要的是，這份榜單搜集了深刻地影響了許多人的生活的芯片——它們是許多改變世界的電子設(shè)備的重要部分，象征著技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

類別：

放大器 & 音頻（Amplifiers & Audio）

接口（Interfacing）

邏輯（Logic）

記憶 & 存儲(chǔ)（Memory & Storage）

MEM & 傳感器（MEMs & Sensors）

處理器（Processors）

無(wú)線（Wireless）

No.1 仙童半導(dǎo)體μA741 運(yùn)算放大器（1968）

該芯片成為了模擬放大器集成電路事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。該芯片目前仍在生產(chǎn)，在電子產(chǎn)品中隨處可見(jiàn)。

制造商：仙童半導(dǎo)體

類別：放大器 & 音頻

年代：1968

運(yùn)算放大器就像模擬設(shè)計(jì)界的切片面包。你可以用它們夾上任何東西，并且都能得到滿意的結(jié)果。設(shè)計(jì)者使用它們來(lái)制作音頻或視頻的前置放大器，電壓比較器，精密整流器，以及其他許多日常電子系統(tǒng)中重要的子系統(tǒng)。

1963年，26歲的工程師 Robert Widlar 在仙童半導(dǎo)體公司（Fairchild Semiconductor）設(shè)計(jì)了第一個(gè)單塊集成運(yùn)算放大器電路，即 μA702。當(dāng)時(shí)它的售價(jià)是300美元。Widlar 隨后對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)出 μA709，并獲得了巨大的商業(yè)成功。據(jù)說(shuō)，Widlar 因此要求加薪，但沒(méi)有得到滿足，于是離開(kāi)了仙童半導(dǎo)體。美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司（現(xiàn)在是德州儀器的一部分）如獲至寶，迅速挖來(lái)了 Widlar。Widlar 后來(lái)幫助國(guó)家半導(dǎo)體建立了模擬IC設(shè)計(jì)部門。1967年，Widlar 為國(guó)家半導(dǎo)體公司研發(fā)出一個(gè)更好的運(yùn)算放大器，即 LM101，其中一個(gè)版本（LM101A-N）現(xiàn)在仍在生產(chǎn)。

雖然仙童半導(dǎo)體的領(lǐng)導(dǎo)們對(duì) Widlar 突然發(fā)起的競(jìng)爭(zhēng)感到焦頭爛額，但在仙童的研發(fā)實(shí)驗(yàn)室，新加入的 David Fullagar 對(duì) LM101 進(jìn)行了仔細(xì)的檢查，發(fā)現(xiàn)這款芯片的設(shè)計(jì)雖然非常巧妙，但還是存在一些缺陷。其中最大的缺陷是，由于半導(dǎo)體質(zhì)量的變化，有些芯片在IC的輸入級(jí)，即所謂的前段，對(duì)噪聲過(guò)于敏感。

Fullagar 于是開(kāi)始了自己的設(shè)計(jì)。前端問(wèn)題的解決方案非常簡(jiǎn)單，F(xiàn)ullagar 為芯片增加了一對(duì)額外的晶體管。額外的電路使得放大更加平滑。

Fullagar 將他的設(shè)計(jì)交給仙童研發(fā)部門的老大，一位名叫戈登·摩爾（Gordon Moore）的人。摩爾將他的設(shè)計(jì)交給公司的商業(yè)部門。這枚新的芯片被命名為 μA741，后來(lái)成為運(yùn)算放大器的標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)IC，以及后來(lái)仙童半導(dǎo)體的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手所創(chuàng)造的各種翻版型號(hào)，已經(jīng)賣出數(shù)百萬(wàn)個(gè)。當(dāng)時(shí)初版的μA702價(jià)格是300美元，現(xiàn)在300美元大約可以買2000枚μA741芯片。

No.2 Intersil ICL8038 波形發(fā)生器（1983）

Intersil ICL8038 Waveform Generator

Intersil的ICL8038波形發(fā)生器為消費(fèi)電子產(chǎn)品帶來(lái)了復(fù)雜的聲音

制造商： Intersil（英特矽爾）

類別： 放大器 & 音頻

年代： 大約 1983

一個(gè)好的基本波形——隨時(shí)間變化的電壓——是構(gòu)建更復(fù)雜行為的原材料。Intersil的ICL8038 集成電路的設(shè)計(jì)是為了方便地獲得精確的波形，能夠同時(shí)產(chǎn)生正弦波、矩形波和鋸齒波等周期信號(hào)，只需要很少的外部元件。

最初，ICL8038 被嘲笑性能有限，而且具有表現(xiàn)不穩(wěn)定的傾向。確實(shí)，這個(gè)芯片有點(diǎn)不可靠。但共生是們很快學(xué)會(huì)了如何可靠地使用它，然后8038取得了重大的成功，最終銷售了數(shù)百萬(wàn)個(gè)，并被用在無(wú)數(shù)應(yīng)用程序中——包括“電話飛克”（phreaker）們?cè)?0世紀(jì)80年代使用的“藍(lán)盒子”（blue boxes）。

Intersil 公司在2002年停產(chǎn)了8083，但愛(ài)好者們至今仍在收集 ICL8038，用來(lái)自制函數(shù)發(fā)生器和模塊化模擬合成器。

No.3 微開(kāi)半導(dǎo)體MAS3507 MP3解碼器（1997）

Micronas Semiconductor MAS3507 MP3 Decoder

這個(gè)芯片開(kāi)啟了數(shù)字音樂(lè)革命

制造商： 微開(kāi)（Micronas）半導(dǎo)體

類別： 放大器 & 音頻

年代： 1997

在 iPod 出現(xiàn)之前，是Diamond Rio PMP300。PMP300于1998年推出，幾乎立刻就火了，不過(guò)這一熱潮很快就消減了。不過(guò)，這個(gè)播放器有一件事很重要，就是它支持 MAS3507 MP3解碼芯片——一個(gè)基于RISC的數(shù)字信號(hào)處理器，具有為音頻壓縮和解壓縮優(yōu)化的指令集。它的開(kāi)發(fā)者是Micronas（現(xiàn)在是TDK-Micronas），它讓Rio能夠?qū)⑹嗍赘枨鷫嚎s到其閃存中。對(duì)于今天的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)可能有點(diǎn)可笑，但在當(dāng)時(shí)相比便攜式CD播放器已經(jīng)足夠有競(jìng)爭(zhēng)力了。Rio以及它的后續(xù)產(chǎn)品為iPod鋪平了道路，現(xiàn)在你已經(jīng)能夠在口袋里裝上數(shù)千首歌曲。

正如這個(gè) Micronas 的設(shè)計(jì)文件所顯示的，MAS3507是只為做好一件事設(shè)計(jì)的，即只能很好地解碼 MPEG Audio Layer III（即MP3）數(shù)據(jù)。

No.4 德州儀器TMC0281語(yǔ)音合成器（1978）

Texas Instruments TMC0281 Speech Synthesizer

這是世界上第一款語(yǔ)音合成芯片

制造商： 德州儀器

類別： 放大器 & 音頻

年代： 1978

如果沒(méi)有TMC0281，E.T.可能永遠(yuǎn)沒(méi)辦法“打電話回家”。因?yàn)?TMC0281 是世界上第一款單芯片語(yǔ)音合成器，是德州儀器的Speak＆Spell學(xué)習(xí)玩具的“心臟”（或者應(yīng)該說(shuō)是“嘴巴”）？ 在史蒂文·斯皮爾伯格（Steven Spielberg）1982年的《E.T.外星人》電影中，外星人E.T.黑進(jìn)玩具中，搭建了一個(gè)星際通訊設(shè)備。（電影中，E.T.還使用了一個(gè)衣架，一個(gè)咖啡罐以及一把圓鋸。）今天，我們已經(jīng)越來(lái)越習(xí)慣與消費(fèi)電子產(chǎn)品交談；TMC0281 是無(wú)處不在的合成語(yǔ)音世界的第一步。

外星人E.T.抱著一臺(tái)Speak＆Spell玩具

TMC0281于1978年發(fā)布，使用被稱為線性預(yù)測(cè)編碼（linear predictive coding，LPC）的技術(shù)產(chǎn)生語(yǔ)音，所產(chǎn)生的聲音是一些嗡嗡聲、嘶嘶聲和爆裂聲的組合。對(duì)于“產(chǎn)生語(yǔ)音”這件被認(rèn)為是“不可能在集成電路中實(shí)現(xiàn)的”的事情，這是一個(gè)令人驚訝的解決方案。TMC0281的變體型號(hào)被用于雅達(dá)利的街機(jī)游戲和克萊斯勒的K型車。2001年，德州儀器將它的語(yǔ)音合成芯片生產(chǎn)線賣給Sensory公司，Sensory在2007年底停產(chǎn)這個(gè)芯片。不過(guò)，在eBay上花50美元左右可以買到品相非常不錯(cuò)的 Speak＆Spell 玩具。

No.5 Tripath Technology 的 TA2020 音頻放大器（1998）

Tripath Technology TA2020 Audio Amplifier

這是一個(gè)固態(tài)、大功率的放大器，為便宜的設(shè)備帶來(lái)大音量。

制造商： Tripath Technology

類別： Amplifiers and Audio

年代： 1998

有些音響發(fā)燒友堅(jiān)持認(rèn)為真空管放大器能產(chǎn)生最好的聲音，而且永遠(yuǎn)是這樣。因此，當(dāng)音頻界出現(xiàn)一些聲音，稱一個(gè)完全依賴半導(dǎo)體的放大器發(fā)出的聲音就像真空管放大器一樣圓潤(rùn)而且充滿活力時(shí)，引起了很大的反響。

這個(gè)放大器是由硅谷的一家公司Tripath Technology設(shè)計(jì)的D類放大器。D類放大器的工作原理是不直接放大輸入的模擬音頻信號(hào)，而是先將模擬音頻轉(zhuǎn)換為可用于開(kāi)啟或關(guān)閉功率晶體管的數(shù)字脈沖串。所得到的信號(hào)被轉(zhuǎn)換成具有較高振幅的模擬信號(hào)。

Tripath的訣竅是使用一個(gè)50兆赫茲的采樣系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)放大器。該公司表示，TA2020的性能更好，而且成本遠(yuǎn)低于任何類似的固態(tài)放大器。為了在交易展覽上展示這款芯片，他們特意播放了電影《泰坦尼克號(hào)》的那首著名主題曲。

像大多數(shù)D類放大器一樣，TA2020的能效非常高; 它不需要散熱器，并且可以使用緊湊的封裝。Tripath的低端，15瓦型號(hào)的TA2020售價(jià)為3美元，用于內(nèi)置揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)。索尼，夏普，東芝等的家庭影院，高端音響系統(tǒng)以及電視機(jī)都采用其他型號(hào)——最強(qiáng)大的擁有1000W的輸出。

后來(lái)，其他大型半導(dǎo)體公司迎頭趕上，創(chuàng)造出類似的芯片，Tripath 漸漸被人遺忘?，F(xiàn)在Sure Electronics和Audiophonics等公司仍提供基于TA2020及其姐妹芯片的音頻放大器套件和產(chǎn)品。

No.6 Amati通信公司的Overture ADSL芯片組（1994）

Amati Communications Overture ADSL Chip Set

這款通信芯片開(kāi)啟了寬帶上網(wǎng)時(shí)代

制造商： Amati Communications

類別： Interfacing

年代： 1994

還記得ADL（數(shù)字用戶線路）出現(xiàn)時(shí)，你將可憐的每秒56.6k的調(diào)制調(diào)解器扔進(jìn)垃圾桶的場(chǎng)景嗎？好吧，幾年之后，隨著專用的基于光纖的寬帶網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，你又將ADL調(diào)制調(diào)解器扔進(jìn)了垃圾桶。但對(duì)于許多消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，DSL是高速互聯(lián)網(wǎng)所能做的第一個(gè)嘗試，尤其是作為音樂(lè)和電影的分發(fā)系統(tǒng)。這是一個(gè)偉大的過(guò)渡技術(shù)：只要用戶距離交換機(jī)不是很遠(yuǎn)，DSL都能將現(xiàn)有的常規(guī)音頻電話線轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚贁?shù)字連接。

這個(gè)寬帶革命的中心是從斯坦福大學(xué)出來(lái)的創(chuàng)業(yè)公司 Amati Communications。20世紀(jì)90年代，該公司提出一種稱為離散多音（DMT）的DSL調(diào)制方法。該方法基本上是使一條電話線看起來(lái)像數(shù)百個(gè)子信道，并使用反向羅賓漢策略改進(jìn)傳輸?shù)姆绞健ohn M. Cioffi 是 Amati的共同創(chuàng)始人，現(xiàn)在是斯坦福大學(xué)工程教授，他說(shuō)：“比特被從最貧乏的信道搶走，然后被給到最富有的信道?！?DMT打敗了它的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，包括AT＆T等巨頭，成為DSL的全球標(biāo)準(zhǔn)。在20世紀(jì)90年代中期，Amati的DSL芯片組（一個(gè)模擬，兩個(gè)數(shù)字）售出了少量，但到2000年，每年的銷量已經(jīng)達(dá)到數(shù)百萬(wàn)組。在二十一世紀(jì)初，年銷售量突破了1億組。德州儀器在1997年收購(gòu)了Amati。

No.7 西部數(shù)據(jù)的 WD1402A UART（1971）

Western Digital WD1402A UART

制造商： 西部數(shù)據(jù)

類別： Interfacing

年代： 1971

戈登·貝爾（Gordon Bell）以在20世紀(jì)60年代在迪吉多公司（DEC）推出PDP系列小型計(jì)算機(jī)而聞名。這迎來(lái)了網(wǎng)絡(luò)和交互式計(jì)算機(jī)的時(shí)代，在20世紀(jì)70年代隨著個(gè)人電腦的出現(xiàn)而達(dá)到全盛。雖然小型計(jì)算機(jī)現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入歷史教科書(shū)，但貝爾還發(fā)明了一些雖然相對(duì)不那么知名但絕非不重要的技術(shù)，而且這些技術(shù)現(xiàn)在仍在世界各地被采用：通用異步收發(fā)傳輸器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），簡(jiǎn)稱UART。

UART用于讓兩個(gè)數(shù)字設(shè)備通過(guò)串行接口一次發(fā)送一個(gè)比特進(jìn)行通信，而不會(huì)使設(shè)備的主處理器與細(xì)節(jié)干擾。

今天，我們可以使用更復(fù)雜的串行設(shè)置，例如無(wú)處不在的USB標(biāo)準(zhǔn)。但很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)，在諸如將調(diào)制調(diào)解器連接到PC之類的使用中，UART都是統(tǒng)治性的方式。即便現(xiàn)在，簡(jiǎn)單的UART仍然有它的地位，尤其是作為與很多現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接的終極方式。

UART的發(fā)明是由于貝爾自己需要將一個(gè)電傳打印機(jī)（Teletype）連接到一個(gè)PDP-1，需要將并行信號(hào)轉(zhuǎn)換為串行信號(hào)。貝爾于是設(shè)計(jì)了一個(gè)使用大約50個(gè)獨(dú)立部件的電路。這個(gè)想法被證明是受歡迎的。當(dāng)時(shí)西部數(shù)據(jù)公司（Western Digital）是一家制造計(jì)算機(jī)芯片的小公司，它設(shè)計(jì)了單芯片版的UART。西部數(shù)據(jù)的創(chuàng)始人 Al Phillips 仍記得當(dāng)時(shí)公司的工程副總裁向他展示準(zhǔn)備制作的 Rubylith 的設(shè)計(jì)圖時(shí)的場(chǎng)景。他說(shuō)：“我看了一會(huì)兒，發(fā)現(xiàn)一個(gè)斷開(kāi)的電路，副總裁都快抓狂了。”西部數(shù)據(jù)在1971年左右發(fā)布WD1402A，其他版本也在隨后陸續(xù)發(fā)布。

No.8 IBM深藍(lán)2國(guó)際象棋芯片（1997）

IBM Deep Blue 2 Chess Chip

深藍(lán)的邏輯芯片為AI對(duì)人類的第一次重大勝利賦能

制造商： IBM

類別：邏輯（Logic）

年代： 1997

1997年，當(dāng)IBM的國(guó)際象棋計(jì)算機(jī)“深藍(lán)”（Deep Blue）擊敗世界冠軍 Garry Kasparov 時(shí)，人類終于在計(jì)算機(jī)面前敗下陣來(lái)。深藍(lán)的每個(gè)芯片包含150萬(wàn)個(gè)晶體管，這些晶體管集成在專門的塊中，例如一個(gè)走子生成器（move-generator）的邏輯陣列，以及一些RAM和ROM。這些芯片一起的運(yùn)算速度是每秒2億步棋。深藍(lán)的策劃者許峰雄（Feng-hsiung Hsu），現(xiàn)在是微軟亞洲研究院高級(jí)研究院，他回憶說(shuō)，這些走子“給對(duì)手施加了非常大的心理壓力”。

自深藍(lán)勝利以來(lái)，人工智能在越來(lái)越多原本是人類智能占上風(fēng)的游戲上擊敗了人類，例如谷歌的AlphaGo分別在2016年和2017年擊敗了圍棋世界冠軍李世乭和柯潔。

No.9 Signetics NE555（1971）

Signetics NE555

制造商：西格尼蒂克（Signetics）

類別：邏輯

年代：1971

那是在1970年的夏天。芯片設(shè)計(jì)師Hans Camenzind當(dāng)時(shí)是硅谷半導(dǎo)體公司西格尼蒂克（Signetics）的顧問(wèn)。當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)下滑，他每年收入不足15000美元，而家里有賦閑的妻子和四個(gè)孩子。他真的迫切需要發(fā)明一些好賣的東西。

他真的做到了。而且，他的這一發(fā)明可以說(shuō)是史上最偉大的芯片之一。555定時(shí)器是一款易于使用的集成電路芯片，常被用于定時(shí)器和振蕩電路。由于其易用性、低廉的價(jià)格和良好的可靠性，這款芯片時(shí)至今日仍被廣泛應(yīng)用于廚房電器、玩具、宇宙飛船等數(shù)千種電子電路的設(shè)計(jì)中。

“它險(xiǎn)些沒(méi)能面世。”幾年前 Camenzind 在接受 IEEE Spectrum 訪問(wèn)時(shí)回憶道。Camenzind于2012年去世。

萌發(fā)555的點(diǎn)子時(shí)，Camenzind正在設(shè)計(jì)被稱為“鎖相環(huán)路”（ phase-locked loop）的電路。只要對(duì)做一些修改，這個(gè)電路就能變成一個(gè)簡(jiǎn)單的定時(shí)器：觸發(fā)它后它能運(yùn)行特定的一段時(shí)間。這聽(tīng)起來(lái)很簡(jiǎn)單，當(dāng)時(shí)還沒(méi)有類似這樣的東西。

最初，Signetics的工程部門反對(duì)這個(gè)想法。當(dāng)時(shí)公司已經(jīng)有可以組裝成定時(shí)器的組件銷售。555的命運(yùn)險(xiǎn)些就這樣結(jié)束了。但Camenzind堅(jiān)持他的idea。他去找Signetics的市場(chǎng)經(jīng)理 Art Fury。幸運(yùn)的是，F(xiàn)ury很喜歡這個(gè)idea。

Camenzind花了將近一年的時(shí)間測(cè)試模擬板原型，在紙上繪制電路元件，裁剪紅片覆蓋膜。Camenzind回憶說(shuō)：“這一切都是手工完成的，沒(méi)有使用電腦?！弊罱K的設(shè)計(jì)有23個(gè)晶體管，16個(gè)電阻器和2個(gè)二極管。

555定時(shí)器在1971年投入市場(chǎng)，引起了轟動(dòng)。1975年，Signetics被飛利浦半導(dǎo)體公司（現(xiàn)在的恩智浦半導(dǎo)體）收購(gòu)，據(jù)該公司說(shuō)，555的銷量已經(jīng)達(dá)到數(shù)十億枚。今天的工程師們?nèi)匀皇褂?55設(shè)計(jì)一些有用的電子模塊，或一些沒(méi)什么用處的小東西，例如“霹靂游俠”的戰(zhàn)車前燈。

No.10 賽靈思 XC2064 FPGA（1985）

Xilinx XC2064 FPGA

制造商：賽靈思（Xilinx）

類別： Logic

年代： 1985

早在20世紀(jì)80年代初，芯片設(shè)計(jì)者們一直試圖充分利用電路中的每一個(gè)晶體管的功效。后來(lái)Ross Freeman提出一個(gè)相當(dāng)激進(jìn)的想法。他設(shè)計(jì)了一個(gè)包含許多晶體管的芯片，這些晶體管組成松散的邏輯塊，其連接可以通過(guò)軟件進(jìn)行重新配置。其結(jié)果是有時(shí)候一部分晶體管不會(huì)被使用到，但是Freeman認(rèn)為摩爾定律最終會(huì)讓晶體管成本變得低廉，不再有人關(guān)心晶體管浪費(fèi)的問(wèn)題。他是對(duì)的。他把這個(gè)芯片命名為“現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列”（FPGA），并且為了推銷這個(gè)芯片，作為共同創(chuàng)始人創(chuàng)立了賽靈思公司（Xilinx）。

1985年，賽靈思公司的第一個(gè)產(chǎn)品XC2064面世時(shí)，員工們被賦予一個(gè)任務(wù)：使用XC2064的邏輯單元手工繪制一個(gè)示例電路，就像他們的客戶要做的那樣。賽靈思前首席技術(shù)官Bill Carter回憶起當(dāng)時(shí)他走近 CEO Bernie Vonderschmitt時(shí)，看到他“在繪制時(shí)遇到了一點(diǎn)困難”。 Carter 單純很高興幫到老板。他說(shuō)：“我們站在那兒，用紙和彩色鉛筆幫Bernie 繪制！”

如今，由賽靈思以及其他公司生產(chǎn)出售的FPGA被用于各種各樣的東西，在這里很難全部列舉。在例如軟件定義的無(wú)線電，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)中心路由器等等都有FPGA的應(yīng)用。

No.11 莫斯特克MK4096 4-Kilobit DRAM（1973）

Mostek MK4096 4-Kilobit DRAM

制造商：莫斯特克（Mostek）

類別：記憶 & 存儲(chǔ)

年代： 1973

計(jì)算機(jī)在運(yùn)行程序時(shí)使用隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器（random access memory），簡(jiǎn)稱RAM，作為其工作空間?，F(xiàn)在的RAM芯片有兩種特性：靜態(tài)RAM和動(dòng)態(tài)RAM，或簡(jiǎn)稱SRAM和DRAM。只要計(jì)算機(jī)開(kāi)啟后，SRAM就保持內(nèi)容不變，但DRAM必須不斷更新。DRAM相對(duì)SRAM的優(yōu)點(diǎn)是每個(gè)存儲(chǔ)單元都很簡(jiǎn)單，這意味著可以將更多的數(shù)據(jù)打包到給定的空間中。今天大多數(shù)計(jì)算機(jī)都使用DRAM作為主存儲(chǔ)器。

第一款DRAM芯片是英特爾推出的。但Mostek的4KB DRAM芯片帶來(lái)了一個(gè)關(guān)鍵的創(chuàng)新，一種被稱為地址復(fù)用（address multiplexing）的電路技術(shù)，由Mostek共同創(chuàng)始人Bob Proebsting發(fā)明。通常，芯片使用相同的引腳來(lái)訪問(wèn)內(nèi)存的行和列。這是通過(guò)依次發(fā)送行和列尋址信號(hào)實(shí)現(xiàn)的。因此，芯片不需要太多的引腳，同時(shí)由于內(nèi)存密度增加，制作成本降低。它只存在一點(diǎn)兼容性上的問(wèn)題。Mostek 的4096使用16針腳，而德州儀器，英特爾和摩托羅拉出品的內(nèi)存則有22針腳。

Mostek將未來(lái)壓在了這款芯片上。高管們開(kāi)始到處向客戶、合作伙伴、新聞媒體甚至自己的員工進(jìn)行宣傳。當(dāng)時(shí)剛被雇用的 Fred K Beckhusen 被安排對(duì)4096進(jìn)行測(cè)試。Beckhusen 回憶道，有天Proebsting和CEO LJ Sevin半夜2點(diǎn)來(lái)到他的夜班崗位進(jìn)行了一次研討會(huì)。Beckhusen說(shuō)：“他們當(dāng)時(shí)大膽地預(yù)測(cè)，只需6個(gè)月，就不會(huì)有人關(guān)心22針腳的DRAM了?！彼麄兪菍?duì)的。4096和它的后續(xù)者成為了主流的DRAM，地址復(fù)用技術(shù)也成為了處理更大的內(nèi)存的標(biāo)準(zhǔn)方式。

No.12 東芝NAND閃存（1989）

Toshiba NAND Flash Memory

制造商： 東芝（Toshiba）

類別： 記憶 & 存儲(chǔ)

年代： 1989

當(dāng)東芝的一名工廠經(jīng)理舛岡富士雄（Fujio Masuoka）決定重新開(kāi)發(fā)半導(dǎo)體內(nèi)存時(shí)，閃存（flash memory）的發(fā)明傳奇也就此拉開(kāi)了序幕。不過(guò)我們過(guò)會(huì)兒再講閃存。首先，讓我們了解一點(diǎn)歷史。

在閃存出現(xiàn)之前，存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)的唯一方式是使用磁帶，軟盤或硬盤。許多公司都在努力設(shè)計(jì)固態(tài)的替代方案，但是當(dāng)時(shí)可以得到的選擇，例如EPROM（可擦可編程只讀存儲(chǔ)器，需要用紫外線照射來(lái)擦除數(shù)據(jù)）和EEPROM（多出的E代表“電”，不需要紫外線擦除）都無(wú)法低成本地存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)。

進(jìn)入東芝后，舛岡在1980年聘請(qǐng)了四名工程師共同進(jìn)行一個(gè)半秘密的項(xiàng)目，目的是研發(fā)一個(gè)可以存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，而且成本低廉的內(nèi)存芯片。他們的策略很簡(jiǎn)單。“我們知道只要晶體管的尺寸縮小，芯片的成本就會(huì)持續(xù)下降。” 舛岡說(shuō)道，他現(xiàn)在是Unisantis電子公司的首席技術(shù)官。

舛岡的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了EEPROM的一種變體，它的特征是一個(gè)存儲(chǔ)單元只包含單個(gè)晶體管。當(dāng)時(shí)，傳統(tǒng)的EEPROM每個(gè)存儲(chǔ)單元需要兩個(gè)晶體管。這是一個(gè)看似很小的改動(dòng)，但大大地降低了芯片的成本。

為了尋找一個(gè)吸引人的名字，他們根據(jù)芯片的超快速擦除功能而取名“閃”（flash）。你也許會(huì)認(rèn)為東芝很快就將這個(gè)發(fā)明投入生產(chǎn)，并且看著它帶來(lái)滾滾財(cái)富。錯(cuò)了。你們對(duì)這家龐大的公司如何利用它內(nèi)部的創(chuàng)新不夠了解。實(shí)際情況是，舛岡的老板對(duì)他說(shuō)，好了，忘掉這個(gè)發(fā)明吧。

當(dāng)然了，舛岡怎么可能忘記他的發(fā)明。在1984年，舛岡在舊金山的IEEE國(guó)際電子設(shè)備大會(huì)展示了他的閃存的設(shè)計(jì)圖紙。這促使英特爾公司開(kāi)始開(kāi)發(fā)基于“或非”（NOR）邏輯門類型的閃存。1988年，英特爾發(fā)布了一款256KB的芯片，用于汽車、計(jì)算機(jī)以及其他大眾市場(chǎng)設(shè)備，為英特爾帶來(lái)了不俗的新業(yè)績(jī)。

最終，這促使東芝將舛岡的發(fā)明投入生產(chǎn)。舛岡的閃存芯片基于NAND技術(shù)，能夠提供更高的存儲(chǔ)密度，但被證明在制造工藝上更復(fù)雜。在1989年，東芝的第一款NADA閃存終于投入市場(chǎng)，并取得了成功。而且正如舛岡所預(yù)測(cè)的那樣，價(jià)格不斷下降。

20世紀(jì)90年代末，數(shù)碼攝影開(kāi)始采用閃存，使得閃存出現(xiàn)了爆發(fā)，東芝成為這個(gè)數(shù)十億美元市場(chǎng)中最大的玩家之一。但與此同時(shí)，舛岡與東芝其他高管的關(guān)系惡化，最終離開(kāi)了東芝。（后來(lái)舛岡以知識(shí)產(chǎn)權(quán)糾紛起訴東芝公司，并獲得了8700萬(wàn)日元的賠償。）

今天，NAND閃存已經(jīng)成為手機(jī)、照相機(jī)、音樂(lè)播放器等各種小設(shè)備，甚至航天探測(cè)器的關(guān)鍵部分，并且開(kāi)始取代硬盤成為筆記本和臺(tái)式電腦的首選存儲(chǔ)介質(zhì)。

No.13 柯達(dá)KAF-1300圖像傳感器（1986）

Kodak KAF-1300 Image Sensor

制造商： 科達(dá)（Kodak）

類別： MEMs and Sensors

年代： 1986

現(xiàn)在的圖像傳感器非常小巧而且便宜，幾乎沒(méi)有手機(jī)是不帶內(nèi)置攝像頭的。這在在1991年科達(dá)公司發(fā)布柯達(dá)DCS 100數(shù)碼相機(jī)時(shí)可能很難想象得到。DCS 100的成本高達(dá)25，000美元，光是外置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器就有5公斤重，而且用戶必須得隨身扛著。相機(jī)的電子部件裝在尼康F3的機(jī)身內(nèi)，包含一個(gè)令人印象深刻的硬件：一枚拇指大小的芯片，能夠以130萬(wàn)像素的分辨率捕獲圖像，足夠以5×7英寸的尺寸進(jìn)行沖洗。

該芯片首席設(shè)計(jì)師Eric Stevens說(shuō)：“在當(dāng)時(shí)，100萬(wàn)的像素已經(jīng)是夢(mèng)幻一般了?！边@個(gè)芯片是一個(gè)真正的兩相電荷耦合器件，是未來(lái)的CCD傳感器的基礎(chǔ)，啟動(dòng)了數(shù)字?jǐn)z影的革命。順帶一提，用KAF-1300拍攝的第一張照片是什么呢？“呃，”Stevens說(shuō)道，“我們把傳感器指向了實(shí)驗(yàn)室的墻。”

No.14 德州儀器數(shù)字微鏡器件（1987）

Texas Instruments Digital Micromirror Device

制造商： 德州儀器（Texas Instruments）

類別： MEMS and Sensors

年代： 1987

在1999年6月18日，Larry Hornbeck與妻子Laura約會(huì)。他們?cè)诩又莶嗫说囊患译娪霸河^看了電影《星球大戰(zhàn)I：魅影危機(jī)》。Hornbeck并不是絕地的粉絲。他們?nèi)ツ抢锸且驗(yàn)槟羌译娪霸河幸慌_(tái)真正的放映機(jī)。這臺(tái)放映機(jī)的核心是Hornbeck在德州儀器研發(fā)的數(shù)字微鏡器件（DMD）芯片。DMD使用數(shù)萬(wàn)個(gè)鉸鏈?zhǔn)轿㈢R將光線引導(dǎo)通過(guò)放映機(jī)的投影鏡頭射出。電影屏幕上顯示了一行字：“第一部數(shù)字電影放映”?，F(xiàn)在，電影放映機(jī)都是使用這種數(shù)字黃處理技術(shù)（或稱DLP），背投電視、投影儀、手機(jī)微型投影機(jī)等也都使用DLP芯片。為了獎(jiǎng)勵(lì)他的發(fā)明，Hornbeck于2015年被授予奧斯卡獎(jiǎng)。

No.15 艾康電腦ARM1處理器（1985）

Acorn Computers ARM1 Processor

制造商： Acorn Computers

類別： Processors

年代： 1985

你正在智能手機(jī)上閱讀這篇文章？那么你現(xiàn)在正在使用這個(gè)處理器的直接后代。

20世紀(jì)80年代初，艾康電腦（Acorn Computers）是一家擁有偉大產(chǎn)品的小公司。該公司總部設(shè)在英國(guó)的劍橋，通過(guò)BBC的全國(guó)計(jì)算機(jī)認(rèn)知計(jì)劃（Computer Literacy Project），已經(jīng)售出超過(guò)150萬(wàn)臺(tái)8位BBC Micro臺(tái)式計(jì)算機(jī)?，F(xiàn)在是它設(shè)計(jì)新計(jì)算機(jī)的時(shí)候了。艾康的工程師們對(duì)市場(chǎng)上可用的處理器不滿意，決定自己設(shè)計(jì)32位微處理器。

他們?yōu)檫@個(gè)微處理器取名 Acorn RISC Machine，簡(jiǎn)稱ARM。RISC 是“reduced-instruction-set computer”（ 精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)）的縮寫(xiě)，這是設(shè)計(jì)處理器的一種方法，能夠更高效地處理復(fù)雜的機(jī)器代碼。工程師們心知這不容易實(shí)現(xiàn)，實(shí)際上，他們預(yù)期有一半的概率會(huì)遇到無(wú)法解決的障礙，最終導(dǎo)致廢除整個(gè)項(xiàng)目。曼徹斯特大學(xué)計(jì)算機(jī)工程系教授 Steve Furber 說(shuō)，“這支團(tuán)隊(duì)人太少了，每個(gè)設(shè)計(jì)的決策都不得不選擇簡(jiǎn)化的方案，否則我們永遠(yuǎn)都無(wú)法完成?！弊罱K，簡(jiǎn)單性大獲成功。ARM體積小巧，功耗低，易于編程。設(shè)計(jì)指令集的Sophie Wilson仍然記得當(dāng)他們首次測(cè)試芯片時(shí)，“我們?cè)谔崾鞠伦隽恕甈RINT PI’的命令，它給出了正確的答案，”她說(shuō)，“我們開(kāi)了瓶香檳慶賀?！?/p>

1990年，Acorn剝離了它的ARM部門，ARM架構(gòu)繼續(xù)成為嵌入式應(yīng)用的主流32位處理器。各種各樣的小設(shè)備中已經(jīng)使用超過(guò)100億個(gè)ARM內(nèi)核，包括蘋果最成功的iPhone手機(jī)和最失敗的牛頓掌上電腦。事實(shí)上，ARM芯片現(xiàn)在已經(jīng)遍布在全球超過(guò)95％的智能手機(jī)。

No.16 Atmel ATmega8（2002）

ATmega8

制造商： Atmel

類別： Processors

年代： 2002

Atmel 的 ATmega8 是現(xiàn)代芯片制造商運(yùn)動(dòng)的成果之一。它是 Arduino 第一代開(kāi)發(fā)板的核心，被各種類型的電子產(chǎn)品廣泛采用，這些廉價(jià)、強(qiáng)大而且易于使用的電路板已經(jīng)進(jìn)入無(wú)數(shù)項(xiàng)目。

ATmega8來(lái)自AVR微控制器系列，最初于20世紀(jì)90年代初由挪威理工大學(xué)兩名學(xué)生Alf-Egil Bogen和Vegard Wollan開(kāi)發(fā)。AVR微控制器與常規(guī)處理器不同，它們具有自己的板載程序存儲(chǔ)器和RAM，而不是依賴外部芯片來(lái)存儲(chǔ)這些資源：Bogen和Wollan還在大學(xué)期間，嵌入式應(yīng)用程序已經(jīng)很常見(jiàn)，但是當(dāng)時(shí)他們對(duì)市場(chǎng)上的微控制器不滿意。他們決定設(shè)計(jì)一個(gè)基于RISC的處理器（具有有限的機(jī)器代碼指令以提高處理效率），特別是要設(shè)計(jì)得易于編程而且相對(duì)強(qiáng)大。

AVR微控制器與大多數(shù)人日常使用的計(jì)算機(jī)有顯著的差異。普通計(jì)算機(jī)通常使用馮·諾依曼（von Neumann）架構(gòu)，其中程序加載到RAM中，并在RAM上執(zhí)行。 AVR使用“哈佛架構(gòu)”，其中程序存儲(chǔ)器和工作RAM是分開(kāi)的。在Bogen和Wollan設(shè)計(jì)的原型中，程序以ROM的形式存儲(chǔ)，一旦寫(xiě)入就無(wú)法重新編程。但是，他們?cè)贏tmel公司的AVR設(shè)計(jì)中找到了一個(gè)解決方案。易于編程（且可重新編程）的閃存被添加到處理器核心，第一個(gè)商用AVR芯片AT90S8515于1996年發(fā)布。

但是，ATmega8和它的姐妹芯片ATmega328P才是Bogen和Wollan夢(mèng)想中的芯片，它們易于使用，高性能，并且擁有很好的開(kāi)發(fā)工具，達(dá)到了最好的表現(xiàn)。

No.17 Computer Cowboys Sh-Boom 處理器（1988）

Sh-Boom Processor

你可能從沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)過(guò)這款芯片，但這一處理器的高速架構(gòu)在每一臺(tái)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中反復(fù)出現(xiàn)。

制造商： Computer Cowboys

類別： Processors

年代： 1988

兩名芯片設(shè)計(jì)師走近一家酒吧。他們是Russell H. Fish III 和 Chuck H. Moore（Forth語(yǔ)言的發(fā)明者），然后這家酒吧叫Sh-Boom。這是真事，不是一個(gè)玩笑的開(kāi)頭。實(shí)際上，這個(gè)技術(shù)傳奇充滿了不和和訴訟。

這一切始于1988年，當(dāng)時(shí)，F(xiàn)ish和Moore創(chuàng)造了一個(gè)名叫Sh-Boom的怪異處理器。這個(gè)芯片非常精簡(jiǎn)，比驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)其余部分的時(shí)鐘運(yùn)行得更快。于是兩位設(shè)計(jì)師找到了一種讓處理器運(yùn)行自己的超快內(nèi)部時(shí)鐘，同時(shí)保持與計(jì)算機(jī)其余部分同步的方法。Sh-Boom從來(lái)沒(méi)有獲得商業(yè)上的成功，在取得專利后，Moore和Fish就散了。

No.18 英特爾8088微處理器（1979）

Intel 8088 Microprocessor

制造商：英特爾（Intel）

類別： 處理器

年代： 1979

有沒(méi)有哪個(gè)芯片是推動(dòng)英特爾進(jìn)入“財(cái)富”500強(qiáng)的？英特爾表示有：8088。這是IBM為它的原始PC系列選擇的16位CPU，后來(lái)主導(dǎo)了臺(tái)式機(jī)市場(chǎng)。

有點(diǎn)兒奇怪的是，這個(gè)被稱為x86架構(gòu)的芯片的名字上沒(méi)有“86”兩字。8088實(shí)際上是在8086的基礎(chǔ)上稍作修改的微處理器，8086是英特爾的第一個(gè)16位CPU。正如英特爾工程師、8086設(shè)計(jì)師 Stephen Morse 曾經(jīng)說(shuō)過(guò)的那樣，8088是“8086的簡(jiǎn)化版本”。這是因?yàn)?088的主要?jiǎng)?chuàng)新從技術(shù)上來(lái)說(shuō)并不算一個(gè)進(jìn)步：8088擁有16比特的內(nèi)部寄存器和8比特的外部數(shù)據(jù)總線。