Как начинался компьютер
Компьютерная революция
Двоичный код
Разработки военных лет
Интегральные микросхемы
Микрокомпьютер
Персоны
Сеть
Язык компьютера
Развитие ПО
Гибкие системы
Средства разработки
Информатика
Вычислительная наука
Операционные системы
Искусственный интеллект
Предыстория
Поиск
Знания и рассуждения
Логика
Робототехника
 

 
Развитие чипов Печать
Уже через год, в конце 1958 г., один из членов группы сделал важное технологическое изобретение. Выходец из Швейцарии, физик Джин Херни усовершенствовал принятый в то время неуклюжий метод изготовления транзисторов, использовав для изоляции и защиты от механических повреждений полупроводниковых элементов тонкие покрытия из двуокиси кремния. Метод получил название планарного процесса, поскольку при этом получался плоский, без возвышений на поверхности транзистор.
Роберт Нойс

Планарный процесс стимулировал еще один гигантский шаг вперед - его сделал директор и научный руководитель новой фирмы, 31-летний Роберт Нойс. Общительный, атлетического сложения Нойс был сыном священника из небольшого городка в шт. Айова. До поступления в аспирантуру в Массачусетский технологический институт он закончил Гриннеллский колледж у себя на родине. Случилось так, что именно в этом колледже впервые в мире был введен в учебную программу курс электроники твердого тела. Вел курс старый приятель Джона Бардина, которому Бардин прислал два первых в мире транзистора.

В планарном процессе Херни Нойс увидел путь к изготовлению интегральных схем. Еще за месяц до того, как фирма «Тексас инструментс» сообщила об изобретении Джека Килби, Нойс набросал в лабораторном журнале собственную схему. «Я ленив, - говорил Нойс впоследствии. - Интегральную схему я придумал потому, что видел, как люди трудились в поте лица, припаивая проволочки к этим штукам, и мне показалось, что это ужасное расточительство».

Его работающая модель, изготовленная в 1959 г., обладала рядом важных преимуществ по сравнению со схемой Килби. Во-первых, он воспользовался в ней изобретением, которое сделал Курт Леховец из фирмы Sprague Electric Company (Спрагью электрик), что находилась в шт. Массачусетс, в 5000 км от Пало-Альто. В апреле того же года, через несколько месяцев после того, как весть об изобретении Килби облетела весь мир, Леховец запатентовал идею своей схемы. Компоненты его схемы разделялись p-n-переходами, через которые ток мог проходить только в одном направлении. В устройстве Нойса p-n-переходы сочетались с планарным процессом Херни и покрытием из двуокиси кремния. Чтобы добавить проводящие соединения между элементами, в выгравированные на поверхности покрытия крошечные бороздки напылялись частички металла. Такой метод был гораздо эффективнее трудоемкой, кропотливой процедуры впаивания тончайших проводничков, которое проводилось под микроскопом вручную.

Интегральные схемы Нойса были настолько практичнее схем Килби, что даже фирма «Тексас инструментс» приняла их на вооружение. В 1962 г. обе фирмы начали массовое производство ИС, вскоре прозванных «чипами». В 60-е годы, по мере уменьшения размеров отдельных компонентов на кристалле количество их на одном чипе возрастало с головокружительной быстротой, примерно удваиваясь, каждый год. Например, в 1964 г. на кристалле размером 7 сантиметров квадратных умещалось 10 транзисторов и других компонентов, а к 1970 г. в кристалле того же размера содержалось уже не менее 100 элементов приблизительно при той же стоимости ИС.

Интегральные схемы значительно сократили габариты изделий, устранили необходимость трудоемкого процесса пайки соединений между компонентами, а уменьшение числа соединений способствовало повышению надежности приборов. Не менее существенно и то, что они стали работать быстрее. Электрическим импульсом, распространяющимся от одного переключателя к другому со скоростью, приблизительно равной половине скорости света, теперь приходилось преодолевать расстояния всего лишь в сотые доли сантиметра. Специалисты, работавшие над военными и космическими проектами, с воодушевлением приняли эти удивительно крошечные устройства и стали встраивать их в системы управления все более сложных ракет и космических аппаратов.

Большая скорость действия новых микросхем открыла также путь к разработке менее громоздких, более быстродействующих и мощных компьютеров для административно - управленческих и научных приложений. В эту область интегральные микросхемы проникли уже в середине 60-х годов, сначала заменив логические схемы, состоящие из отдельных транзисторов, а затем и так называемую ферритовую память, в которой информация хранилась в виде состояний намагниченности ферритовых сердечников - маленьких железных колечек, нанизанных на проводники.

Первая ИС для компьютерной памяти была разработана компанией Intel, от слов integrated electronics (интегральная электроника). Основатели фирмы обладали хорошими познаниями в этой области. И не удивительно: ведь это были Роберт Нойс и двое его коллег из той группы, которая в свое время ушла от Шокли, организовав фирму «Фэирчайлд семикондакторс». В действительности фирма Intel была лишь одной из более чем 50 компаний, основанных бывшими сотрудниками «Фэирчайлд».
 
Intel 4004
Intel 4004
1968 г. фирма Intel основала предприятие в районе Пало-Альто. Через два года она изготовила первую ИС памяти, способную хранить целый килобит информации. (Килобит, или сокращенно К, равен 1024 битам, двоичным элементам информации, что эквивалентно приблизительно 25 пятибуквенным словам.) В старой памяти на ферритовых сердечниках каждый сердечник хранил 1 бит информации: 0 или 1, «да» или «нет». Следовательно, новая ИС фирмы Intel размером меньше 0,4 см, заменяла 1024 сердечника, занимавших площадь порядка 500 квадратных  сантиметров.

Но в это время 34-летний инженер фирмы Intel Хофф работал над еще более замечательным проектом. Маршиан Эдвард Хофф-младший ранее занимался исследованиями в области полупроводников в Стэндфордском университете. Он поступил в фирму Intel вскоре после ее образования, желая «поработать над идеей, имеющей экономическую перспективу». Несмотря на лестную характеристику из Стэнфорда, Хофф был скромен и неприметен. Его проект родился после того, как одна японская фирма обратилась в Intel с просьбой сконструировать набор из 12 интегральных микросхем для нового семейства калькуляторов. Такие ИС всегда характеризовались узко специализированными, «жестко запаянными», функциями и предназначались для выполнения строго определенной работы. Ни фирма Intel, ни сам Хофф не имел опыта работы с такими схемами, но, как оказалось, это было только к лучшему. Взглянув на проблему, так сказать, свежим глазом, Хофф решил, что предлагаемая система из многих ИС слишком сложна, чтобы считать ее производство экономически выгодным. При содействии Стэнли Мэйзора, поступившего в Intel в 1969 г., и Федерико Фаггина, пришедшего сюда в 1970 г., Хофф нашел остроумное альтернативное решение. Он сократил количество ИС с 12 до 4, включив центральный процессор, который выполнял арифметические и логические функции сразу нескольких ИС. Процессор состоял из 2250 транзисторов, размещенных на кристалле размером не больше шляпки гвоздя. Кроме того, его функции не были жестко зафиксированы. По конструкции он был сходен с центральным процессором большого компьютера, и его можно было запрограммировать на выполнение практически любых функций.

Выпущенный в конце 1970 г., этот микропроцессор получил наименование 4004. Хотя он и не совсем точно соответствовал описанию, в котором фирма охарактеризовала его как «компьютер в одном кристалле», но был не далек от этого. Он выполнял все функции центрального процессорного устройства универсального компьютера. И в сочетании еще с четырьмя микросхемами - памяти, блока управления и интерфейса ввода и вывода - представлял собой микрокомпьютер - машину, не уступавшую по мощности большим ЭВМ середины 50-х годов.
 Intel 4004Рекламный проспект компании Intel 1972г.