Как разрабатывались первые микросхемы Intel


	Музей Intel

Азбука компьютерных технологий

Другие разделы

Подпишитесь на рассылку новостей

русскоязычного сайта корпорации Intel

Информация на

английском языке

	Как разрабатывались первые микросхемы Intel Эндрю Волк, подразделение Desktop Platforms Group корпорации Intel Питер Штолль, подразделение Technology & Manufacturing Group корпорации Intel Пол Метрович, подразделение Desktop Platforms Group корпорации Intel


	ОБОБЩЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ ПОРЯДОК НАИМЕНОВАНИЯ ПЕРВЫХ ИЗДЕЛИЙ INTEL КАК МЫ ПРИШЛИ В INTEL ПЕРВАЯ ПРОДУКЦИЯ НА ЗАКАЗ ПРОЦЕСС РАЗРАБОТКИ ВРЕМЕН "КАМЕННОГО ВЕКА" Концептуальная проработка Макеты и прототипы Моделирование логических схем Разработка компоновочной схемы и маски Технологический процесс Тестирование и отладка ЗАКЛЮЧЕНИЕ ВЫРАЖЕНИЕ ПРИЗНАТЕЛЬНОСТИ ССЫЛКИ БИОГРАФИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ История микропроцессоров: путь к успеху ОБОБЩЕНИЕ На заре существования Intel, в конце 60-х - начале 70-х годов, в корпорации уже был принят определенный порядок наименования продукции, облегчающий распознавание технологического процесса и принадлежности изделия к тому или иному типу или категории. Сейчас в корпорации осталось лишь несколько сотрудников, которые помнят этот порядок наименования и принципы, положенные в его основу. Эти люди, чей общий стаж работы в корпорации превышает в сумме 80 лет, решили поделиться с нами воспоминаниями о том, как разрабатывалась первая продукция Intel и почему ее изделия получили то или иное название. ВВЕДЕНИЕ Эта статья обязана своим появлением незамысловатому на первый взгляд вопросу, присланному читателем бюллетеня Intel Technology Journal: почему в названии всех микропроцессоров, вплоть до появления семейства Intel® Pentium®, фигурировало число 80? Вопрос заставил нас мысленно вернуться к тому уже далекому времени, когда авторы принимали самое непосредственное участие в разработке первой продукции Intel и принципов ее наименования. В этой статье мы коснемся ряда интересных и малоизвестных фактов, касающихся изделий, представленных Intel в первое десятилетие своего существования, расскажем о том, как эти изделия проектировались, разрабатывались, проходили аттестацию и отладку, чем отличалась применяемая тогда методика от современной. ПОРЯДОК НАИМЕНОВАНИЯ ПЕРВЫХ ИЗДЕЛИЙ INTEL Удивительно, что такая вроде бы простая, даже банальная вещь, как принципы наименования первой продукции Intel, оказалась весьма и весьма нелегким предметом исследований. В конце концов нам пришлось обратиться за разъяснениями к д-ру Эндрю Гроуву (Andrew Grove), председателю Совета директоров и одному из основателей корпорации. Как нам поведал д-р Гроув, порядок наименования продукции, ставший плодом его совместных с Лесом Вадашем усилий (Les Vadasz, в то время глава отдела технических разработок корпорации), появился на свет в один из дней 1968 года. "Я прекрасно помню, как мы изобретали эту схему (минус 4XXX), сидя в его кабинете в калифорнийском городке Маунтин-Вью, - рассказывает д-р Гроув. - И она работала прекрасно до тех пор, пока отделу маркетинга не пришло в голову "оживить" ее с помощью четверок и восьмерок" [1]. В "изобретении" принципов наименования продукции принял участие и д-р Гордон Мур (Gordon Moore) [2]. Вот так всё это начиналось. Первыми технологическими процессами, взятыми на вооружение Intel, стал поликристаллический кремниевый логический элемент PMOS и биполярный барьерный диод Шоттки (Schottky). Одной из главнейших задач, стоявших тогда перед разработчиками, была замена запоминающих устройств ЭВМ на магнитных сердечниках кремниевой памятью. Поэтому первыми изделиями Intel стали два вида микросхем памяти: 64-разрядные биполярные и 256-разрядные PMOS-чипы. Последним была присвоена нумерация, начиная с 1xxx, а биполярной памяти - начиная с 3xxx. Второй цифрой в наименовании стала единица, обозначающая память с произвольным доступом (Random Access Memory, сокращенно RAM) или оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), а последние две цифры соответствовали порядковому номеру изделия, начиная с "01". Таким образом, первая микросхема памяти типа PMOS RAM получила наименование 1101, а первый чип биполярной памяти RAM стал обозначаться как 3101. Таблица 1: схема поцифрового принципа наименования продукции Intel Серию изделий, нумерация которых начиналась с 2xxx, открыл весьма амбициозный проект разработки килобитного модуля ОЗУ с размещением декодера и четырех микросхем типа 1101 RAM на одной кремниевой подложке. Серии изделий-гибридов была присвоена нумерация 2000, поскольку декодер был биполярным и проходил под номером 2201. Однако разработка многокристального модуля потерпела неудачу и была прекращена из-за возникших затруднений, связанных с производственным процессом, а в 1971 году наименование "Серия 2xxx" было передано микросхемам NMOS. Еще одним распространенным типом стала память, доступная только для чтения (Read-Only Memory, сокращенно ROM), известная как постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Первыми из этих изделий были килобитные программируемые (256 x 4) биполярные микросхемы с металлической маской. Вторая цифра "3" в этой категории обозначала память типа ROM. Поэтому первая биполярная микросхема ПЗУ, принесшая корпорации Intel огромные доходы, получила наименование 3301. Одновременно Intel занялась изготовлением сдвиговых регистров - микросхем памяти особого типа, применявшихся, главным образом, в видеотерминалах, в том числе в собственном оборудовании Intel, получившем название "Системы разработки микрокомпьютеров" (Microcomputer Development Systems, или MDS). Всего было выпущено несколько моделей первых сдвиговых регистров емкостью до 1 килобита. Все эти микросхемы были динамическими и потому требовали постоянной синхронизации. Вторая цифра ("4" и "5") в изделиях данной категории стала обозначать сдвиговые регистры - например, 1402 или 1405/1505. Уже тогда программируемые ПЗУ (микросхемы PROM) заняли господствующие позиции в ассортименте продукции Intel, продолжая занимать их и по сей день. В этой категории также с самого начала разрабатывались микросхемы обоих типов: биполярные и PMOS. Первые использовались в поликристаллических кремниевых плавких перемычках, пережигаемых в результате всплесков напряжения. Микросхемы памяти PMOS служили для хранения данных в плавающем логическом элементе. Однократно программируемым чипам PROM была выделена шестерка в качестве второй цифры наименования категории. Содержимое микросхем PMOS PROM можно было удалять и с помощью ультрафиолетовых лучей. Такие стираемые чипы PROM, получившие наименование EPROM, стали обозначаться второй цифрой "7". Нумерация самых первых изделий была строго последовательной, однако уже вскоре обозначение микросхем памяти стало отражать их емкость в битах, что видно из последовательности наименования чипов EPROM: 2704, 2708, 2716 и далее вплоть до 27512. В дальнейшем длина обозначения была ограничена 5-ю цифрами, и мегабитовая микросхема EPROM получила наименование 27010. Хорошо известна история появления микропроцессора 4004 [3, 4]: его название, принятое по маркетинговым соображениям, отражает 4-рязрядную архитектуру. Тогда, в 1971 году, процессор отнюдь не стал хитом продаж, и даже в 1975 году раздел каталога изделий Intel, посвященных микрокомпьютерам, открывался двухстраничным разъяснением под заголовком "Зачем нужны микрокомпьютеры? [5]". Все изделия, так или иначе связанные с микропроцессором 4004, получили последовательную нумерацию в категории 4xxx. Даже такие ранее выпускавшиеся микросхемы, как RAM, ROM и PROM, получили второе наименование в категории 4004, которое стало обозначаться рядом с их обычной нумерацией. В 1972 году Intel приобрела компанию Microma Universal, Inc., открыв для себя новую сферу деятельности - производство электронных наручных часов. Часы нуждались в интегральных схемах с крайне низким энергопотреблением, что дало толчок дальнейшему совершенствованию технологического процесса CMOS. Продукция категории CMOS получила обозначение "5xxx". Чипы без генераторов импульсов стали обозначаться как "52xx", а те, которые, взаимодействовали с кристаллом - "58xx". Позднее технология CMOS стала применяться в изготовлении ОЗУ 5101. В том же 1972 году Intel разработала 8-разрядный PMOS-микропроцессор для корпорации Computer Terminals (позднее переименованной в Datapoint). Унаследовав принцип наименования микропроцессора 4004, новый чип получил обозначение 8008. Аналогичным образом в семейство продукции "8ххх" вошли все микросхемы RAM, ROM и EPROM, поддерживающие микропроцессор 8008. Тот, однако, не отличался простотой в эксплуатации, и в 1974 году появился более мощный NMOS-микропроцессор, известный под названием 8080, основанным на несколько иной комбинации тех же самых цифр. Микропроцессор 8080 работал под напряжением +12, +5 и -5 вольт. Одновременно Intel выпустила три вспомогательных чипа, обслуживавших 12-вольтовый генератор тактовой частоты и обеспечивавших декодирование управляющих сигналов шины. В 1976 году вышла 5-вольтовая версия со встроенными вспомогательными чипами, по силе напряжения питания названная "8085". Тот же принцип лег в основу наименования микропроцессора 8086, представленного в 1978 году. Как вспоминает Лес Вадаш, сотрудники отдела маркетинга приняли это название на ура, так как оно частично отражало 16-разрядную архитектуру [6]. Дорогостоящие 16-разрядные системы спустя год столкнулись с достойным конкурентом в лице микропроцессора 8088, по сути дела представлявшего собой несложную модификацию процессора 8086 с восьмиразрядной (отсюда и наименование) внешней шиной данных. Принятие корпорацией IBM на вооружение архитектуры 8086/88 при разработке первого персонального компьютера резко взвинтило маркетинговую ценность этого наименования, сохраненного последующими процессорами в виде 5-значного обозначения: 80286, 80386 и, наконец, 80486. Однако Intel не удалось зарегистрировать обозначение "x86" в качестве товарного знака. Так родилось новое название процессоров - Intel® Pentium®. Успехом микропроцессоров обусловлено разрастание семейства продукции 8xxx за счет самых разнообразных изделий, включая микроконтроллеры (8048, 8051, 8096) и контроллеры периферийных устройств, выполнявших все виды системных вычислительных функций и операций ввода-вывода. В числе первых контроллеров периферийных устройств серии 8080 - последовательный контроллер ввода-вывода, параллельный порт ввода-вывода и таймер. Аналогично первым ОЗУ, сначала эти микросхемы обозначались последовательной нумерацией - 8201, 8202 и т.д. Однако с появлением вспомогательных микросхем семейства 3xxx, предназначенных для обслуживания процессоров серии 8xxx, стали возникать конфликты в наименовании, и тогда эти изделия еще до завершения их разработки были переименованы в 8251, 8255 и 8253. Последними категориями продукции, нуждавшимся в разработке принципов наименования, стали телекоммуникационные средства и аналоговые изделия, которым была присвоена вторая цифра "9". Первый монокристальный кодек, выпущенный в 1977 г., получил обозначение 2910. В 1977 году Intel открыла новое направление деятельности - разработку памяти на магнитный доменах (ЦМД-ЗУ), которой была выделена категория "7xxx". Ее первенцем стал мегабитный чип ЦМД-ЗУ 7110, выпущенный в 1979 году. Вот так сложились принципы обозначения ранней продукции Intel и были заложены основы порядка наименования, существующего сегодня. Однако наш рассказ на этом не заканчивается. За номерами тех или иных изделий стоит множество малоизвестных фактов, в том числе связанных с продукцией, которая так и не появилась в каталогах Intel. Мы предлагаем вашему вниманию как собственные воспоминания, так и рассказы наших коллег, которые стояли у истоков корпорации Intel. КАК МЫ ПРИШЛИ В INTEL Пол Метрович (Paul Metrovich) пришел в Intel в результате заключенного пари. Он работал в компании Union Carbide Semiconductor, когда ее руководство решило перебраться в Сан-Диего и сдать здание фабрики с большей частью оборудования в аренду корпорации Intel. На фабрике прошел слух о заключенном между двумя компаниями соглашении, по условиям которого Intel не будет принимать заявлений о приеме на работу от сотрудников Union Carbide до тех пор, пока последняя не переберется в Сан-Диего. Пол Метрович поспорил с коллегами на 5 долларов, утверждая, что такого соглашения не существует. Он подал заявление о приеме на работу в Intel и после нескольких собеседований был принят. К работе в Intel Пол Метрович приступил 16 апреля 1969 года, так и не получив от коллег свои законные пять долларов. С 1967 по 1974 гг. Питер Штолль (Peter Stoll) учился на факультете электротехники Массачусетского технологического института (МТИ), окончив курсы разработки интегральных схем и полупроводниковых приборов. Семимесячная стажировка в отделе проектирования интегральных схем компании Bell Telephone Laboratories не принесла ему особого удовлетворения. Вернувшись в МТИ и поступив в аспирантуру, он решил больше не заниматься полупроводниковыми приборами. Этому решению способствовало и то нескрываемое пренебрежение, с которым руководство факультета электротехники МТИ относилось тогда, в начале 70-х, к проектно-конструкторской деятельности. Прозанимавшись пару лет вопросами разработки контрольно-измерительных приборов для биомедицины, Питер Штолль пришел к выводу о том, что многолетняя подготовка диссертации на соискание докторской степени - задача не для него. Когда он уходил из аспирантуры, Intel оказалась единственной подходящей ему компанией, проводившей собеседования по трудоустройству в короткий промежуток времени между двумя праздниками - Днем благодарения и Рождеством. Проявив к его опыту разработчика гораздо более живой интерес, нежели руководство МТИ, кадровики Intel пригласили Питера на собеседование, по результатам которого он получил сразу два предложения по трудоустройству. Так Питер Штолль возглавил в 1974 году группу разработчиков (в которую поначалу входил только он сам) микросхемы 5810 для электронных наручных часов Microma. В 1971 году Эндрю Волк (Andrew Volk) вошел в группу студентов, занимавшихся разработкой коммуникационного устройства Autocomm для лиц с физическими недостатками. Участие в проекте принесло ему степень магистра, присужденную за изобретение способа ввода текста целыми словами вместо отдельных букв. Для хранения словаря устройство нуждалось в программируемой памяти, а Intel как раз выпустила микросхему 1702A EPROM, которая идеально подошла к прибору (даже с учетом того, что сама возможность хранения данных в плавающем логическом элементе в то время казалась Эндрю невероятной). В две микросхемы EPROM вмещались 64 слова (см. Рис. 1). Связавшись с Лесом Вадашем, Эндрю Волк попросил у него компоненты для своего прибора и техническую помощь. Специалисты местного отдела сбыта продукции Intel соответствующим образом запрограммировали микросхемы EPROM, и аппарат получился великолепным. Рис. 1: Устройство Autocomm и микросхемы 1702A для хранения словарного запаса Intel стала одной из компаний, в которые Эндрю подал в 1974 году заявления о приеме на работу, а Лес Вадаш вошел в состав группы сотрудников корпорации, которые приехали в университет для проведения собеседований. Он сразу же попросил показать ему устройство Autocomm, которое, к счастью, в тот день работало прекрасно, что, разумеется, помогло Эндрю получить приглашение на работу в Калифорнии, к которой тот приступил 1 июля 1974 года в составе группы разработчиков микропроцессора 8080A. ПЕРВАЯ ПРОДУКЦИЯ НА ЗАКАЗ Формирование рынка как источника стабильных доходов - весьма длительный процесс, поэтому на заре своей деятельности Intel охотно бралась за выполнение интересных заказов, наибольшую известность из которых получил набор из 12-ти микросхем для калькулятора компании Busicomm. Именно он не только лег в основу кристалла 4004, но и положил начало всей микропроцессорной индустрии. И даже микропроцессор 8008 поначалу изготавливался на заказ и лишь впоследствии стал массово выпускаемым изделием. Заказная продукция помогла Intel завоевать прочные позиции в столь динамично развивающейся отрасли, как производство ОЗУ. В сотрудничестве с компанией Honeywell Intel разработала устройство, получившее обозначение 1102 (PMOS RAM номер 2). С Биллом Регитцем (Bill Regitz), в то время сотрудником Honeywell, Intel заключила контракт на разработку усовершенствованной модели 1103. В проекте участвовали все, включая Пола Метровича, стараясь заставить этого монстра работать надежно. У Intel уже сформировался рынок для устройств такого типа и даже было создано специальное подразделение Memory Systems Division, однако данные изделия не вполне отвечали требованиям по частоте регенерации. Решение оказалось довольно простым: достаточно было лишь отрегулировать частоту регенерации до необходимых параметров. В конце концов изделие 1103 принесло компании громадный финансовый успех. Другие изделия гораздо менее известны. Том Иннес (Tom Innes), сотрудник Intel № 38, вспоминает о своем участии в 1970 году в разработке биполярных регистров и арифметических логических устройств для корпорации Burroughs (изделие 3405 и 3406) [7]. В этих комплиментарных логических схемах (CTL) применялись вводы типа PNP и выводы на эмиттерных повторителях для обеспечения высокого быстродействия и пропускной способности. Компания Burroughs закупала такие чипы на протяжении целого десятилетия. Тед Дженкинс (Ted Jenkins), сотрудник Intel № 22, стоял у истоков разработки сульфидно-цинковых голубых светодиодов [8], а завершал этот проект Джерри Паркер (Gerry Parker), сотрудник Intel № 99. Результаты разработки были приобретены у Intel компанией Monsanto. По заказу этой фирмы мы разрабатывали и 7-сегментный декодер для цифрового вольтметра. Объем реализации таких устройств составил всего 10 000 штук, что крайне мало в нашем бизнесе. В 1972 году разработанная Intel технология EPROM привлекла внимание компании Mars Money Systems (MMS), которая нуждалась в микросхеме для электронного разменного автомата. MMS была дочерним предприятием знаменитой корпорации Mars, Inc., выпускающей кондитерские изделия и другие продукты питания, которая одной из первых занялась реализацией своей продукции через торговые автоматы. Аккуратное обращение с монетами чрезвычайно важно для таких устройств как с точки зрения рентабельности, так и качества обслуживания покупателей. Однако хороший разменный автомат со сбалансированными тщательнейшим образом рычагами и магнитами - весьма и весьма хитроумное приспособление, достойное изобретательности Руба Голдберга. Фред Хайман (Fred Heiman), занимавший тогда должность президента MMS, изобрел электронный способ распознавания монет с применением настраиваемых катушек. На этой основе Intel разработала для MMS микросхемы 1205 и 1206. Их нумерация дошла до нас лишь потому, что Пол Метрович сохранил одну такую микросхему в качестве сувенира. Пол работал над прототипами дискретных компонентов этого устройства, доказав возможность осуществления проекта. Как вспоминает г-н Хайман, устройство, которому потребовалось около 3000 транзисторов, было доведено до ума менее чем за год. По его словам, работало оно великолепно, а срок службы приспособления составил от пяти до шести лет. Единственной его движущейся частью был соленоид для возврата монет [9]. Благодаря наличию программируемого ПЗУ, допускающего стирание данных, микросхема 1205/06 была самокалибрующейся. Катушка детектора не обязательно реагировала на каждую новую монету так же, как на предыдущую. Данные, сохраненные микросхемой 1205/06, можно было стереть ультрафиолетом и заменить их новыми путем загрузки в монетоприемник набора калибровочных монет, параметры которых запоминались устройством для последующего распознавания торговым автоматом. При обнаружении ранее не встречавшихся монет или жетонов их характеристики можно было изучить, чтобы на основе полученных данных сделать новые калибровочные монеты, введя их в автомат для распознавания в дальнейшем. Компания MMS, преобразованная в корпорацию Mars Electronics, Inc., и по сей день является крупным оператором торговых и разменных автоматов, способных принимать и распознавать не только монеты, но и банкноты. (Спустя примерно год после запуска электронного монетоприемного механизма в производство бывший глава компании Mars, Inc., Форест Марс-старший (Forest Mars, Sr.) обратился к г-ну Хайману за разъяснениями принципов действия и возможностей устройства. Он, в частности, попросил г-на Хаймана организовать встречу с главой Intel, д-ром Робертом Нойсом (Robert Noyce), и спустя неделю такая встреча действительно состоялась. Пространное повествование д-ра Нойса о постоянно расширяющейся деятельности Intel "на переднем крае высоких технологий" привело к тому, что г-н Марс, привыкший иметь дело с продукцией, способной обеспечить стабильно устойчивую прибыль в долгосрочной перспективе, потерял всякий интерес к приобретению фирмы, занимавшейся разработкой никому тогда еще не ведомых кремниевых устройств. Как отмечает г-н Хайман, "если бы кремниевые технологии не развивались столь стремительными темпами, Intel вполне могла бы стать подразделением компании Mars, Inc" [10]. Ни один из сотрудников Intel о такой перспективе даже не подозревал, но, как подчеркивает Лес Вадаш, "…в любом случае мы не продавались и не продаемся". [11].) Одной из любимых заказных разработок Пола Метровича была микросхема 8244, которая, в сочетании с микроконтроллером 8048 и ПЗУ, получила известность как игровая телеприставка "Odyssey 2" компании Magnavox. Это устройство пользовалось поистине грандиозных успехом, а Intel заработала на нем большие деньги. В этой связи заслуживает упоминания и чип 8245 для европейской телевизионной системы PAL, чье единственное отличие от микросхемы 8244 заключалось в количестве строк развертки на кадр и в параметрах синхронизации выходных телевизионных сигналов. ПРОЦЕСС РАЗРАБОТКИ ВРЕМЕН "КАМЕННОГО ВЕКА" Сравнение современных инструментов разработки кремниевых устройств с теми, что были в нашем распоряжении 25-30 лет тому назад, позволит без преувеличения назвать то время "каменным веком". Сама методика разработки микросхем с тех пор довольно мало изменилась, подразделяясь в широком смысле на те же самые этапы: концептуальная проработка, проектирование логических элементов и интегральных схем, аттестация, разработка компоновочной схемы и маски, изготовление кремниевой подложки (технологический процесс), отладка и тестирование. Однако на этом все сходство и заканчивается. В прежние времена проектирование, аттестация и тестирование выполнялись, главным образом, вручную. Это, к счастью, облегчалось тем, что микросхемы насчитывали не 42 миллиона транзисторов, как сегодня, а "всего лишь" менее 30 000. В наши дни одна концептуальная проработка новой микросхемы подразумевает сотни страниц технических спецификаций, проектирование логических элементов отнюдь ограничивается, главным образом, написанием программного кода, аттестация и синхронизация логических элементов занимает всего несколько дней, в течение которых компьютеры выполняют миллионы тестовых операций, а само тестирование проводится на специальных системах стоимостью во много миллионов долларов. В этом разделе мы расскажем о том, как разрабатывались первые микросхемы. Концептуальная проработка Когда Питер Штолль пришел в Intel в 1974 году, он был единственным инженером-разработчиком, работавшим над проектом 5810. Процесс концептуальной проработки этой микросхемы весьма красноречиво иллюстрирует те радикальные перемены, которые произошли за это время в Intel. Его непосредственный начальник Джо Фридрих (Joe Friedrich) подготовил одностраничный документ под названием "Целевая спецификация", в котором задуманному изделию было присвоено наименование, состоящее из четырех цифр. Помимо этого, в документе содержалась примерная схема расположения выводных контактов и довольно подробное описание функций микросхемы, предназначенное для лиц, уполномоченных утвердить или отвергнуть план запуска изделия в производство. Этого считалось достаточным для того, чтобы Питер понял, чтo именно от него требовалось. Рис. 2: Разработанный Питером Штоллем прототип "электронных наручных часов" 5810 Все высшее руководство Intel - от Роберта Нойса до Джо Фридриха - собралось в одном помещении для обсуждения и утверждения проекта, основанного на "Целевой спецификации изделия 5810". Чтобы дать проекту "добро", хватило единственного совещания. Наименование изделия - 5810 - осталось без изменений с момента утверждения проекта вплоть до прекращения производства микросхемы. Это наименование присутствует везде: в "Целевой спецификации", схематике, памятных записках, производственном плане-чертеже, на масках, в печатных рекламных материалах, производственных отчетах и во всех прочих документах, так или иначе имевших отношение к изделию. Первоначальная целевая спецификация вспомогательной микросхемы 8085 тоже была предельно простой, т.к. задача разработчиков заключалась в интеграции функций микропроцессора 8080 в генератор тактовой частоты и системный контроллер с добавлением только простой последовательной подсистемы ввода-вывода и нескольких дополнительных прерываний. Документ занял всего лишь две страницы. Когда проект получил уже "зеленый свет", было предпринято несколько попыток внести в него изменения, особенно в свете слухов о выпуске аналогичного изделия компанией Zilog (проект Z80). Нашему менеджеру хотелось переименовать его в micro-VAX, однако и он в конце концов оставил микросхему 8085 в покое, взявшись за следующий чип 8086. Простота принятия решений и проработки условных обозначений те далекие времена резко контрастирует с нашей собственной практикой не только в последние годы, но и уже в 1978 г. К тому времени концептуальная проработка стала растягиваться на долгие месяцы, в ней были задействованы многочисленные комитеты, выдававшие "на гора" кипы "памятных записок" в виде толстенных томов, и эта тягомотина в конце концов надоедала всем до чертиков. К 1978 году относится и появление не изжитой до сих пор, вводящей нас самих в заблуждение привычки присваивать одному и тому же изделию несколько кодовых наименований, которые к тому же нередко меняются. Разумеется, современная продукция настолько сложна, что сопутствующая ей документация просто обязана быть достаточно полной, однако, отказавшись от простых и понятных принципов наименования, мы сами усложнили себе жизнь. Разработка логических элементов и интегральных схем Когда мы только начинали свою карьеру в Intel, в нашем распоряжении не было практически никаких инструментов разработки логических элементов, не было ни VHDL, ни средств синтеза логических схем. На смену проектированию на уровне логических элементов, принципы которого мы осваивали в университетах, пришло проектирование на уровне транзисторов, обеспечивающее максимальную эффективность их применения при минимальных размерах интегральных схем. Повторяющиеся функции присваивались отдельным ячейкам, но оптимизация ячеек все же проходила на уровне транзисторов. Стационарная система моделирование схем под названием SPULS была в 1974 году чуть ли не единственным инструментальным средством разработки. В отличие от современной, чрезвычайно сложной среды автоматизированного проектирования, обставленной многочисленными, весьма жесткими ограничениями, весь процесс обучения инженера-проектировщика обращению с доступными нам средствами занимал какие-то полчаса. Нас вводили в помещение под названием "зона общих терминалов", в котором стояло несколько простеньких терминалов ввода-вывода, подключенных к центральной ЭВМ типа PDP-10. Получасового обучения вполне хватало, чтобы показать нам, как входить в систему и работать с несложным текстовым редактором. Мы умели составлять описание интегральной схемы, количество транзисторов в которой колебалось от пяти до нескольких десятков, отдавать системе моделирование схем команды на обсчет тих или иных входных сигналов и на отслеживание сигналов выходных. Результаты моделирования выводились на принтер в виде "линейной графики" с определением временных характеристик и параметров напряжения по каждому знакоместу в целом. Разрешение оси ординат ограничивалось 70-ю или 120-ю точками (знаками) в зависимости от ширины каретки принтера. В 1975-1977 гг., когда просчитывались схемы микропроцессоров 8085 и 8086, размеры интегральных схем, с которыми справлялась наша центральная ЭВМ, были столь малы, что о моделировании схем или путей в них целиком нечего было и думать. Мы раскладывали схему на составные части из 5-20 транзисторов, обсчитывали их, а затем вручную собирали вместе полученные результаты, основываясь лишь на своем интуитивном понимании подсистемы в целом. Система моделирования была необходима для обсчета таких интегральных схем, как усилители считывания данных ОЗУ, входные буферы, внутренние каналы предварительной зарядки и разгрузки. Ограничения на размеры схем накладывали и такие вычислительные ресурсы, как, например, память. Немаловажную роль играли и регулярные выходы центральной ЭВМ из строя, что случалось примерно каждые 15 минут. Сбой в работе ЭВМ приводил к потере результатов всего цикла. То же самое относится и к правке файлов: средств автоматического резервного копирования в то время просто не было. Привычка как можно чаще сохранять результаты своей работы далась нам пoтом и кровью. Конечно же, у нас не было и никаких компьютерных средств для удаления паразитных емкостей из топологии кристалла, поэтому точность обсчета тактовых частот в огромной степени зависела от способности инженера-проектировщика интуитивно рассчитывать расстояния и маршрутизацию связей между элементами интегральной схемы. Логические схемы чипов 8085 и 8086, как и других микропроцессоров и контроллеров того времени, по большей части состояли из простейших n-канальных элементов логики, загружаемых в обедненном режиме. Для микросхемы 8085 Питер Штолль разработал таблицу расчетных задержек при загрузке в обедненном режиме транзисторов всех использовавшихся нами размеров при различных нагрузках на схему. По этому "бумажному компьютеру" мы и обсчитывали подавляющее большинство тактовых маршрутов вместо того, чтобы пользоваться системой моделирования. Причем ошибки эти таблицы давали весьма и весьма незначительные при условии, что приблизительные расчеты паразитных емкостей в кристалле были сделаны более-менее верно. Макеты и прототипы Поскольку наши возможности моделирования были весьма ограничены, применялось множество других способов проверки жизнеспособности новых идей и результатов их воплощения. Как вспоминает Пол Метрович, прототип микросхем PMOS EPROM был создан Давом Фромэном (Dov Frohman), изобретателем стираемых ППЗУ (EPROM), на основе матрицы дискретных транзисторов 4x4 в корпусе типа TO?5 в виде специального макета с возможностью программирования и считывания данных. Аналогичная 16-разрядная матрица была изготовлена и для тестирования изделия 1701, однако необходимость в ней отпала, поскольку полноразмерная матрица 256x8 прекрасно заработала [12]. Довольно много компонентов - начиная с 1850-транзисторного чипа 5810 для электронных часов и заканчивая, по меньшей мере, микропроцессором 8085, который насчитывал 6144 транзистора, - вообще не проходило инструментального тестирования логики, если не считать расчетов самого инженера-проектировщика. Так, в 1976 году Эндрю Волк потратил несколько недель, играя роль "человека-компьютера" при обсчете команд для чипа 8085. Целый ряд проектов был осуществлен с использованием в макетировании и построении прототипов таких серийно выпускаемых логических узлов, как ТТЛ-схема серии 7400, в качестве имитатора логических элементов нового чипа. Создание макетов еще до завершения обсчета всех параметров изделия было чрезвычайно сложным делом, а серийно выпускаемые компоненты, естественно, не могли воспроизвести всех функций новой микросхемы. Основная ценность макетирования заключалась, главным образом, в возможностях отладки уже реализованных проектов, проверки функциональных качеств устройства, готового к воплощению в кремнии, и изучения факторов, которые трудно учесть на этапе моделирования. Мы охотно работали с прототипами таких устройств, обслуживающих интерфейс с пользователем, как видеотерминалы или компьютерные игры. Макетирование остается рациональным способом до тех пор, пока количество транзисторов в устройстве не превышает нескольких десятков тысяч. В дальнейшем же макеты становятся чересчур крупногабаритными и сложными, чтобы справляться с быстродействием реальной кремниевой продукции. Последним макетом, который создали Андрю Волк и Пол Метрович, стал видеотерминал, одним из первых получивший в начале 80-х годов 5-значное наименование (82730). По иронии судьбы макетирование получило в наши дни вторую жизнь под названием эмуляции, широко используемой для проверки работоспособности чипов, насчитывающих миллионы транзисторов. Разница в том, что функции чипа реализуются программным эмулятором, а не имитируются с помощью дискретных логических элементов, запаянных или прикрепленных проводами к макету. Теперь мы можем загрузить ПК необходимой для проверки информацией, не изготавливая никаких чипов вообще. Моделирование логических схем Первая в Intel стационарная система моделирования логических схем под названием LOLA/LOCIS разрабатывалась группой под руководством Марка Фломенхофта (Mark Flomenhoft). Появилась она на свет как нельзя вовремя, в ходе разработки микропроцессора 8086. С ее помощью нам удалось обнаружить десятки логических ошибок еще до начала последовательного экспонирования топологии кристалла на пластину (и тем не менее, еще несколько ошибок было обнаружено уже после реализации кристалла в кремнии!). По сравнению с логическим моделированием, проходившее параллельно макетирование потребовало, по меньшей мере, в пять раз больше людей, намного больше оборудования, денежных средств и более просторных помещений, но с другой стороны методика моделирования логических схем столкнулась вскоре со значительными трудностями. (Ведущий конструктор микропроцессора 8086 Джим Маккевитт (Jim McKevitt) выявил, по меньшей мере, столько же ошибок, не пользуясь при этом никакими инструментальными средствами, помимо собственного мозга, схематических чертежей и множества хорошо отточенных карандашей). Разработка компоновочной схемы и маски В течение первого десятилетия существования Intel схематические чертежи и компоновочные схемы изготавливались вручную. Инженеры-проектировщики вычерчивали черновые варианты, а чертежники переносили их на восковки размера D, которые передавались проектировщику на проверку и заверялись его подписью. Любые правки, вносимые в чертежи, также проходили проверку и заверялись подписью. В разработке плана компоновочной схемы участвовали как инженеры-проектировщики, так и специалисты по проектированию топологии печатной схемы (маски). Компоновочная схема изделия 8085, основанная на общей топологической структуре микропроцессора 8080, оказалась проще, чем у остальных кристаллов. Она была практически полностью выполнена Питером Штоллем, а Эндрю Волк составил компоновочную схему матрицы управляющей логики, аналогичной матрице ПЗУ со сдвоенной структурой. Черновой чертеж он сделал на миллиметровке, аккуратно соединив отдельные листы с тем, чтобы чертеж оказался как можно более подробным и в то же время компактным. Выполнение окончательного варианта компоновочного чертежа заняло две недели (его черновой вариант на миллиметровке сохранился у Эндрю до сих пор). Рис. 3: Компоновочный чертеж ячеек, выполненный вручную на лавсановой пленке В то время не существовало никаких компьютерных средств проверки проектных норм или контроля за размещением логических элементов и монтажных соединений. Физическую компоновку выполняли высококвалифицированные специалисты по проектированию масок, которые вычерчивали карандашами линии на огромных листах лавсановой пленки с нанесенной на нее миллиметровой сеткой (Рис. 3). Начиная с 1974 года чертежи стали проходить оцифровку с помощью системы Calma GDS I, что позволило автоматически дублировать повторяющиеся ячейки вместо того, чтобы вычерчивать их всякий раз заново вручную. Однако такие важнейшие вопросы, как соответствие вычерченных линий диаграммам схематических узлов, а также проектным нормам, решались, как и прежде, лишь благодаря старательности чертежников. Ведь даже самые высококвалифицированные из наших специалистов по проектированию масок допускали в первоначальном варианте множество ошибок, обнаружение и устранение которых было весьма трудоемкой задачей. Нередко мы сами изобретали различные приспособления, хотя бы немного повышавшие эффективность контроля за соблюдением проектных норм. Так, Питер Штолль вычертил на прозрачной лавсановой пленке концентрические квадраты, которые ему помогали визуально контролировать соблюдение проектных норм на чертежах путем сверки ширины буквально каждого контакта и межконтактного пространства. По нашему убеждению, те или иные нарушения проектных норм присутствовали в большинстве изготавливаемых в то время микросхем. Однако ведь никак нельзя рассчитывать на безупречную работу компонента, монтажная схема которого выполнена с нарушениями. Поэтому, наряду с обычной сверкой чертежей по диаграммам схематических узлов, регулярно проводились и весьма трудоемкие контрольные проверки сначала перед оцифровкой, а затем - перед выводом на пленку. Мы обычно брали желтый и черный карандаши, чтобы пройтись по всем без исключения схематическим узлам микросхемы, сверяя их по оцифрованным чертежам со схематическими диаграммами. Совпадающие схемы помечались на диаграммах желтым, а в чертеж вписывались соответствующие сигнальные наименования. Этот способ применялся еще в 1977 году, когда мы работали над первым экспонированием микропроцессора 8086 на пластину. Тот кристалл насчитывал 20 000 транзисторов, а его контрольная проверка заняла две недели. Оба инженера-проектировщика - Питер Штолль и Чан-Кит Нг (Chun-Kit Ng), выполняя ее порознь, выявили по 19 из 20 ошибок, показав чрезвычайно высокий для такого способа результат. Спустя несколько месяцев Тодд Вагнер (Todd Wagner) предоставил Intel первое инструментальное средство проверки соединений логических элементов компоновочной схемы, которое избавило будущие поколения проектировщиков от выполнения этой чрезвычайно обременительной задачи. Первые маски изготавливались путем переноса выполненных на лавсановой пленке чертежей на так называемый рубилит - двухслойный специальный материал в виде огромных листов. Его основа, покрытая темно-красной пленкой, напоминающей целлофан, была сделана из массивного прозрачного лавсана стабильных размеров. Первые микросхемы Intel изготавливались с помощью механизма под названием "координатограф", который направлял процесс гравировки клише в рубиновом слое. При этом измерение координат и размеров элементов схемы и соединений, а также их перенос в гравировальный механизм, выполнялись вручную. Чуть позже стал использоваться плоттер производства компании Xynetics, оснащенный лезвиями вместо рейсфедеров, который ускорил процесс и повысил точность гравировки. Рис. 4: Перенос компоновочного чертежа на рубилит По завершении процесса гравировки оставалось снять с рубилита контуры слоев маски, после чего ими занимались инженер-проектировщик и специалисты по проектированию масок, которые несколько дней занимались поиском допущенных при гравировки и снятии пленки ошибок и зазубрин. За этим следовала контрольная проверка на соблюдение проектных норм, после чего рубилит направлялся изготовителю маски для производства кремниевых кристаллов. Малейшая ошибка приводила к браку детали. Тед Дженкинс вспоминает, как он работал над первой микросхемой Intel - 64-разрядным ОЗУ 3101, которая сначала получилась только 63-разрядной из-за ошибки, допущенной при снятии слоя с рубилита [8]. С листами рубилита нужно было обращаться крайне аккуратно во избежание повреждений, ведь рубиновый слой легко стирался. Эндрю Волк вспоминает, как ему позвонил изготовитель маски микропроцессора 8080A и сообщил, что на лавсановой основе обнаружен "неопознанный объект" - случайно прилипший к нему кусочек рубина. Возникли опасения, что он выпал откуда-нибудь, где был необходим. Многочасовая проверка по чертежу не выявила потерянных кусочков рубина, и маску запустили в производство. К счастью, изготовленные на ее основе кристаллы оказались вполне работоспособными. Добавление или удаление транзисторов и межкомпонентных соединений на рубилите выполнялось, разумеется, вручную. Задача эта напоминала хирургическую операцию не только своей сложностью, но и тем, что выполнявший ее специалист пользовался хирургическим скальпелем и масштабной металлической линейкой. Транзисторы или межкомпонентные соединения встраивались путем вырезания и удаления кусочков рубина, а удалялись посредством прикрепления рубиновой пленки к обратной стороне массивной лавсановой основы. Вырезы должны были быть чрезвычайно точными во избежание появления на лавсановой основе зазубрин или просто следов, которые могли проявиться при изготовлении маски. Контрольная проверка осуществлялась на тонкой калиброванной металлической пластине с помощью металлической масштабной линейки и лупы с семикратным увеличением. Технологический процесс Теду Дженкинсу руководство Intel поручило разработать технологический процесс CMOS (комплиментарные структуры "металл-оксид-полупроводник") для производства электронных наручных часов. Этот процесс предусматривает имплантацию ионов, однако необходимое оборудование у Intel отсутствовало, поэтому заказ на изготовление первых кремниевых подложек был передан компании Extrion (впоследствии ее приобрела компания Varian). Технология была готова к запуску еще до завершения процесса разработки самой микросхемы. Первые чипы P-MOS PROM изготавливались с металлическим покрытием, а записанные в них данные ультрафиолетовыми лучами не стирались. Поступило предложение попробовать применить рентгеновские лучи. Этот способ не прошел по двум причинам: во-первых, чтобы полностью стереть память микросхемы, ее нужно было облучать весьма и весьма интенсивно, а во-вторых, выяснилось, что рентгеновские лучи портят транзисторы, вызывая необратимые изменения их электрических характеристик. Потенциальные заказчики весьма скептически восприняли первые стираемые программируемые ПЗУ (EPROM) в плане надежности этих микросхем, опасаясь, что их память будет стираться даже под воздействием солнечных лучей. Тогда был применен способ тестирования в поистине экстремальных условиях: микросхемы 1702 оставили на несколько дней под палящими лучами солнца на крыше штаб-квартиры Intel, и никакой потери данных зафиксировано не было. (Следует отметить, что микросхемы N-MOS EPROM более позднего выпуска оказались более чувствительными к ультрафиолетовым лучам, для экранирования которых стала применяться желтая пленка, прикрепленная к кварцевому покрытию. При стирании памяти микросхемы пленку снимали, а затем возвращали на место). Том Иннес вспоминает о попытке изготовить биполярное программируемое ПЗУ с плавающими затворами! [7] Для этого в основание PNP-транзистора был встроен P-канальный плавающий затвор, запрограммированный на блокирование перехода между коллектором и основанием. Однако из-за неподходящих оксидов максимальное время хранения заряда составило в лучшем случае несколько недель, а в худшем - всего несколько часов. Жан-Клод Корне (Jean-Claude Cornet) и Фред Цанг (Fred Tsang), ветераны Intel, занимавшиеся разработкой биполярных микросхем, предложили концепцию множественных перемычек, которая и была принята на вооружение при изготовлении биполярных программируемых ПЗУ. В процессе изготовления чипов 8085, 8086 и статических ОЗУ с произвольной выборкой (SRAM) применялись одни и те же технологии NMOS. Тогда, в середине 70-х, производство модулей памяти типа SRAM казалось более прибыльным бизнесом, нежели микропроцессоры. К наращиванию производительности памяти SRAM прилагались колоссальные усилия, нередко в ущерб микропроцессорам. В наши дни такая постановка дела кажется по меньшей мере странной. Чуть позже Intel разработала технологический процесс NMOS с двойной имплантацией, получивший название "HMOS", для производства высокоскоростных модулей SRAM, пришедших на смену биполярным ОЗУ, которые продолжали выпускать конкурирующие фирмы. Будучи столь же быстродействующими (время доступа составляло 15 нс), наши микросхемы оказались гораздо дешевле и экономичнее с точки зрения энергопотребления. Один из наших технологов, в обычной жизни чрезвычайно тихий, скромный человек, появился на работе в футболке с соответствующими изображениями и надписью: "Наш HMOS излечит вашу биполярную чесотку!". И действительно, технологический процесс HMOS оправдал самые смелые ожидания. Первые модули SRAM, изготовленные по этой технологии, выпускались в белом керамическом корпусе. Их проверяли на надежность с помощью "смертельного тестирования", помещая на 1000 часов в раскаленную до 125°C печь. Однажды сбой в работе термостата печи привел к превышению этой температуры вдвое. Когда печь выключили, выяснилось, что разъемы, в которые были установлены модули памяти, расплавились подобно воску. Сами же микросхемы цвета пережаренного бифштекса в подавляющем большинстве не только выдержали это пекло, но и оказались полностью работоспособными. Тестирование и отладка В ходе разработки динамических ОЗУ (DRAM) выяснилось, что нам необходимо специализированное оборудование для тестирования. Поначалу проектировщики пользовались обычными распределительными стойками, зажимами и генераторами сигналов, просматривая результаты на осциллографах. Тестер для проверки работоспособности кремниевых подложек имел ручное управление, а дефектные кристаллы помечались фломастером. Однако такое положение вещей очень скоро перестало нас устраивать, и были приобретены серийно выпускаемые системы для тестирования на больших интегральных схемах (БИС). Системы эти были хоть и примитивными, но весьма и весьма дорогостоящими. Полу Метровичу было поручено спроектировать, изготовить и ввести в эксплуатацию специализированную систему тестирования памяти на БСИ для разработчиков микросхем типа "металл-оксид-полупроводник". Первым было предназначено к тестированию 4096-битное динамическое ОЗУ модели 2107, разработка которого еще не завершилась. На проектирование установки было выделено 165 тыс. долларов (весьма значительная сумма для фирмы-новичка), а также определенное количество технологов и сборщиков. В результате на свет появился агрегат в виде стойки со множеством элементов управления и сменным центральным зажимом для установки разнообразных устройств. Свое детище Пол назвал Tel-Tester. Его разработка, начатая еще в Маунтин-Вью, завершилась осень 1971 года в Санта-Кларе, где разместилось первое производственное помещение, принадлежащее Intel на правах уже не аренды, а собственности. Система, спроектированная на основе эмиттерно-связанной логики (Emitter-Coupled Logic, сокращенно ECL), обладала базовой тактовой частотой в 100 МГц. По многим параметрам она была поистине уникальной. Управление синхронизацией и напряжением осуществлялось с помощью цифровых переключателей. Аппарат был оснащен автоматизированным оборудованием для тестирования кремниевых подложек, которое могло сортировать изделия из опытных партий микросхем памяти высокого уровня. Встроенный осциллограф, оборудованный дисплеем с растровой разверткой, отображал характеристики тестируемой матрицы памяти, высвечивая ошибки или шаблоны данных для дальнейшего анализа. Был даже продуман компьютерный интерфейс, реализация которого, однако, натолкнулась на такие препятствия, как высокая стоимость и нехватка времени. Рис. 5: Система Tel-Tester для тестирования модулей DRAM Аппарат Tel-Tester хорошо себя показал в лабораторных условиях, выполняя тестирование микросхем памяти DRAM на протяжении нескольких их поколений, после чего разработчики модулей памяти других типов использовали его на протяжении еще нескольких лет вплоть до снижения стоимости серийно выпускаемых тестирующих устройств. Тем временем Пол Метрович перешел во вновь созданное подразделение по разработке микропроцессора 4004 и других системных компьютерных устройств, где занялся макетированием новых изделий параллельно с разработкой нового способа их тестирования. У нас не было ни времени, ни средств на создание оборудования для эталонного тестирования, и Пол получил задание найти более быстрый и дешевый способ, отвечающий нашим потребностям в этой области. Тогда Полу пришла в голову мысль разработать стандартное настольное устройство для тестирования новой продукции и контроля за соблюдением проектных норм. Этот аппарат, получивший официальное название "модульная тестирующая система" (МТС), более известен как T-ящик. Свои Т-ящики Пол изготавливал в стандартном металлическом корпусе, содержимое которого состояло из стандартного же источника питания, параметрического модуля открытых и замкнутых перемычек, матричного переключателя и свободного пространства для установки различных устройств, предназначенных для функционального тестирования. Управление системой осуществлялось с помощью микрокомпьютера MCS-4 на базе процессора 4004. Рис. 6: Настольный "тестирующий ящик" Пола Метровича В те времена, когда компьютерные технологии еще не достигли нынешних темпов развития, было изготовлено всего несколько тестирующих ящиков. Модуль для установки объекта тестирования изготавливался отдельно с появлением нового изделия. Параметрический модуль можно было программировать на тестирование тех или иных контактных выводов устройства. Один из Т-ящиков решено было предоставить группе, занимавшейся тестированием новых логических устройств на этапе их запуска в производство. (Для этого была сформирована группа инженеров, технологов и специалистов по сборке, которая работала сначала с Т-ящиками, а затем с функциональными тестирующими модулями, приобретаемыми у сторонних производителей. Так родилось подразделение Intel, получившее название Test Engineering Group.) Все ящики поначалу были одинаковыми, но в дальнейшем их стали различать по номеру тестируемого изделия. Так, аппарат для тестирования микропроцессора 8080 получил наименование T-80. Для проверки открытых и замкнутых перемычек уже собранных на подложках изделий была создана упрощенная версия Т-ящика. Еще одним способом контроля стало сравнительное функциональное тестирование на основе эталонного изделия. Сама эта мысль казалась вполне здравой, однако задача выбрать из партии изделие, способное в полной мере сыграть роль эталонного, превратилась в головоломку типа "Что было раньше - яйцо или курица?". Некоторые сравнительные тесты потребовали весьма нетривиальных технических решений из-за неуверенности в результатах одновременной синхронизации тактовых частот и данных в тестируемом и эталонном изделиях. Такое, например, произошло с универсальным синхронно-асинхронным передатчиком (USART) модели 8251. По идее, выравнивание информационных слов должно было происходить при параллельной записи данных в оба устройства. В действительности же разница в синхронизации выхода сигнала из последовательного порта данных каждого устройства составила до 8-ми тактов, что сделало прямое сравнение невозможным. (Кроме этого, в конструкцию самой первой версии чипа 8251 USART вкралась досадная ошибка: из-за нарушения внутреннего напряжения на выходе из последовательного порта изредка терялся байт - всего один на миллионы входящих байтов!) Дело осложнялось тем, что Intel не была заинтересована в создании собственного производства тестирующего оборудования. Мы действительно нуждались в таком оборудовании, однако приобрести его не было возможности, а крупные тестирующие системы на базе БИС еще только разрабатывались. Впрочем, мы всегда опережали изготовителей вспомогательного оборудования. Подготовкой чипа 8080A к тестированию на аппарате Т-80 занимался Стив Биссетт (Steve Bissett), наставник Эндрю Волка в процессе разработки этой модели микропроцессора. Прибор T-80 надежностью не отличался, так что несколько сеансов тестирования одной и той же детали могли привести к различным результатам. И тогда Стив Биссетт стал искать более надежный способ тестирования. Воспользовавшись возможность, он покинул Intel и основал собственное предприятие под названием MegaTest. Там он разработал новый тестирующий аппарат под названием MegaTest Q8K, аналогичный по конструкции нашему МТС, но с целым рядом усовершенствований. Intel приобрела большое число этих приборов. (Эндрю до сих пор вспоминает один из эпизодов того времени. Однажды он спросил у Стива, как выглядит ядро микропроцессора 8080A. Устройство, выполненное в керамическом корпусе с позолоченным покрытием, в то время продавалось по цене 360 долларов. "Стив, - вспоминает Эндрю, - взял один из процессоров, которые он как раз тестировал, уронил его на пол и наступил на него, раздавив корпус. Когда он нагибался, чтобы поднять расколотый процессор и показать мне его ядро, я никак не мог опомниться: ведь целых 360 долларов превратились на моих глазах в обыкновенный мусор! В то время эта сумма составляла львиную долю моей зарплаты"). Питер Штолль вспоминает о том, как в те времена тестировались функциональные возможности не только опытных образцов, но и первых партий устройств, предназначенных к поставке заказчикам. В случае с уже неоднократно упомянутым чипом для электронных часов тестирующее оборудование представляло собой зондовую плату, с помощью которой кристалл на подложке и в самом деле буквально ощупывался, интерфейсный кабель, циферблат часов (жидкокристаллический или светодиодный), несколько переключателей и источник питания. Вооружившись всем этим, инженер-проектировщик детали или технолог просиживали долгие часы за лабораторным столом, манипулируя переключателями и наблюдая за результатами на циферблате в попытке выяснить, нормально ли работает тот или иной кристалл, или же нет. Питер Штолль с ужасом относился к перспективе просиживать неделями за манипуляциями с переключателями без всякой гарантии надлежащего качества продукции а выходе. В промежутках между гравировкой масок и изготовлением первых кремниевых подложек он умудрился уделить несколько недель разработке собственного небольшого тестирующего аппарата. Его устройство умело осуществлять проверку параметров питания, генерируемого встроенным утроителем напряжения, подавать на микросхему часов чрезвычайно простой набор контрольных сигналов, проверять сигналы на выходе путем их сравнения с эталонными. Более того, он встроил в свой прибор логический элемент, помечающий отбракованные кристаллы и автоматически проводящий зондовую плату по подложке. Первое испытание прибора, в ходе которого Питеру все еще приходилось манипулировать переключателем вручную, то и дело посматривая на циферблат, завершилось полным успехом. Питер протестировал вручную еще с десяток микросхем, после чего самодельный прибор был признан пригодным для первоначальной сортировки продукции и отбора пробных экземпляров, предназначенных к отправке заказчикам. После этого было решено запустить микросхему 5810 в производство, а отдельные экземпляры первой партии, уже заключенные в корпус, были предоставлены в помощь разработчику Т-ящика для доводки этого аппарата. Хотя при сборке самодельного прибора Питеру помогал один из сотрудников лаборатории, практически всю работу по его проверке, оценке работоспособности и отбору эталонных образцов он выполнил самостоятельно. В то время инженеры-проектировщики принимали самое непосредственное участие почти во всех этапах разработки. Для многих из нас это служило источником глубокого удовлетворения: мы ощущали себя настоящими совладельцами компании. Питер и Эндрю разработали и процедуру тестирования чипа 8085. По сути дела, речь шла о малой компьютерной системе, в составе которой тестируемое изделие само выполняло своего рода программу самотестирования. Такая стратегия была достаточно опасной, так тест мог запускаться лишь при условии, что тестируемое изделие уже обладало определенным набором функций, исполняемых надлежащим образом. Однако наши опасения оказались напрасными: как сама деталь, так и тестирующее устройство заработали абсолютно безупречно, позволив нам произвести необходимую отладку с самого начала (после ввода допуска на инверсию в контроллер адресной шины чипа с тремя состояниями). Напоследок упомянем еще один эпизод, наглядно иллюстрирующий нашу преданность делу. Версия микросхемы 8085, которая, как предполагалось, должна была служить основой для запуска изделия в серийное производство, была получена с завода на неделю раньше, а именно 21 октября 1976 года. Эндрю Волк хорошо запомнил эту дату: то было накануне его свадьбы. Несмотря на это, он задержался с нами на работе до полуночи, участвуя в тестировании микросхемы, после чего оставил на столе у шефа краткий отчет с указанием на то, что все ошибки, обнаруженные в предыдущей версии, проверены и оказались устраненными, а сам он выполнит более тщательную проверку - всего через неделю! ЗАКЛЮЧЕНИЕ Непросто подвести черту под нашим рассказом. Всякий раз, когда в памяти всплывает какое-то лицо или событие, за ним следует другой эпизод. Эти воспоминания позволили нам вновь окунуться в те времена, когда наша работа захватывала нас без остатка - интеллектуально, физически и морально. Мы ощущали себя полностью ответственными за тот или иной проект. Рассказы бывших коллег, собственные воспоминания, встающие перед глазами картины того времени вновь всколыхнули в нас, казалось бы, глубоко запрятанные ощущения сопричастности. Люди, которые ранее работали или продолжают работать в корпорации Intel, несомненно, могли бы много порассказать о том, как она создавалась и развивалась на протяжении минувших десятилетий. У каждого хранится в памяти примечательный эпизод, анекдотический случай, происшествие, воспоминания о котором вызывают чувство раздражения, случай, ставший поворотным пунктом в личной карьере. Чтобы собрать все это воедино и рассказать читателям, потребуется целая человеческая жизнь и многотомное издание, но уж никак не скромная журнальная статья. Мы ограничили свою задачу рассказом о том, как в ранние годы существования молодой, никому не известной фирмы разрабатывалась ее первая продукция и выбирались для нее названия. Надеемся, что наш рассказ поможет читателю понять источник нашего энтузиазма, почувствовать, что двигало нашими усилиями в стремлении к достигнутым нами результатам. ВЫРАЖЕНИЕ ПРИЗНАТЕЛЬНОСТИ Непросто было отыскать людей, которые, работая с нами рядом в первые годы существования корпорации Intel, смогли бы проверить достоверность сведений, изложенных в этой статье. Благодарим всех тех, кто оказал нам помощь в ее подготовке, за то, что поделились с нами своими воспоминаниями, иначе говоря, частью своей жизни. В особенности мы благодарим д-ра Гордона Мура, Тома Иннеса, Теда Дженкинса и Леса Вадаша, которые снабдили нас весьма ценной информацией и отредактировали нашу статью. Окончательную проверку сведений о системе наименования продукции выполнил д-р Эндрю Гроув (который, впрочем, помогал нам с самого начала). С позиций непосредственного участника событий Дав Фромэн рассказал нам о процессе разработки микросхем EPROM, а г-н Фред Хайман - о чипе 1205 для компании Mars Money Systems. Кроме того, благодарим Трейси Мазур (Tracey Mazur), сотрудницу музея Intel, за помощь со справочными материалами, а Пегги Томпсон (Peggy Thompson) и Нормана Стрэнда (Norman Strand) за то, что сохранили образцы выполненных вручную чертежей, большинство которых безвозвратно утеряно. Благодарим также коллектив проектно-конструкторского центра Trace за предоставленные нам фотоснимки первого устройства Autocomm. ССЫЛКИ [1] Grove, Andrew, "Question on history of product numbering," электронное письмо Эндрю Волку от 8 декабря 2000 г. [2] Moore, Gordon, разговор по телефону, 16 января 2001 г. [3] Noyce, R. и Hoff, T., "A History of Microprocessor Development at Intel," IEEE Micro, том 1, № 1, февраль 1981 г., стр. 8-11 и 13-21. [4] Freiberger, P. и Swaine, P., Fire in the Valley - The Making of the Personal Computer, Second Edition, изд-во McGraw-Hill, Нью-Йорк, 2000, стр. 15-23. [5] Intel Corporation, 1975 Data Catalog, раздел 6, стр. 3-4. [6] Vadasz, Les, разговор по телефону, 4 декабря 2000 г. [7] Innes, Tom, разговор по телефону, 8 декабря 2000 г. [8] Jenkins, Ted, разговор по телефону, 7 декабря 2000 г. [9] Heiman, Fred, разговор по телефону, 5 декабря 2000 г. [10] Heiman, Fred, "Interview notes on Mars chip," электронное письмо Эндрю Волку от 7 декабря 2000 г. [11] Vadasz, Les, комментарии к данной статье для номера за 1-й квартал бюллетеня Intel Technology Journal, цитируется по электронному письму Эндрю Волку от 19 декабря 2000 г. [12] Frohman, Dov, "Search for old information," электронной письмо Полу Метрвичу от 8 декабря 2000 г.

к началу страницы