ఈ చిప్ రాక చిప్ అభివృద్ధి గమనాన్ని మార్చేసింది!
1970ల చివరలో, 8-బిట్ ప్రాసెసర్లు అప్పటికి అత్యంత అధునాతన సాంకేతికతగా ఉండేవి, మరియు సెమీకండక్టర్ రంగంలో CMOS ప్రక్రియలు ప్రతికూలతను ఎదుర్కొన్నాయి. చిప్ పనితీరులో పోటీదారులను అధిగమించి, IBM మరియు ఇంటెల్లను దాటి ముందుకు వెళ్లే ప్రయత్నంలో, AT&T బెల్ ల్యాబ్స్లోని ఇంజనీర్లు అత్యాధునిక 3.5-మైక్రాన్ CMOS తయారీ ప్రక్రియలను వినూత్నమైన 32-బిట్ ప్రాసెసర్ ఆర్కిటెక్చర్లతో కలిపి భవిష్యత్తు వైపు ఒక సాహసోపేతమైన అడుగు వేశారు.
వారి ఆవిష్కరణ అయిన బెల్మాక్-32 మైక్రోప్రాసెసర్, (1971లో విడుదలైన) ఇంటెల్ 4004 వంటి మునుపటి ఉత్పత్తులంత వాణిజ్య విజయాన్ని సాధించలేకపోయినప్పటికీ, దాని ప్రభావం అపారమైనది. నేడు, దాదాపు అన్ని స్మార్ట్ఫోన్లు, ల్యాప్టాప్లు మరియు టాబ్లెట్లలోని చిప్లు, బెల్మాక్-32 ద్వారా ఆవిష్కరించబడిన కాంప్లిమెంటరీ మెటల్-ఆక్సైడ్ సెమీకండక్టర్ (CMOS) సూత్రాలపై ఆధారపడి ఉన్నాయి.
1980వ దశాబ్దం సమీపిస్తుండగా, AT&T తన రూపాన్ని మార్చుకోవడానికి ప్రయత్నిస్తోంది. దశాబ్దాలుగా, "మదర్ బెల్" అనే ముద్దుపేరు గల ఈ టెలికమ్యూనికేషన్స్ దిగ్గజం యునైటెడ్ స్టేట్స్లో వాయిస్ కమ్యూనికేషన్స్ వ్యాపారంలో ఆధిపత్యం చెలాయించింది, మరియు దాని అనుబంధ సంస్థ వెస్టర్న్ ఎలక్ట్రిక్, అమెరికన్ ఇళ్లు మరియు కార్యాలయాలలో ఉండే దాదాపు అన్ని సాధారణ టెలిఫోన్లను ఉత్పత్తి చేసింది. అమెరికా ఫెడరల్ ప్రభుత్వం యాంటీట్రస్ట్ కారణాల మీద AT&T వ్యాపారాన్ని విభజించాలని కోరింది, కానీ AT&T కంప్యూటర్ రంగంలోకి ప్రవేశించడానికి ఒక అవకాశాన్ని చూసింది.
కంప్యూటర్ కంపెనీలు అప్పటికే మార్కెట్లో బాగా స్థిరపడి ఉండటంతో, AT&T వాటిని అందుకోవడం కష్టమైంది; వాటిని అధిగమించి ముందుకు దూసుకెళ్లడమే దాని వ్యూహం, మరియు బెల్మాక్-32 దానికి ఒక సోపానంగా నిలిచింది.
బెల్మాక్-32 చిప్ కుటుంబం ఐఈఈఈ మైల్స్టోన్ అవార్డుతో గౌరవించబడింది. ఈ సంవత్సరం న్యూజెర్సీలోని ముర్రే హిల్లో ఉన్న నోకియా బెల్ ల్యాబ్స్ క్యాంపస్లో మరియు కాలిఫోర్నియాలోని మౌంటెన్ వ్యూలో ఉన్న కంప్యూటర్ హిస్టరీ మ్యూజియంలో ఆవిష్కరణ కార్యక్రమాలు నిర్వహించబడతాయి.
ప్రత్యేకమైన చిప్
8-బిట్ చిప్ల పరిశ్రమ ప్రమాణాన్ని అనుసరించడానికి బదులుగా, ఒకే క్లాక్ సైకిల్లో 32 బిట్ల డేటాను బదిలీ చేయగల సామర్థ్యం ఉన్న మొట్టమొదటి వాణిజ్య మైక్రోప్రాసెసర్ అనే విప్లవాత్మక ఉత్పత్తిని అభివృద్ధి చేయమని AT&T అధికారులు బెల్ ల్యాబ్స్ ఇంజనీర్లను సవాలు చేశారు. దీనికి కొత్త చిప్ మాత్రమే కాకుండా, టెలికమ్యూనికేషన్స్ స్విచింగ్ను నిర్వహించగల మరియు భవిష్యత్ కంప్యూటింగ్ వ్యవస్థలకు వెన్నెముకగా పనిచేయగల కొత్త ఆర్కిటెక్చర్ కూడా అవసరమైంది.
"మేము కేవలం వేగవంతమైన చిప్ను మాత్రమే తయారు చేయడం లేదు," అని బెల్ ల్యాబ్స్ యొక్క హోల్మ్డెల్, న్యూజెర్సీ కేంద్రంలోని ఆర్కిటెక్చర్ బృందానికి నాయకత్వం వహిస్తున్న మైఖేల్ కాండ్రీ అన్నారు. "మేము వాయిస్ మరియు కంప్యూట్ రెండింటికీ మద్దతు ఇవ్వగల చిప్ను రూపొందించడానికి ప్రయత్నిస్తున్నాము."
ఆ సమయంలో, CMOS టెక్నాలజీని NMOS మరియు PMOS డిజైన్లకు ఒక ఆశాజనకమైన కానీ ప్రమాదకరమైన ప్రత్యామ్నాయంగా చూశారు. NMOS చిప్లు పూర్తిగా N-టైప్ ట్రాన్సిస్టర్లపై ఆధారపడి ఉండేవి, ఇవి వేగవంతమైనవి కానీ ఎక్కువ శక్తిని వినియోగించుకునేవి. అదే సమయంలో, PMOS చిప్లు ధనాత్మకంగా చార్జ్ చేయబడిన హోల్స్ కదలికపై ఆధారపడి ఉండేవి, ఇది చాలా నెమ్మదిగా ఉండేది. CMOS, శక్తిని ఆదా చేస్తూనే వేగాన్ని పెంచే ఒక హైబ్రిడ్ డిజైన్ను ఉపయోగించింది. CMOS యొక్క ప్రయోజనాలు ఎంతగానో ఆకట్టుకున్నాయి, ప్రతి గేట్కు రెట్టింపు ట్రాన్సిస్టర్లు (NMOS మరియు PMOS) అవసరమైనప్పటికీ, అది విలువైనదేనని పరిశ్రమ త్వరలోనే గ్రహించింది.
మూరే నియమం ద్వారా వివరించబడిన సెమీకండక్టర్ టెక్నాలజీ యొక్క వేగవంతమైన అభివృద్ధితో, ట్రాన్సిస్టర్ సాంద్రతను రెట్టింపు చేసే ఖర్చు నిర్వహించదగినదిగా మరియు చివరికి విస్మరించదగినదిగా మారింది. అయితే, బెల్ ల్యాబ్స్ ఈ అధిక-ప్రమాదకరమైన సాహసానికి పూనుకున్నప్పుడు, భారీ-స్థాయి CMOS తయారీ టెక్నాలజీ ఇంకా నిరూపించబడలేదు మరియు దాని ఖర్చు కూడా సాపేక్షంగా ఎక్కువగా ఉండేది.
ఇది బెల్ ల్యాబ్స్ను భయపెట్టలేదు. ఆ సంస్థ ఇల్లినాయిస్లోని హోల్మ్డెల్, ముర్రే హిల్ మరియు నేపర్విల్లలో ఉన్న తమ క్యాంపస్ల నైపుణ్యాన్ని ఉపయోగించుకుని, సెమీకండక్టర్ ఇంజనీర్లతో ఒక "డ్రీమ్ టీమ్"ను ఏర్పాటు చేసింది. ఈ బృందంలో కాండ్రే, చిప్ డిజైన్లో ఎదుగుతున్న తార స్టీవ్ కాన్, మరో మైక్రోప్రాసెసర్ డిజైనర్ విక్టర్ హువాంగ్, మరియు AT&T బెల్ ల్యాబ్స్ నుండి డజన్ల కొద్దీ ఉద్యోగులు ఉన్నారు. వారు 1978లో ఒక కొత్త CMOS ప్రక్రియలో నైపుణ్యం సాధించడం ప్రారంభించి, మొదటి నుండి ఒక 32-బిట్ మైక్రోప్రాసెసర్ను నిర్మించారు.
డిజైన్ ఆర్కిటెక్చర్తో ప్రారంభించండి
కాండ్రే ఒక మాజీ IEEE ఫెలో మరియు తరువాత ఇంటెల్ యొక్క చీఫ్ టెక్నాలజీ ఆఫీసర్గా పనిచేశారు. ఆయన నాయకత్వం వహించిన ఆర్కిటెక్చర్ బృందం, యూనిక్స్ ఆపరేటింగ్ సిస్టమ్ మరియు సి (C) భాషకు స్థానికంగా మద్దతు ఇచ్చే ఒక వ్యవస్థను నిర్మించడానికి కట్టుబడి ఉంది. ఆ సమయంలో, యూనిక్స్ మరియు సి (C) భాష రెండూ ఇంకా శైశవ దశలోనే ఉన్నాయి, కానీ భవిష్యత్తులో ఆధిపత్యం చెలాయించబోయేవిగా మారాయి. ఆ కాలంలోని అత్యంత విలువైన కిలోబైట్ల (KB) మెమరీ పరిమితిని అధిగమించడానికి, వారు తక్కువ అమలు దశలు అవసరమయ్యే మరియు ఒకే క్లాక్ సైకిల్లో పనులను పూర్తి చేయగల ఒక సంక్లిష్టమైన సూచనల సమితిని ప్రవేశపెట్టారు.
ఇంజనీర్లు వెర్సామాడ్యూల్ యూరోకార్డ్ (VME) సమాంతర బస్కు మద్దతు ఇచ్చే చిప్లను కూడా రూపొందించారు, ఇది డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ కంప్యూటింగ్ను సాధ్యం చేస్తుంది మరియు బహుళ నోడ్లు డేటాను సమాంతరంగా ప్రాసెస్ చేయడానికి అనుమతిస్తుంది. VME-అనుకూల చిప్లు వాటిని రియల్-టైమ్ నియంత్రణ కోసం ఉపయోగించడానికి కూడా వీలు కల్పిస్తాయి.
ఆ బృందం యూనిక్స్ యొక్క సొంత వెర్షన్ను రూపొందించి, పారిశ్రామిక ఆటోమేషన్ మరియు సారూప్య అప్లికేషన్లతో అనుకూలతను నిర్ధారించడానికి దానికి రియల్-టైమ్ సామర్థ్యాలను జోడించింది. బెల్ ల్యాబ్స్ ఇంజనీర్లు డొమినో లాజిక్ను కూడా ఆవిష్కరించారు, ఇది సంక్లిష్ట లాజిక్ గేట్లలోని ఆలస్యాన్ని తగ్గించడం ద్వారా ప్రాసెసింగ్ వేగాన్ని పెంచింది.
జెన్-హసున్ హువాంగ్ నేతృత్వంలో జరిగిన ఒక సంక్లిష్టమైన మల్టీ-చిప్ వెరిఫికేషన్ మరియు టెస్ట్ ప్రాజెక్ట్ అయిన బెల్మాక్-32 మాడ్యూల్తో అదనపు పరీక్ష మరియు ధృవీకరణ పద్ధతులు అభివృద్ధి చేయబడి, ప్రవేశపెట్టబడ్డాయి. ఇది సంక్లిష్టమైన చిప్ తయారీలో సున్నా లేదా సున్నాకు దగ్గరగా ఉండే లోపాలను సాధించింది. వెరీ లార్జ్ స్కేల్ ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ (VLSI) పరీక్ష ప్రపంచంలో ఇది మొట్టమొదటిది. బెల్ ల్యాబ్స్ ఇంజనీర్లు ఒక క్రమబద్ధమైన ప్రణాళికను అభివృద్ధి చేశారు, తమ సహోద్యోగుల పనిని పదేపదే తనిఖీ చేశారు, మరియు చివరికి బహుళ చిప్ ఫ్యామిలీలలో అతుకులు లేని సహకారాన్ని సాధించి, ఒక పూర్తి మైక్రోకంప్యూటర్ వ్యవస్థగా రూపుదిద్దుకున్నారు.
తరువాత అత్యంత సవాలుతో కూడిన భాగం వస్తుంది: చిప్ను వాస్తవంగా తయారు చేయడం.
"ఆ సమయంలో, లేఅవుట్, టెస్ట్, మరియు అధిక-దిగుబడి తయారీ సాంకేతికతలు చాలా అరుదుగా ఉండేవి," అని తరువాత కొరియా అడ్వాన్స్డ్ ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీ (KAIST) అధ్యక్షుడిగా మరియు IEEE ఫెలోగా మారిన కాంగ్ గుర్తుచేసుకున్నారు. పూర్తి-చిప్ వెరిఫికేషన్ కోసం CAD టూల్స్ లేకపోవడం వల్ల, తమ బృందం భారీ పరిమాణంలో ఉన్న కాల్కాంప్ డ్రాయింగ్లను ప్రింట్ చేయవలసి వచ్చిందని ఆయన పేర్కొన్నారు. ఈ స్కీమాటిక్స్, కావలసిన అవుట్పుట్ ఇవ్వడానికి ఒక చిప్లో ట్రాన్సిస్టర్లు, వైర్లు, మరియు ఇంటర్కనెక్ట్లను ఎలా అమర్చాలో చూపిస్తాయి. ఆ బృందం వాటిని నేలపై టేపుతో అతికించి, 6 మీటర్ల కంటే ఎక్కువ వైశాల్యం ఉన్న ఒక భారీ చతురస్రాకార డ్రాయింగ్ను రూపొందించింది. కాంగ్ మరియు అతని సహచరులు విరిగిన కనెక్షన్లు, ఒకదానిపై ఒకటి ఉన్న లేదా సరిగ్గా అమర్చని ఇంటర్కనెక్ట్ల కోసం వెతుకుతూ, ప్రతి సర్క్యూట్ను రంగు పెన్సిళ్లతో చేతితో గీశారు.
భౌతిక రూపకల్పన పూర్తయిన తర్వాత, ఆ బృందం మరో సవాలును ఎదుర్కొంది: తయారీ. పెన్సిల్వేనియాలోని అలెన్టౌన్లో ఉన్న వెస్టర్న్ ఎలక్ట్రిక్ ప్లాంట్లో చిప్లను ఉత్పత్తి చేశారు, కానీ దిగుబడి రేటు (వేఫర్పై పనితీరు మరియు నాణ్యతా ప్రమాణాలకు అనుగుణంగా ఉన్న చిప్ల శాతం) చాలా తక్కువగా ఉండేదని కాంగ్ గుర్తుచేసుకున్నారు.
ఈ సమస్యను పరిష్కరించడానికి, కాంగ్ మరియు అతని సహోద్యోగులు ప్రతిరోజూ న్యూజెర్సీ నుండి ప్లాంట్కు డ్రైవ్ చేసుకుంటూ వచ్చి, అందరి మధ్య స్నేహభావాన్ని పెంపొందించడానికి మరియు ఆ ప్లాంట్ ఇంతవరకు ఉత్పత్తి చేయడానికి ప్రయత్నించిన అత్యంత సంక్లిష్టమైన ఉత్పత్తిని నిజంగానే అక్కడ తయారు చేయవచ్చని అందరినీ ఒప్పించడానికి, నడుం బిగించి, నేలలు ఊడ్చడం మరియు పరీక్షా పరికరాలను క్రమాంకనం చేయడం వంటి అవసరమైన పనులన్నీ చేశారు.
"టీమ్-బిల్డింగ్ ప్రక్రియ సజావుగా సాగింది," అని కాంగ్ అన్నారు. "కొన్ని నెలల తర్వాత, వెస్ట్రన్ ఎలక్ట్రిక్ డిమాండ్ను మించిన పరిమాణంలో అధిక-నాణ్యత గల చిప్లను ఉత్పత్తి చేయగలిగింది."
బెల్మాక్-32 యొక్క మొదటి వెర్షన్ 1980లో విడుదలైంది, కానీ అది అంచనాలను అందుకోలేకపోయింది. దాని పనితీరు లక్ష్య పౌనఃపున్యం 4 MHz కాకుండా కేవలం 2 MHz మాత్రమే. ఆ సమయంలో వారు ఉపయోగిస్తున్న అత్యాధునిక టకేడా రైకెన్ పరీక్షా పరికరాలలో లోపాలు ఉన్నాయని ఇంజనీర్లు కనుగొన్నారు; ప్రోబ్ మరియు టెస్ట్ హెడ్ మధ్య ఉన్న ట్రాన్స్మిషన్ లైన్ ప్రభావాల వల్ల కొలతలు తప్పుగా వస్తున్నాయి. కొలతలలోని లోపాలను సరిచేయడానికి, వారు టకేడా రైకెన్ బృందంతో కలిసి ఒక సవరణ పట్టికను అభివృద్ధి చేశారు.
రెండవ తరం బెల్మాక్ చిప్లు 6.2 MHz కంటే ఎక్కువ క్లాక్ స్పీడ్ను కలిగి ఉండేవి, కొన్నిసార్లు ఇది 9 MHz వరకు కూడా ఉండేది. ఆ సమయంలో ఇది చాలా వేగవంతమైనదిగా పరిగణించబడింది. 1981లో IBM తన మొదటి PCలో విడుదల చేసిన 16-బిట్ ఇంటెల్ 8088 ప్రాసెసర్ కేవలం 4.77 MHz క్లాక్ స్పీడ్ను మాత్రమే కలిగి ఉండేది.
బెల్మాక్-32 ఎందుకు'ప్రధాన స్రవంతిగా మారడానికి
దానికున్న గొప్ప భవిష్యత్తు ఉన్నప్పటికీ, బెల్మాక్-32 సాంకేతికతకు విస్తృత వాణిజ్య ఆదరణ లభించలేదు. కాండ్రే ప్రకారం, 1980ల చివరలో AT&T పరికరాల తయారీదారు అయిన NCR వైపు దృష్టి సారించడం ప్రారంభించింది మరియు తరువాత కొనుగోళ్ల వైపు మళ్లింది, అంటే ఆ సంస్థ వేర్వేరు చిప్ ఉత్పత్తి శ్రేణులకు మద్దతు ఇవ్వాలని నిర్ణయించుకుంది. అప్పటికే, బెల్మాక్-32 ప్రభావం పెరగడం ప్రారంభమైంది.
"బెల్మాక్-32కు ముందు, NMOS మార్కెట్లో ఆధిపత్యం చెలాయించింది," అని కాండ్రీ అన్నారు. "కానీ CMOS పరిస్థితిని మార్చేసింది, ఎందుకంటే ఫ్యాబ్లో దీనిని అమలు చేయడానికి ఇది మరింత సమర్థవంతమైన మార్గమని నిరూపించబడింది."
కాలక్రమేణా, ఈ అవగాహన సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమ రూపురేఖలను మార్చివేసింది. CMOS ఆధునిక మైక్రోప్రాసెసర్లకు ఆధారంగా మారి, డెస్క్టాప్ కంప్యూటర్లు మరియు స్మార్ట్ఫోన్ల వంటి పరికరాలలో డిజిటల్ విప్లవానికి చోదక శక్తిగా నిలిచింది.
పరీక్షించని తయారీ ప్రక్రియను ఉపయోగించి, చిప్ ఆర్కిటెక్చర్ యొక్క మొత్తం తరాన్ని విస్తరించిన బెల్ ల్యాబ్స్ యొక్క సాహసోపేతమైన ప్రయోగం సాంకేతిక చరిత్రలో ఒక మైలురాయిగా నిలిచింది.
ప్రొఫెసర్ కాంగ్ చెప్పినట్లుగా: “సాధ్యమయ్యే దానిలో మేము ముందంజలో ఉన్నాము. మేము కేవలం ఉన్న మార్గాన్ని అనుసరించడమే కాదు, ఒక కొత్త బాటను సృష్టించాము.” ఆ తర్వాత సింగపూర్ ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ మైక్రోఎలెక్ట్రానిక్స్కు డిప్యూటీ డైరెక్టర్గా మరియు IEEE ఫెలోగా కూడా పనిచేసిన ప్రొఫెసర్ హువాంగ్ ఇలా అన్నారు: “ఇందులో చిప్ ఆర్కిటెక్చర్ మరియు డిజైన్ మాత్రమే కాకుండా, CADని ఉపయోగించి పెద్ద ఎత్తున చిప్ వెరిఫికేషన్ కూడా ఉండేది – కానీ నేటి డిజిటల్ సిమ్యులేషన్ టూల్స్ లేదా బ్రెడ్బోర్డ్లు (సర్క్యూట్ భాగాలను శాశ్వతంగా కనెక్ట్ చేయడానికి ముందు చిప్లను ఉపయోగించి ఎలక్ట్రానిక్ సిస్టమ్ యొక్క సర్క్యూట్ డిజైన్ను తనిఖీ చేసే ఒక ప్రామాణిక పద్ధతి) లేకుండానే ఇది జరిగేది.”
కాండ్రీ, కాంగ్ మరియు హువాంగ్ ఆ సమయాన్ని ఆప్యాయంగా గుర్తుచేసుకుంటూ, బెల్మాక్-32 చిప్ ఫ్యామిలీని సాధ్యం చేసిన ఎందరో AT&T ఉద్యోగుల నైపుణ్యం మరియు అంకితభావం పట్ల ప్రశంసలు వ్యక్తం చేస్తారు.
పోస్ట్ చేసిన సమయం: మే-19-2025