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具有劃時代意義的芯片匯總,賽靈思FPGA和東芝NAND閃存在列

作者: 時間:2017-08-15 來源:網(wǎng)絡 收藏

  Signetics NE555(1971)

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201708/363021.htm

  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。芯片設計師Hans Camenzind當時是硅谷半導體公司西格尼蒂克(Signetics)的顧問。當時經(jīng)濟下滑,他每年收入不足15000美元,而家里有賦閑的妻子和四個孩子。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)明可以說是史上最偉大的芯片之一。555定時器是一款易于使用的集成電路芯片,常被用于定時器和振蕩電路。由于其易用性、低廉的價格和良好的可靠性,這款芯片時至今日仍被廣泛應用于廚房電器、玩具、宇宙飛船等數(shù)千種電子電路的設計中。

  “它險些沒能面世?!睅啄昵?nbsp;Camenzind 在接受 IEEE Spectrum 訪問時回憶道。Camenzind于2012年去世。

  萌發(fā)555的點子時,Camenzind正在設計被稱為“鎖相環(huán)路”( phase-locked loop)的電路。只要對做一些修改,這個電路就能變成一個簡單的定時器:觸發(fā)它后它能運行特定的一段時間。這聽起來很簡單,當時還沒有類似這樣的東西。

  最初,Signetics的工程部門反對這個想法。當時公司已經(jīng)有可以組裝成定時器的組件銷售。555的命運險些就這樣結(jié)束了。但Camenzind堅持他的idea。他去找Signetics的市場經(jīng)理 Art Fury。幸運的是,F(xiàn)ury很喜歡這個idea。

  Camenzind花了將近一年的時間測試模擬板原型,在紙上繪制電路元件,裁剪紅片覆蓋膜。Camenzind回憶說:“這一切都是手工完成的,沒有使用電腦?!弊罱K的設計有23個晶體管,16個電阻器和2個二極管。

  555定時器在1971年投入市場,引起了轟動。1975年,Signetics被飛利浦半導體公司(現(xiàn)在的恩智浦半導體)收購,據(jù)該公司說,555的銷量已經(jīng)達到數(shù)十億枚。今天的工程師們?nèi)匀皇褂?55設計一些有用的電子模塊,或一些沒什么用處的小東西,例如“霹靂游俠”的戰(zhàn)車前燈。

  賽靈思 XC2064 (1985)

  Xilinx XC2064 

  制造商:賽靈思(Xilinx)

  類別: Logic

  年代: 1985

  早在20世紀80年代初,芯片設計者們一直試圖充分利用電路中的每一個晶體管的功效。后來Ross Freeman提出一個相當激進的想法。他設計了一個包含許多晶體管的芯片,這些晶體管組成松散的邏輯塊,其連接可以通過軟件進行重新配置。其結(jié)果是有時候一部分晶體管不會被使用到,但是Freeman認為摩爾定律最終會讓晶體管成本變得低廉,不再有人關心晶體管浪費的問題。他是對的。他把這個芯片命名為“現(xiàn)場可編程門陣列”(),并且為了推銷這個芯片,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產(chǎn)品XC2064面世時,員工們被賦予一個任務:使用XC2064的邏輯單元手工繪制一個示例電路,就像他們的客戶要做的那樣。賽靈思前首席技術(shù)官Bill Carter回憶起當時他走近 CEO Bernie Vonderschmitt時,看到他“在繪制時遇到了一點困難”。 Carter 單純很高興幫到老板。他說:“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線電,神經(jīng)網(wǎng)絡,數(shù)據(jù)中心路由器等等都有FPGA的應用。

  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

  年代: 1973

  計算機在運行程序時使用隨機訪問存儲器(random access memory),簡稱RAM,作為其工作空間?,F(xiàn)在的RAM芯片有兩種特性:靜態(tài)RAM和動態(tài)RAM,或簡稱SRAM和DRAM。只要計算機開啟后,SRAM就保持內(nèi)容不變,但DRAM必須不斷更新。DRAM相對SRAM的優(yōu)點是每個存儲單元都很簡單,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)計算機都使用DRAM作為主存儲器。

  第一款DRAM芯片是英特爾推出的。但Mostek的4KB DRAM芯片帶來了一個關鍵的創(chuàng)新,一種被稱為地址復用(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訪問內(nèi)存的行和列。這是通過依次發(fā)送行和列尋址信號實現(xiàn)的。因此,芯片不需要太多的引腳,同時由于內(nèi)存密度增加,制作成本降低。它只存在一點兼容性上的問題。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將未來壓在了這款芯片上。高管們開始到處向客戶、合作伙伴、新聞媒體甚至自己的員工進行宣傳。當時剛被雇用的 Fred K Beckhusen 被安排對4096進行測試。Beckhusen 回憶道,有天Proebsting和CEO LJ Sevin半夜2點來到他的夜班崗位進行了一次研討會。Beckhusen說:“他們當時大膽地預測,只需6個月,就不會有人關心22針腳的DRAM了?!彼麄兪菍Φ?。4096和它的后續(xù)者成為了主流的DRAM,地址復用技術(shù)也成為了處理更大的內(nèi)存的標準方式。

  東芝閃存(1989)

  Toshiba  Flash Memory

  制造商: 東芝(Toshiba)

  類別: 記憶 & 存儲

  年代: 1989

  當東芝的一名工廠經(jīng)理舛岡富士雄(Fujio Masuoka)決定重新開發(fā)半導體內(nèi)存時,閃存(flash memory)的發(fā)明傳奇也就此拉開了序幕。不過我們過會兒再講閃存。首先,讓我們了解一點歷史。

  在閃存出現(xiàn)之前,存儲大量數(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計固態(tài)的替代方案,但是當時可以得到的選擇,例如EPROM(可擦可編程只讀存儲器,需要用紫外線照射來擦除數(shù)據(jù))和EEPROM(多出的E代表“電”,不需要紫外線擦除)都無法低成本地存儲大量數(shù)據(jù)。

  進入東芝后,舛岡在1980年聘請了四名工程師共同進行一個半秘密的項目,目的是研發(fā)一個可以存儲大量數(shù)據(jù),而且成本低廉的內(nèi)存芯片。他們的策略很簡單?!拔覀冎乐灰w管的尺寸縮小,芯片的成本就會持續(xù)下降。” 舛岡說道,他現(xiàn)在是Unisantis電子公司的首席技術(shù)官。

  舛岡的團隊設計了EEPROM的一種變體,它的特征是一個存儲單元只包含單個晶體管。當時,傳統(tǒng)的EEPROM每個存儲單元需要兩個晶體管。這是一個看似很小的改動,但大大地降低了芯片的成本。

  為了尋找一個吸引人的名字,他們根據(jù)芯片的超快速擦除功能而取名“閃”(flash)。你也許會認為東芝很快就將這個發(fā)明投入生產(chǎn),并且看著它帶來滾滾財富。錯了。你們對這家龐大的公司如何利用它內(nèi)部的創(chuàng)新不夠了解。實際情況是,舛岡的老板對他說,好了,忘掉這個發(fā)明吧。

  當然了,舛岡怎么可能忘記他的發(fā)明。在1984年,舛岡在舊金山的IEEE國際電子設備大會展示了他的閃存的設計圖紙。這促使英特爾公司開始開發(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、計算機以及其他大眾市場設備,為英特爾帶來了不俗的新業(yè)績。

  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技術(shù),能夠提供更高的存儲密度,但被證明在制造工藝上更復雜。在1989年,東芝的第一款NADA閃存終于投入市場,并取得了成功。而且正如舛岡所預測的那樣,價格不斷下降。

  20世紀90年代末,數(shù)碼攝影開始采用閃存,使得閃存出現(xiàn)了爆發(fā),東芝成為這個數(shù)十億美元市場中最大的玩家之一。但與此同時,舛岡與東芝其他高管的關系惡化,最終離開了東芝。(后來舛岡以知識產(chǎn)權(quán)糾紛起訴東芝公司,并獲得了8700萬日元的賠償。)

  今天,NAND閃存已經(jīng)成為手機、照相機、音樂播放器等各種小設備,甚至航天探測器的關鍵部分,并且開始取代硬盤成為筆記本和臺式電腦的首選存儲介質(zhì)。



關鍵詞: FPGA NAND

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