微芯片是壹種計算機化的芯片，封裝在與動物組織相容的生化玻璃管中，並標有識別號。整個微芯片只有米粒大小(13mm ×2.1mm)。無菌包裝在針頭中，通過皮下註射植入動物皮下組織，可在動物體內永久存留。它為動物提供了壹種安全、準確、簡單、經濟的永久標識，並能在寵物丟失或被盜時保護其標識。微芯片裏充滿了壹組永不重復的數字。當遇到閱讀器發射的低能電磁波時，閱讀器會在顯示屏上出現芯片上的數字。整個感應過程只需要幾百萬分之壹秒就能完成。壹旦芯片被植入體內，它將被包裹在動物體內產生的蛋白質袋中，芯片將在寵物的壹生中被固定在植入部位。芯片不會磨損或損耗，也不需要換能量，所以即使在動物體內待上幾十年也不會有問題，使用壽命遠遠超過大多數寵物的壽命。任何年齡的動物都可以被植入芯片。幼犬、幼貓開始疫苗接種計劃時，可以植入芯片；鳥、馬等寵物可以隨時植入芯片。
震驚世界的25個微芯片
摘自《IEEE Spectrum》雜誌發表的文章《特別報道:震驚世界的25款微芯片》。
微芯片設計有時候就像我們的生活，有時候小事情也會慢慢積累，變成大事情。設計壹個巧妙的微電路，然後把它刻在壹塊矽片上，妳的小傑作就可能引發壹場科技革命。這壹切都發生在Intel 8088處理器上。Mostek MK4096 4千位動態隨機存取存儲器(DRAM)和德州儀器TMS32010數字信號處理器也引發了科技革命。在集成電路占主導地位的半個世紀裏，在人們的不相信中誕生了很多優秀的微芯片，但只有壹小部分成為了其中的佼佼者。他們的設計被證明是如此先進，如此前衛，如此先進，以至於我們不得不創造更多的技術術語來描述它們。我們甚至可以說，他們給我們帶來了簡化生活的技術，沒有這些技術，我們的生活將是乏味的。
我們在這裏整理了25個集成電路(IC)的清單。在傑克·基爾比和羅伯特·諾伊斯(註:他們是集成電路的發明者)建造的建築裏，我們認為他們應該被尊為傑出人士。其中壹些已經成為芯片發展史上不朽的豐碑。如Signitic公司的Signetics NE555定時器。其中有些已經成為教科書上的設計範例，比如飛兆半導體公司的飛兆741運算放大器。有的已經賣了幾十億，還在賣，比如Chipscreen科技公司的PIC微控制器。其中極少數開拓了新市場，比如東芝的閃存。其中至少有壹個已經成為流行文化中的討厭鬼。問題:美國動畫系列《未來》(Futurama)中既是酒鬼又是煙民的壞機器人班德(Bander)能搭載什麽處理器？答案是:MOS技術最6502微處理器。
當然，這個榜單肯定會有爭議。有些人可能會指責我們太隨意太冗長(這已經不是第壹次有人這樣指責我們了)。為什麽英特爾的8088微處理器而不是4004(英特爾發布的第壹款微處理器)或者8080(英特爾最著名的微處理器)？曾經很多航天飛機的大腦，超低熱值的軍用級RCA 1802處理器在哪裏？
妳應該明白引言中的壹件事，那就是作者，作者信任的消息來源和IEEE Spectrum雜誌的幾個編輯爭論了幾個星期才編出這個名單。我們不準備列出每壹個已經取得商業成功或取得重大技術進步的微芯片。另外，設計優秀但只有設計它的五個人記得的微芯片不在我們的名單上。我們只關註那些被證明是獨壹無二的、迷人的和令人驚嘆的微芯片。我們收入排行榜上的各種微芯片，大公司小公司都有設計。這些公司有些歷史悠久，有些是最近才成立的。最重要的是，我們收集影響了許多人生活的微芯片。這些微芯片是震撼設備的壹部分，象征著科技的發展趨勢，讓人感到愉悅。
對於每個微芯片，我們將利用設計它們的工程師和高管的介紹來解釋他們的設計經驗和他們創新的原因。由於我們不是《IEEE計算史年鑒》的工作人員，所以我們不會按照時間順序、類型或重要性對這25款微芯片進行排序。在文章中，我們只是將這25款微芯片按照我們認為易讀的順序隨機列出。請註意，文章中25個微芯片的時間順序是混亂的。
此外，我們還向壹些優秀的技術專家詢問了他們最喜歡的微芯片。我們甚至想知道，在英特爾公司的創始人戈登·摩爾博士和臺積電董事長張忠謀的心目中，哪壹種集成電路具有特殊的意義..
我們也想知道妳的想法。妳期待的微芯片不在我們的名單上，妳生氣嗎？那麽請深呼吸幾次，泡壹杯菊花茶，加入我們的討論。那是1970年的夏天，它的設計師Hans Camenzind甚至能回憶起當時中國餐館的壹兩件事。在加州桑尼維爾市中心，公司有三個辦公室，Camenzind的辦公室夾在兩個辦公室之間，面積很小。當時，Camenzind是當地半導體公司Signitic的顧問。當時的Camenzind並不富裕，年薪不超過65，438美元+0.5萬，家裏有妻子和四個孩子。Camenzind當時真的需要發明壹些傑出的東西。
當然，他也這麽做了。事實上，這是歷史上最傑出的微芯片。555是壹個簡單的集成電路，可用作定時器或振蕩器。這種微芯片成為同類產品中最暢銷的產品，很快被廣泛用於廚房用品、玩具、宇宙飛船和數千種其他產品。
75歲的Camenzind仍然致力於設計微芯片，但他的家不再靠近中國餐館。Camenzind回憶說:“那時候，這個微芯片幾乎沒有成功。”
當Design 555的想法誕生時，Camenzind正在設計壹個名為PLL的系統。經過壹些修改，這個電路可以像壹個簡單的計時器壹樣工作。妳設置好時間，它就會在特定的時間段內運行。聽起來很簡單，但實際情況並非如此。
首先，Signitic的工程部門拒絕了這個想法。因為該公司出售壹些零件，顧客可以用這些零件作為計時器。這就杜絕了這個想法，但是Camenzind壹直堅持自己的想法。他找到了Signitic的營銷經理Art Fury。弗瑞非常欣賞這個想法。
為此，Camenzind花了近壹年時間測試電路測試板的原型，反復在紙上劃電路，剪下Rubylith屏蔽膜。Camenzind說:“那時候都是手工制作，沒有電腦。”他的最終設計有23個晶體管，16個電阻和2個二極管。
555在1971投入市場，在當時引起了市場的轟動。Signitic在1975年被飛利浦半導體收購，也就是現在的恩智浦半導體。555的銷量達到幾十億。目前工程師還在用555設計壹些有用的模塊和壹些沒用的東西，比如為汽車進氣格柵設計電影《霹靂遊俠》風格的燈。沒有TMC0281，E.T .可能永遠無法“打電話回家”。這是因為TMC0281是第壹個單片語音合成器，也是“Speak &；學習玩具的“心”(應該說“口”嗎？)。在史蒂文·斯皮爾伯格的電影中，外星人用它來建造自己的星際發射機(電影中，E.T .還用了衣架、咖啡罐和圓鋸)。
TMC0281使用壹種稱為線性預測編碼的技術來傳輸聲音，這種聲音聽起來像壹系列的嗡嗡聲、嘶嘶聲和粘合聲。當年的四位工程師Gene A. Frantz現在還在德州儀器。他說，這個令人驚訝的解決方案被認為是“不可能通過集成電路完成的”。改進的微芯片被用於雅達利街機遊戲和克萊斯勒K型車。2001德州儀器將語音合成芯片生產線出售給Sensory，後者於2007年末停止了生產線。如果妳需要打長途或長途電話，妳可以在易貝上花50美元左右，買壹個仍然完好的“說話和拼寫”玩具來滿足妳的需要。當壹個陪審員把這個微芯片放進電腦並啟動它時，整個宇宙都震驚了。這個怪人就是蘋果公司的創始人之壹斯蒂芬·沃茲尼亞克。電腦是Apple I，處理器是Mostek開發的8位微處理器6502。這種處理器也是Apple II、Commodore PET、BBC Micro等經典電腦和任天堂、雅達利等遊戲系統的大腦。處理器的設計者之壹Chuck Peddle回憶說，他們在1975年的壹次貿易展上推出了這款處理器。他說:“我們在兩個杯子裏裝滿了薯片。我和妻子坐在那裏賣這些薯片。”6502微處理器終於脫穎而出，原因是6502的速度比競爭對手快不了多少，但它的價格便宜，每臺25美元，而英特爾的8080和摩托羅拉的6800要200美元左右。
與Peddle壹起設計6502的Bill Mensch表示，突破在於將壹個最小指令集與生產程序相結合，其產量是其他競爭產品的10倍。6502迫使處理器價格下降，促成了個人電腦革命。今天，壹些嵌入式系統仍然使用這些芯片。更大的興趣可能是在《飛出個未來》中，6502是墮落機器人班德的大腦，這個信息出現在1999的劇情中。
在本德大腦的真實圖像中，《飛向未來》的電影制片人和主要作者大衛·X·科恩將解釋他為什麽選擇6502作為本德的大腦。運算放大器都是設計相似的矽板。妳總是使用其中的壹些。妳幾乎可以在任何事情上使用它們，它們也可以漂亮地完成壹些任務。設計師用它們來制作音頻和視頻前置放大器、電壓比較器、精密校正器和許多其他系統，這些都是日常電子產品的壹部分。
1963年，26歲的工程師Robert Widlar在飛兆半導體公司設計了第壹款單片運算放大器IC――μA702。當時每臺售價300美元。隨後，Widlar通過改進設計了μA709，成本降低到70美元，使產品獲得了巨大的商業成功。故事講到這裏，事業如日中天的Widlar要求升職。威德拉在他的要求沒有得到滿足後辭職了。如果國家半導體公司贏得了寶藏，它很快雇用了威德拉。在國家半導體公司，Widlar幫助建立了壹個類似的IC設計部門。1967年，Widlar為美國國家半導體公司開發了更好的運算放大器，LM101。
盡管飛兆半導體公司的管理層已經被突如其來的競爭弄得不知所措，但新進入者David Fullagar在該公司的R&D實驗室對LM101進行了仔細的研究。很快，Fullagar發現，雖然LM101的設計非常巧妙，但還是有很多不足。為了避免特定的頻率失真，工程師必須在芯片上連接壹個外部電容。另外，由於半導體質量的波動，IC的輸入級，也就是所謂的前端，使得壹些芯片對噪聲非常敏感。
他說:“前端看起來有點臨時湊合。”
Fullagar開始了自己的設計。他擴展了當時半導體制造程序的限制，並在芯片中集成了壹個30皮法的電容器。現在前端怎麽改進？解決方案非常簡單，增加壹對額外的晶體管。“當時，我不知道如何解決這個問題。我開車去了太浩湖。”額外的電路使得放大更平滑，並且從壹個芯片到另壹個芯片變得非常穩定。
富拉格帶著自己的設計找到了飛兆半導體公司R&D董事戈登·摩爾。摩爾隨後將設計發給了公司的業務部門。新型芯片μA741已經成為運算放大器的標準。飛兆半導體的競爭對手開發的集成電路和類似產品已售出數百萬。今天妳可以以每702個300美元的價格購買數千個741芯片。批評者壹直嘲笑ICL8038性能有限，操作不規範。這種正統的，直角，三角，鋸齒，脈沖波形發生器肯定有點不靠譜。但是工程師們很快就找到了可靠使用這種芯片的方法，然後8038就大獲成功。最後8038賣出了幾百萬張，在無數的應用中找到了自己的應用方法，比如著名的Moog音樂合成器，80年代被電路大盜打敗的電話公司的“藍盒子”。8038如此受歡迎，以至於Intersil出版了壹份材料，題為“關於ICL8038妳壹直想知道的壹切”。有壹個問題:“為什麽連接引腳7到8可以獲得最佳的溫度性能？”Intersil在2002年放棄了8038。但發燒友們仍然在收集ICL8038來制作自己的發電機和泰勒明電子琴。
目前，無論是Intersil的公關部，還是公司裏接觸過ICL8038的工程師，都不清楚ICL8038的準確數據。妳知道嗎？妳知道嗎？沒有芯片能把英特爾帶進財富500強名單？英特爾會說是的，那是8088。這是壹個16位的CPU。IBM用它作為當時自己獨有的PC生產線的CPU，然後8088統治了臺式電腦市場。
在命運的漩渦中，這款基於著名x86架構的處理器沒有“86”。8088只是在英特爾首款16位CPU 8086的基礎上稍加修改。英特爾工程師斯蒂芬·莫爾斯(Stephen Morse)推出後，8088被稱為“閹割版8086”。因為新芯片的主要創新不是名字，它的創新在於8088用16位字處理數據，但它使用的是8位外部數據總線。
當8086設計接近完成時，英特爾經理對8088項目嚴格保密。8086項目的總工程師彼得·a·斯托爾也參與了8088的壹些設計工作。他說:“管理層連8086都不想耽誤壹天。他們不敢告訴我們他們已經在腦子裏修改了8088，這會影響8086的完成時間。壹天的任務迫使我們解決過去需要三天才能解決的微碼漏洞。”
在第壹個8086推出後，也就是英特爾把8086展品和文件運到以色列的壹個設計部門後，拉菲·雷特(Rafi Retter)和丹妮·斯達(Dany Star)兩位工程師決定把處理器換成8位總線。
英特爾的羅伯特·諾伊斯和泰德·霍夫在+0981為IEEE Micro雜誌撰寫的文章中表示，這壹修改被證明是英特爾最成功的決策。相比較而言，8088集成了29 000個晶體管，需要的晶體管數據少，比8086便宜。提供更快的處理速度，完全兼容8位硬件，可以平滑轉換為16位處理器。
第壹臺使用8088的PC是IBM的5150。這臺個人電腦當時的售價是3000美元。現在世界上所有帶CPU的PC都可以把8088當祖宗了。這對於壹個閹割過的芯片來說還不錯。在iPod之前，鉆石Rio PMP300就出現了。PMP300在1998推出，立刻成為熱銷產品。但它比米利凡尼裏雕謝得更快。不過這款播放器的壹個顯著特點就是使用了MAS3507 MP3解碼芯片。這是壹個基於RISC的數字信號處理器，其指令集可以優化音頻壓縮和解壓縮。威凱半導體研發的MAS3507 MP3解碼芯片可以讓Rio將幾首歌加載到自己的閃存中，這在今天看來有點滑稽，但在當時已經足以與便攜式CD播放器抗衡。呵呵，很有意思吧？力拓及其繼任者為iPod鋪平了道路。現在妳可以容納成千上萬首歌曲，甚至妳可以把所有的Milli Vanilli的專輯和音樂視頻都放進妳的口袋裏。Mostek MK4096 4千位DRAM (1973)
Mostek並不是第壹家推出DRAM的公司。英特爾也推出了DRAM。不過Mostek的4千位DRAM芯片有壹個重要的創新，叫做地址復用技術的電路設計。這項技術是由Mostek的聯合創始人Bob Proebsting設計的。基本上，通過多個尋址信號，這個芯片可以用同壹個管腳訪問存儲器的行和列。這使得存儲器密度增加後，芯片不再需要更多的引腳，可以降低成本。這裏會有壹點兼容性問題。4096使用16針，而德州儀器、英特爾和摩托羅拉制造的存儲器是22針。在DRAM的歷史上，這場最大的對抗之後是什麽？
Mostek將自己的未來押在了芯片上，其經理開始遊說客戶、合作夥伴、新聞媒體及其員工。當時剛入職的弗雷德·k·貝克胡森(Fred K. Beckhusen)被安排測試4096設備。貝克胡森回憶說，Proebsting和首席執行官L.J. Sevin在淩晨2點左右來到他的夜班，與他討論。貝克胡森說:“他們大膽預測，在六個月內，沒有人會聽說或關註22針DRAM。”他們是對的。4096及其後繼者逐漸成為DRAM的主流。Xilinx XC2064 FPGA(現場可編程門陣列)在20世紀80年代初，芯片設計者們壹直試圖發揮電路中每個晶體管的作用。然而，羅斯·弗裏曼對此有壹個相當激進的想法。他設計了壹個充滿晶體管的芯片，這些晶體管松散地組織成邏輯單元。這些邏輯單元可以通過軟件依次配置或重新配置。有時候，很多晶體管都不用。然而，弗裏曼認為，摩爾定律最終會讓晶體管變得真正便宜。他下了正確的賭註。為了銷售這款名為現場可編程門陣列(FPGA)的芯片，弗裏曼與他人共同創立了Xilinx。公司的第壹款產品XC2064是在1985推出的，當時給員工布置了壹個任務:他們要像Xilinx的客戶壹樣，用XC2064邏輯單元手繪出壹個樣本電路。Xilinx前首席技術官比爾·卡特(Bill Carter)回憶起首席執行官伯尼·馮德施米特(Bernie Vonderschmitt)分配的任務時說，“他在做這項作業時遇到了壹些小困難”。卡特很樂意幫助他的老板。他說:“我們都在那裏，拿著彩色鉛筆在紙上做伯尼布置的任務。”今天，Xilinx和其他公司銷售的FPGA被用於該列表中的許多產品。費德裏科·費金清楚地知道銷售微處理器所花費的精力和金錢。在英特爾工作期間，他參與了兩款經典產品的設計，最初的4004和8080。當他與前英特爾同事拉爾夫·昂格爾·曼(Ralph Unger Mann)共同創立Ziglo時，他們決定開始設計壹種更簡單的芯片:單片微控制器。
法金和昂格爾曼在加州洛斯阿爾托斯租了壹間辦公室，開始起草商業計劃，尋求資本。費金回憶說，他們在附近壹家名為Safeway的超市共進午餐，午餐是“卡門貝幹酪和餅幹”。
工程師們很快發現，微處理器市場充斥著大量設計優秀的芯片。就算他們的芯片比其他公司好，也只能微利，只能繼續吃奶酪和餅幹。Ziglo不得不專註於食物鏈的更高層次，所以可以說Z80微處理器項目誕生了。
他們的目標是做得比8080更好，完全兼容8080軟件，以此吸引客戶放棄英特爾。幾個月來，法金、昂格爾曼和前英特爾工程師島正敏(Masatoshi Shima)每周在辦公桌前工作80個小時，繪制Z80電路。費金很快發現，微芯片越小越漂亮，但會傷害眼睛。
他說:“最後，我不得不戴上眼鏡。我變得近視了。”
整個設計團隊從1975工作到1976。1976年3月，他們完成了壹個原型芯片。Mostek的Z80和6502是同壹個時代的產品。和6502壹樣，他們的成功不僅在於設計，還在於低廉的價格(約25美元)。將產品推向市場給他們帶來了很大的信心。“這是壹個激動人心的時刻，”最終患上胃潰瘍的費金說。
銷售終於成功了。Z80用於數千種產品，包括Osborne I(便攜式電腦的鼻祖)和Radio Shack TRS？80和MSX家用電腦。此外，Z80還用於打印機、傳真機、復印機、調制解調器和衛星。Ziglo也在壹些嵌入式系統中使用Z80。在基本配置中，Z80今天的價格是5.73美元，甚至比壹頓奶酪和餅幹午餐還便宜。很多年前(大約是20世紀80年代初)，當人們還在穿著霓虹暖腿衣看《達拉斯》的時候，微處理器設計者可以尋求增加CPU指令的復雜度，以便在每個計算周期中獲得更多的計算。加州大學伯克利分校的團隊壹直是反傳統的先鋒。他們的提法正好相反。他們提出了壹套簡化的指令集。他們認為，處理指令太快會導致每個周期的行為減少。大衛·帕特森領導的伯克利團隊提出了RISC，即精簡指令集計算機。
作為壹個純概念的學習，RISC聽起來很吸引人。但是可行嗎？太陽微系統公司正押註於此。1984年，Sun的壹個工程師小組開始開發壹款名為SPARC的32位RISC處理器(即可擴展處理架構)。Sun打算在新的工作站產品線中使用這種芯片。SPARC項目的顧問帕特森回憶道:“有壹天，時任首席執行官的斯科特·麥克尼利(Scott McNealy)再次出現在SPARC的R&D實驗室。他說，SPARC可以將公司的年收入從5億美元增加到數十億美元。”
當時，壓力很大，外界很多人對孫的成功表示懷疑。更糟糕的是，孫的營銷團隊有壹個可怕的認知:每況愈下。為此，團隊不得不發誓不向其他人甚至Sun內部人士透露這壹消息，以免將這壹消息泄露給競爭對手MIPS Technologies。當時，MIPS Technologies也在探索RISC的概念。
羅伯特·加納(Robert Garner)當時領導了SPARC的設計，現在是IBM的壹名研究人員，他回憶說，SPARC的第壹個最小版本由20000個門陣列處理器組成，甚至沒有乘法/除法指令。每秒有654.38+00萬條指令，比當時的CISC處理器快3倍。
Sun決定在未來出現的高利潤工作站和服務器中使用SPARC。基於SPARC的第壹款產品於1987推出，它是Sun-4系列工作站。這款產品迅速占領了市場，並幫助該公司突破了6543.8億美元的營收大關。這壹切正如麥克尼利預測的那樣。當東芝工廠管理員Fujio Zenggang決定自己重新發明半導體存儲器時，閃存發明的傳奇開始了。我們很快就會想起這件事。
在閃存出現之前，我們必須使用磁帶、軟盤和硬盤來存儲大量數據。許多公司正試圖設計壹種固態替代品。然而，EPROM(需要紫外線擦除器來擦除數據)和EEPROM等方案無法有效存儲大量數據。
1980年，Fujio Zenggang招募了四名工程師，開始了壹個半秘密的項目，開發壹種存儲大量數據的存儲芯片，並讓用戶負擔得起。他們的戰備很簡單。“我們知道，只要縮小晶體管的尺寸，芯片的成本也會降低，”目前在東京擔任Unisantis Electronics首席技術官的Fujio Zenggang說。
Fujio Zenggang的團隊推出了壹種改進的EEPROM產品，存儲單元由單個晶體管組成。當時，傳統的EEPROM每個存儲單元需要兩個晶體管。這種微小的差異對價格的影響很大。
為了給這個芯片起壹個容易記住的名字，他們把這個芯片叫做“flash”，這個名字也是因為它的超快擦除能力而得名。現在，妳會認為東芝會很快將這項發明投入生產，看看這項發明給公司帶來的滾滾財富。這裏妳可能不知道大公司的內部研發。當這個發現成功的時候，藤尾增剛的老板告訴他，好吧，忘了這個發明吧。
當然，Fujio Masoka不會忘記這個發明。1984年，藤尾增剛帶著他的存儲市場圖紙去舊金山參加IEEE國際電子設備大會。這提醒了Intel開始研發基於NOR邏輯門的閃存。1988年，Intel推出了256K芯片，可以用在汽車、電腦等設備上。這給英特爾帶來了全新的業務。
這促使東芝決定將Fujio Masoka的發明推向市場。Fujio Zenggang的閃存芯片基於NAND技術，可以提供更高的存儲容量，並被證明更容易制造。1989年終於成功了，當時東芝第壹款NAND閃存投入市場。事實上，正如Fujio Masoka預測的那樣，價格已經下降。
20世紀90年代末，數碼攝影引入了閃存的應用。東芝因此成為這個數十億美元市場的最大玩家。同時，藤尾增剛與東芝其他管理人員的關系惡化。最後，藤尾增剛辭職，離開了東芝。
現在NAND閃存已經成為手機、相機、音樂播放器中的重要器件。