微晶元

微晶元

主題詞或關鍵詞: 信息科學晶元集成電路

傑克·基爾比（Jack Kilby，1923年11月8日－2005年6月20日）在我們這個世界上，如果說有一項發明改變的不是某一領域，而是整個世界和革新了整個工業體系，那就是傑克發明的集成電路【微晶元】。

1958年9月12日，這是一個偉大時刻的開始，美國德州儀器公司工程師‘傑克.基爾比’發明了世界上第一顆集成電路IC【微晶元】。這個裝置揭開了人類二十世紀電子革命的序幕，同時宣告了數字時代的來臨。

2000年他獲得了諾貝爾物理學獎，這是一個遲來了四十二年的諾貝爾物理學獎。這份殊榮，因為得獎時間相隔越久，也就越突顯他的成就。迄今為止，人類的電腦、手機。網際網路。電視。照相機.DVD及所有電子產品內的核心部件【集成電路】，都源於他的發明。

1947年，正好是貝爾實驗室宣布發明了晶體管的一年，應用晶體管組裝的電子設備還是太笨重了。顯然這時個人擁有一台計算機，仍然是一個遙不可及的夢想。科技總是在一個個夢想的驅動下前進。1952年，英國雷達研究所的G·W·A·達默首先提出了集成電路的構想：把電子線路所需要的晶體三極體、晶體二極體和其它元件全部製作在一塊半導體晶片上。雖然從對傑克·基爾比的自述中我們看不出這一構想對他是否有影響，但我們也能感受到，微電子技術的概念即將從工程師們的思維里噴薄而出。當時在德州儀器專註電路小型化研究的基爾比，利用多數同事放假、無人打擾的兩周思考難題。就在貝爾實驗室慶祝髮明電晶體十周年後一個月，基爾比靈光湧現，在辦公室寫下五頁關鍵性的實驗日誌。基爾比的新概念，是利用單獨一片矽做出完整的電路，如此可把電路縮到極小。當時同業都懷疑這想法是否可行，「我為不少技術論壇帶來娛樂效果，」基爾比在他所著「集成電路IC的誕生」一文中形容。1958年。世界上第一個集成電路IC【微晶元】在他的努力下誕生。

節選自《IEEE Spectrum》雜誌所刊登的《特別報道：25款震撼世界的微晶元》一文。

微晶元設計有時就如同我們的生活一樣，有時很小的東西會慢慢積累而變成一件很了不起的東西。設計一個巧妙的微電路，然後將它刻在一片硅上，你的一個小小的傑作就可能會引發一場科技革命。這一切曾經發生在英特爾8088處理器上。Mostek MK4096型4千比特動態隨機存取存儲器(DRAM)、德州儀器的TMS32010數字信號處理器也曾經引發過科技革命。在集成電路占統治地位的半個世紀里，許多傑出的微晶元在人們的難以置信中橫空出世，然而在這當中，僅有一小部分成為它們中的佼佼者。它們的設計被證明是如此的先進、如此的前衛、如此的超前，以致於我們不得不創造出更多的技術辭彙來描述它們。我們甚至可以說是它們為我們帶來了讓生活變簡潔的技術，沒有它們我們的生活將變得冗長乏味。

我們在此彙編了一份列有25款集成電路(IC)的名單。在由傑克·基爾比(Jack Kilby)和羅伯特·諾伊斯(Robert Noyce)(註：兩人為集成電路的發明者)建造的大廈中，我們認為它們應當被冠以佼佼者的美譽。它們中的一部分成為了晶元發展史中不朽的豐碑。如西格尼蒂克公司的Signetics NE555定時器。它們中的一部分則成為了教科書中的設計範例，如飛兆半導體公司的Fairchild 741運算放大器。它們中的一部分的銷售量達到了數十億，並仍然在繼續銷售，如微芯科技公司的PIC微控制器。它們中的極小一部分開創出了全新的市場，如東芝的快閃記憶體。在它們當中，至少有一個成為了通俗文化中令人討厭的東西。問題：什麼處理器能夠為美國動畫連續劇《飛出個未來》(Futurama)中的又是酒鬼又是煙槍的壞機器人班德提供動力。答案是：摩斯太克公司的MOS Technology 6502微處理器。

當然，這份名單肯定會存在爭議。有些人可能會指責我們選擇隨意以及過於冗長(這已經不是第一次有人這麼指責我們了)。為什麼是英特爾的8088微處理器而不是4004(英特爾發布的首款微處理器)或8080(英特爾最著名的微處理器)呢？曾經是許多太空梭大腦，發熱量極低的軍用級RCA 1802處理器又排在什麼位置呢?

您應當在介紹中明白一件事情，那就是，作者、作者所信任消息人士以及《IEEE Spectrum》雜誌多名編輯進行了數周的爭論后才編出了這份名單。我們並不準備將每一款獲得了商業成功或取得了重大技術改良的微晶元都一一編入名單中。此外，那些雖然設計出色，但是只有五個設計它們的人員才記得的微晶元也不在我們的名單之列。我們只關注那些被證明是獨特的，令人著迷的而又使人驚嘆的微晶元。我們收入名單的各式各樣的微晶元既有大公司設計的也有小公司設計的，在這些公司中，有些擁有很長的歷史，有些是最近新成立的。最重要的是，我們收集的是那些為許多人生活帶來影響的微晶元，這些微晶元是令人震驚的設備中的一部分，它們象徵著技術的發展趨勢、令人感到欣喜。對於每一款微晶元，我們都將會用設計它們的工程師和執行人員的介紹來說明它們的設計經歷，以及它們被創新的原因。由於我們不是《IEEE計算史記事》(IEEE Annals of the History of Computing)的工作人員，因此我們不會按年代順序、按類型或重要性為這25款微晶元進行排序。文章中我們只是以我們認為的便於閱讀的順序隨意對這25款微晶元進行了羅列。請注意文章中的25款微晶元的年代順序是混亂的。此外，我們還詢問了一些傑出技術專家關於他們心目中所喜愛的微晶元。我們甚至想知道在英特爾公司的創始人戈登·摩爾(Gordon Moore)博士和台灣積體電路製造股份有限公司(Taiwan Semiconductor Manufacturing Co.)董事長張忠謀(Morris Chang)心目中哪些IC在具有特別的意義。我們還想知道您的想法。您是不是為我們的名單中沒有您期待的那款微晶元而感到憤怒呢？那麼請深吸幾口氣，泡杯菊花茶，然後加入到我們的討論中吧。

西格尼蒂克NE555定時器(1971)

那是1970年夏季的事情了，它的設計者Hans Camenzind甚至還能回憶起一兩件當時關於中國餐館的事情。在加利福亞州的桑尼維爾的市區，公司有三間辦公室，Camenzind的辦公室夾在兩間辦公室中間，面積很小。當時，Camenzind是當地的一家半導體公司――西格尼蒂克公司的顧問。Camenzind當時經濟不寬裕，年薪不超過1.5萬美元，家裡還有妻子和四個孩子。Camenzind當時真的迫切地需要發明出一件傑出的東西。當然他也是這麼做的。事實上，這是一款歷史上最傑出的微晶元。555是一個簡單的IC，可以作為定時器或振蕩器。這款微晶元成為了同類產品中最暢銷的產品，很快就大規模的應用於廚房用品、玩具、太空飛船以及成千上萬的其它產品上。現年已經75歲的Camenzind仍然在從事微晶元的設計工作，不過他的家已經不再靠近中國餐館了。Camenzind回憶稱：“當時這個微晶元差一點就沒有成功。”在萌發設計555的想法的時候，Camenzind正在設計一種被稱為鎖相環的系統。在經過一些修改後，電路可以像一個簡單的定時器那樣工作。你設定好時間，它就會在一個特定的時期內運行。聽起來非常簡單，但是做起來並非如此。首先，西格尼蒂克公司的工程部門拒絕了一想法。因為公司當時正在銷售一些部件，而客戶可以將這些部件用作定時器。這已經為這一想法畫上了句號，不過Camenzind一直堅持著自己的想法。他找到了西格尼蒂克公司的營銷經理Art Fury。Fury對這一想法十分欣賞。為此，Camenzind花了近一年的時間測試電路試驗板原型，並在紙上反覆划電路，裁剪Rubylith遮蔽膜。Camenzind稱：“當時全是手工製作的，沒有電腦。”他最後的設計擁有23個晶體管、16個電阻器和2個二極體。 555在1971年投入市場，當時在市場上引起了轟動。西格尼蒂克公司在1975年被飛利浦半導體公司收購，也就是現在的恩智浦半導體。555銷售量達到了數十億部。目前工程師仍然在使用555設計一些有用的模塊和一些用處不大的東西，比如為汽車進氣格柵設計電影《霹靂遊俠》風格的車燈。

德州儀器的 TMC0281語音合成器(1978)

如果沒有TMC0281，E.T.可能還永遠無法“給家裡打電話”。這是因為TMC0281是首款單晶元語音合成器，它也是德州儀器推出的“說和拼”( Speak & Spell)學習玩具的“心”(我們是不是應該說是“嘴”呢?)。在史蒂芬·斯皮爾伯格的電影中，外星人用它搭建了自己的行星間發報機(電影中，E.T.還用一衣架、一個咖啡罐和一把圓鋸)。TMC0281使用了一種稱為線性預測編碼的技術傳遞聲音，聲音聽起來就像一連串的嗡嗡聲、嘶嘶聲和邦綁聲。當年的四個工程師的Gene A. Frantz目前還在德州儀器。他稱，這一令人驚訝的解決方案被認為“不可能通過集成電路完成”。微晶元的改進型被用在了Atari街機遊戲和克萊斯勒K-cars中。在2001年，德州儀器將語音合成晶元產線賣給了Sensory公司，後者在2007年晚些時候中止了該產線的生產。如果你需要打一個長距離或很遠很遠距離的電話，你可以在易趣上花上大約50美元買一個仍處於良好狀態的“說和拼”玩具來滿足你的需求。

摩斯太克公司MOS Technology 6502微處理器

當一個滿臉橫肉的怪人將這個微晶元裝在電腦上，並啟動電腦時，整個宇宙都震驚了。這個怪人就是蘋果公司創始人之一——斯蒂芬·沃茲尼克，那台電腦就是Apple I，處理器用的是由摩斯太克公司研發的8位微處理器6502。這一處理器同時也是Apple II、the Commodore PET、BBC Micro等經典電腦以及諸如任天堂和Atari等遊戲系統的大腦。該處理器的設計者之一Chuck Peddle回憶稱，他們是在1975年的一個貿易展示會上推出這款處理器的。他稱：“我們用晶元裝滿了兩個玻璃。我和我的妻子就坐在那裡賣這些晶元。”6502微處理器終於脫穎而出，其原因是，6502的速度並不比它的競爭對手快多少，但是它的價格便宜，每部售價為25美元，而英特爾的8080和摩托羅拉的6800售價大約在200美元。與Peddle一起設計6502的Bill Mensch稱，突破之處在於將一個最小限度的指令組與製作程序結合在了一起，它的產量是其它競爭產品的10倍。6502迫使處理器價格下降，為個人電腦革命起了推波助瀾的作用。如今一些嵌入式系統仍在使用這些晶元。更大的興趣可能是在《飛出個未來》中， 6502是墮落的機器人班德的大腦，這一信息出現在1999年的劇情中。在《班德大腦的真象》一文中，《飛出個未來》的電影監製人和主要作者David X. Cohen將解釋他為什麼將6502選作班德的大腦。

德州儀器的TMS32010數字信號處理器(1983)

作為美國的一個大州德克薩斯州給我們留下了許多深刻的印象，如“十加侖”帽、炸雞排、胡椒博士飲料，以及TMS32010數字信號處理器，不過相比較前面提到的幾件特產而言TMS32010數字信號處理器可能名聲要略遜一些。雖然由德州儀器的研發的TMS32010並不是首款DSP(首款DSP是西部電氣公司在1980年推出的DSP-1)，但是它卻是速度最快的一款。TMS32010可以在200毫微秒內進行乘法運算，這一成績這工程師們都興奮不已。此外，它還可以執行來自快速片上(on-chip)ROM和慢速片外(off-chip) RAM的指令。而與之競爭的產品只有DSP功能。DSP設計團隊的成員Wanda gass目前仍然在德州儀器，他表示：“這一優勢使得為TMS32010進行程序開發變得更具靈活性，這就像為微控制器和微處理器進行程序開發一樣。”TMS32010每部售價為500美元，在第一年這款產品都銷售了1000部。隨後銷售量開始猛漲，如今DSP已經廣泛用於數據機、醫療設備和軍用系統中。哦，TMS32010還有一個應用，那就是用在了一個可愛的洋娃娃身上，這個洋娃娃可以唱歌和說話。TMS32010是大型DSP家族中的首位。未來DSP家族中還將會繼續擴大，這可是德州儀器的財富。

微芯科技公司的 PIC 16C84微控制器(1993)

在上世紀九十年代早期，8位微控制器領域由摩托羅拉一家公司獨佔。隨後一家小的連名字都不起眼的競爭者現出了，這就是微芯科技公司。微芯科技公司研發出了PIC 16C84，該產品整合了一種名為EEPROM的存儲器。在擦除時，PIC 16C84微控制器並不像它的前輩那樣需求紫外線擦除器。該晶元的主要設計師Rod Drake現在為微芯科技公司的董事。他稱：“現在用戶可以在飛行中改變他們的編碼了。”更棒的是，這款晶元的成本低於5美元，僅有目前其它替代產品成本的四分之一。這些替代產品主要來自摩托羅拉公司。16C84已經被使用在智能卡、遠程控制、無線汽車鑰匙中。16C84成為了微控制器領域的開端，而微芯科技公司也成為了《財富500》排行榜中的電子工業超級明星。目前16C84已經銷售了60億部，其中一部分被用在了工業控制器、無人飛行器、數字驗孕測試、晶元控制煙火、LED珠寶飾物和名為turd Alert的化糞池監視器上。

飛兆半導體公司的μA741 運算放大器(1968)

運算放大器都是一些設計相似的硅板。你總是在使用它們中的一些。在幾乎所有的事情中你都可以用到它們，它們也會漂亮的完成一些任務。設計者們用它們製作音頻和視頻的前置放大器、電壓比較器、精度校正器、以及許多的其它系統，這些都是日常電子用品的一部分。在1963年，26歲的工程師Robert Widlar在飛兆半導體公司設計出了首款單片電路的運算放大器IC――μA702。當時每部售價為300美元。隨後，Widlar通過改進設計出了μA709，成本也隨之削減到了70美元，這使得該款產品獲得了巨大的商業成功。故事到了這裡，事業如日中天的Widlar要求升職。在要求沒有得到滿足后，Widlar辭職了。國家半導體公司如獲致寶，迅速就僱用了Widlar。在國家半導體公司，Widlar幫助建立了相似的IC設計部門。在1967年，Widlar為國家半導體公司研發出了更好的運算放大器，LM101。儘管對於突然出現的競爭，飛兆半導體公司管理人員變得焦頭爛額，但是在公司的研發實驗室里，新加入的David Fullagar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，但是還是存在許多缺點。為了避免特定的頻率失真，工程師不得不將一個外部電容與晶元聯接。此外，由於半導體的質量有波動，導致IC的輸入級，也就是所謂的前端使得一些晶元對噪音十分敏感。他稱：“前端看起來有些臨時湊合的感覺。” Fullagar著手開始自己的設計。他拓展了半導體當時的製造程序限制，在晶元中整合了一個30皮法電容。現在如何改良前端呢？解決方案非常的簡單，增加了一對額外的晶體管。“在當時，我並不知道如何解決這一問題，我開車去了一趟塔霍湖。”額外的電路使得放大更加平滑，從晶元到晶元變得十分穩定。Fullagar帶著自己設計找到了飛兆半導體公司研發總監Gordon Moore。Moore隨後將這一設計送到了公司的商業部門。新的晶元μA741成為了運算放大器的標準。IC和由飛兆半導體公司競爭對手研發的類似產品已經銷售了數百萬部。以702每部售價300美元的價格你在今天可以買數千個741晶元。

Intersil公司的ICL8038波形發生器(1983)

批評家一直嘲笑ICL8038性能有限和運行不規律等毛病。這一正統、直角、三角、鋸齒和脈衝波形發生器確定有點不可靠。但是工程師們很快就找到了如何可靠使用這一晶元的方法，隨後8038取得了重大成功，最終8038銷售了數百萬部，並且在不盡其數的應用程序中找到了自己的應用方式，如著名的Moog音樂合成器，以及盜用電路線路者在上世紀八十年代擊敗電話公司的“藍盒”等等。8038是如此的熱銷，以致於Intersil公司出版了一份名為《你一直想知道的關於ICL8038的方方面面》的資料。有這樣一個問題：“為什麼連接銷7至8能夠獲得最佳的溫度性能?”Intersil公司在2002年放棄了8038。但是發燒友至今仍然在收集ICL8038，以自己製造發生器和泰勒明電子琴。目前Intersil公司公共關係部和公司中最後接觸過ICL8038的工程師們都不清楚精確ICL8038的數據。你知道嗎?

西部數據的WD1402A UART (1971)

上世紀六十年代，Gordon Bell在數字設備公司因推出PDP系列迷你計算機而聞名。他的發現鮮為人知，但是其中有一項具有重大意義的技術發明：通用非同步接收機/發送機，或被稱為UART。Bell需要將一些電路將電傳打字機與PDP?1聯接，這需要將平行信號轉變為連續信號，反之亦然。為了實現這一目標，他使用了大約50個分立元件。作為一個製造計算器晶元的小公司，西部數據發明了單晶元的UART。西部數據的創始人Al Phillips回憶稱，當時他的工程副總裁向他展示了帶有Rubylith遮蔽膜的設計，當時這一設計已經裝備加工了。Phillips說：“我看了這個設計一分鐘，並認出了一個露出來的電路。副總裁有些興奮。”西部數據在1971年左右推出了WD1402A，其它版本很快也跟著被推了出來。目前UART在數據機、PC外圍設備和其它設備中被廣泛使用。

Acorn電腦公司的ARM1處理器(1985)

在上世紀八十年代早期，Acorn電腦公司是一家擁有一個重要產品的小公司。公司位於英格蘭的劍橋。最終，BBC Micro 桌面電腦公司以150萬美元的價格收購了Acorn電腦公司。Acorn的工程師們決定研發他們自己的32位微處理器。工程師們將其稱為Acorn RISC Machine或ARM。他們知道ARM的設計並不容易。事實上，他們當中有一半的人預測他們將遇到無法克服的設計障礙，最終將不得不放棄整個項目。ARM的聯合設計師Steve Furber現在在曼徹斯特大學擔任計算機工程教授。他稱：“團隊規模非常小，以致於每個設計決定都非常簡單，否則我們就永遠也無法完成它。”最終簡單帶來了前所未有的不同。ARM非常小，功耗低，同時也易於編程。負責設計指令組的Sophie Wilson至今仍然記得當他們第一次在電腦上測試晶元時的情景。她稱：“當我們在提示符上輸入‘PRINT PI’后，它立刻給出了正確答案。我們為此開了數瓶香檳酒進行慶祝。”在1990年，Acorn剝離了ARM部門。ARM架構成為了主流的32位嵌入式處理器。大約有超過100億枚ARM處理器被廣泛用在了各種設備上，其中包括蘋果最知名的失敗產品之一Newton和蘋果最得意的產品iPhone。

柯達KAF-1300圖像感測器(1986)

柯達DCS 100數碼照相機在1991年推出時價格高達13000美元，需要重達5公斤的外置數據存儲設備，為此用戶不得不挎在肩上。用戶是怎麼看待這個設計呢？這不是柯達的精彩瞬間。然而，當時的照相機電子學是尼康F3的機體內，其中包括這樣一個硬體：一枚只有拇指指甲大小的晶元，它能夠以130萬像素的解析度來捕捉圖像，這足夠以5×7英寸的尺寸進行沖洗。這一晶元的主要設計師Eric Stevens目前仍然在柯達。Stevens稱：“在當時，100萬像素是一個夢幻數字。”這一晶元――一個真正的二相電荷耦合器件，成為了未來CCD感測器的基礎，它的出現也幫助引發了數碼攝影革命。順便說句，KAF-1300所拍攝的第一張照片是什麼?Stevens回答稱：“嗯，我們將感測器對準了實驗室的牆。”

IBM深藍2號象棋晶元(1997)

在棋盤的一邊是1.5公斤重的人腦。在另一邊則是480象棋晶元。在1997年，人類終於輸給了電腦。當時IBM的象棋電腦深藍擊敗了當時的世界冠軍加里·卡斯帕羅夫。深藍的每枚晶元由150萬枚晶體管以特殊的方式被排列，一些RAM和ROM也是如此。這些晶元每秒可以計算200億步棋。在比賽中，人來幫助深藍決定，卡斯帕羅夫稱它們“不像電腦”。深藍的設計者，現在微軟任職的Feng-Hsiung Hsu回憶稱：“他們流露出了很大的心理壓力。”

全美達Crusoe處理器(2000)

大功率都伴隨有巨大的散熱片、較短的電池使用時間、以及瘋狂的電力消耗。因此，全美達的目標是設計一款低功率處理器，讓英特爾和AMD處理器相形見絀。他們的計劃是，軟體能夠將x86指令翻譯成Crusoe自己的機器代碼，這些更高水平的平行將節省時間和電能。Crusoe被稱為是自集成電路以來最偉大的發明，至少暫時是這樣的。《IEEE Spectrum》雜誌2000年5月刊封面上用的標題是“工程奇才研發出黃金處理器”。全美達的共同創始人，目前在英特爾任職的David Ditzel 稱：“Crusoe和他的繼承者Efficeon證明動態二進位解碼在商業上是可行的。”他稱，不幸的是，在低功率電腦市場出現前，這些晶元已經出現了數年。最終儘管全美達沒能兌現他們的諾言，但是它們迫使英特爾和AMD降低功耗。

德州儀器數字微鏡晶元(1987)

在1999年6月18日，Larry Hornbeck與妻子Laura進行一個約會。他們在加州布爾班克的一個電影院看了電影《星球大戰前傳一：魅影危機》。Hornbeck並不是Jedi的影迷。原因是那裡有一台真正的放映機。這台放映機使用了Hornbeck在德州儀器研發的晶元――數字微鏡晶元。這個晶元使用了數萬個鉸鏈在一起的精微鏡子以將光線通過放映機鏡頭射出。Hornbeck稱：“這場放映是一個主要電影的首次數字化展示。”現在在數千家劇院里，電影放映機都在使用這種由德州儀器研發的數字光處理技術或稱之為DLP。這一技術還被使用在了背投電視上和辦公室投影儀上。Hornbeck稱：“先生們，這一效果是由微鏡創造的。”

英特爾8088微處理器(1979)

沒有有一種晶元能夠將英特爾帶入財富500的榜單中呢？英特爾會說有，那就是8088。這是一款16位的CPU，IBM當時把它作為自己獨特PC產線的CPU，隨後8088統治了桌面電腦市場。在命運的旋渦中，這款基於著名x86架構的處理器並沒有帶有“86”。 8088隻是在英特爾的首款16位CPU8086的基礎上做了輕微改動。在英特爾工程師Stephen Morse推出它后，8088被稱為“8086閹割過的版本。”由於新的晶元的主要創新並不是在名稱上，它的創新在於8088以16位字處理數據，但是它使用的是8位的外部數據總路線。在8086設計接近完成時，英特爾管理人員一直對8088項目嚴格保密。8086 項目的主要工程師Peter A. Stoll也參與了8088的一些設計工作。他稱：“管理層甚至不想拖延8086一天，他們怕告訴我們他們已經在腦子裡對8088進行了修改會影響8086的完成時間。一天的任務迫使我們要解決以往要花三天時間才能解決的微碼漏洞。”在首個8086被推出后，也就是在英特爾將8086展品和文件運往位於以色列的一個設計部門后，兩名工程師Rafi Retter 和Dany Star決定將處理器改為8位匯流排。英特爾的Robert Noyce 和Ted Hoff1981年在為《IEEE Micro》雜誌寫的一篇文章中稱，這一修改被證明是英特爾最成功的一個決定。相比較而言，集成了29 000個晶體管的8088需要的晶體管數據減少，相比8086價格更加便宜，在提供了更快的處理速度的同時與8位的硬體完全兼容，可以平穩變換至16位處理器。首款使用8088的PC是IBM的5150。這款PC當時售價為3000美元。如今全球所有的帶有CPU的PC都可以將8088視為老祖宗。這對一款閹割過的晶元，這並不壞。

微開半導體公司的MAS3507 MP3解碼器(1997)

在iPod之前，曾經出現過Diamond Rio PMP300。PMP300在1998年被推出，一經推立即出現熱賣。但是它的凋謝速度比Milli Vanilli還快。不過，這款播放器有一個引人注目的特點是使用了MAS3507 MP3解碼晶元。這是一款基於RISC的數字信號處理器，其帶有可優化音頻壓縮和解壓縮的指令組。由微開半導體公司研發的MAS3507 MP3解碼晶元可以讓Rio將數首歌裝入自己的快閃記憶體中，今天看來有點滑稽，但是當時這足以與攜帶型CD播放器進行競爭。呵呵，是不是很有趣呢?Rio和它的繼承者為iPod鋪平了道路。現在你可以裝數千首歌，甚至你可以將Milli Vanilli的所有的相冊和音樂視頻裝進你的口袋裡。莫斯泰克公司MK4096　4千比特DRAM (1973) 莫斯泰克公司並不是首家推出DRAM的公司，英特爾也曾經推出過。但是莫斯泰克的4千比特DRAM晶元卻帶有一項重要的創新，被稱為地址多路復用技術的電路設計。這一技術是由莫斯泰克的共同創始人Bob Proebsting所設計的。基本上，通過多路定址信號，該款晶元可使用相同的針腳訪問內存的行和列。這使得在內存密度增加后，晶元也不需要更多的針腳，這樣一來可以降低成本。這裡會有輕微的兼容性問題。4096使用的是16針，而德州儀器、英特爾和摩托羅拉製造的內存是22針。在DRAM史上，這一最大規模對峙之後是什麼呢? 莫斯泰克將自己的未來押在了晶元上，它的管理人員開始對客戶、合作夥伴、新聞媒體以及自己的僱員進行遊說。當時剛被僱用的Fred K. Beckhusen被安排對4096設備進行測試。Beckhusen回憶稱，當時Proebsting和首席執行官L.J. Sevin大約在凌晨2點來到他的夜班崗位上與他進行了探討。Beckhusen稱：“他們當時大膽的預測在六個月的時間內，將不再會有人聽說或留意22針的DRAM。”他們是正確的。4096和它的繼承者們逐漸成為了DRAM的主流。

賽靈思公司XC2064 FPGA(現場可編程門陣列)

在上世紀八十年代早期，晶元設計者們一直試圖發揮電路中每一個晶體管的功效。不過，Ross Freeman對此卻有一個相當激進的想法。他設計了一款滿是晶體管的晶元，這些晶體管被鬆散的組織成邏輯單元。這些邏輯單元可被輪流配置或通過軟體被重新配置。有時候，許多晶體管沒有被使用。不過，Freeman相信摩爾定律將最終讓晶體管真正便宜起來。他賭對了。為了銷售被稱為現場可編程門陣列也就是FPGA的晶元，Freeman與他人共同創辦了賽靈思。該公司的第一款產品XC2064在1985年被推出，當時僱員被分派了一項任務：他們不得不手工繪製一個使用XC2064邏輯單元的範例電路，如同賽靈思的客戶一樣。賽靈思的前首席技術官Bill Carter回憶首席執行官Bernie Vonderschmitt分派的任務時稱：“他在作這一家庭作業時遇到了一些小困難”。 Carter非常樂意幫助自己的老闆。他稱：“我們都在那裡，手拿彩色鉛筆在紙上做Bernie分派的任務。”今天，賽靈思和其他公司出售的FPGA被用在這份名單中的許多產品上。

齊格洛公司Z80 微處理器(1976)

Federico Faggin清楚的知道花在銷售微處理器上的精力和資金。在英特爾期間，他為兩款經典產品原始的4004和8080的設計做出過貢獻。當他與前英特爾的同事Ralph Ungermann共同創辦齊格洛時，他們決定開始著手設計一個更簡單的晶元：單晶元微控制器。Faggin和Ungermann在加州的洛斯阿圖斯市租了一間辦公室，開始起草一個商業計劃，並開始尋求資本。Faggin回憶稱，他們當時在附近的一家名為Safeway超市吃午飯，午飯就是“卡門貝乾酪和餅乾”。工程師們很快就發現微處理器市場已經充滿了大量設計優秀的晶元。即使他們的晶元比其他公司要出色，他們也只能獲得微薄的利潤，他們也只能繼續吃乾酪和餅乾。齊格洛不得不把目光放在了食物鏈的更高層，可以說Z80微處理器項目就是這麼誕生的。他們的目標是做的比8080更出色，並且可以與8080的軟體完全兼容，以此吸引客戶放棄英特爾。在數個月的時間裡，Faggin、 Ungermann和前英特爾工程師Masatoshi Shima在桌子前每周工作80個小時來繪製Z80的電路。Faggin很快發現在設計微晶元時，雖然越小越漂亮，但是這將很傷害眼睛。他稱：“到了最後，我不得不戴上了眼鏡。我變成了近視眼了。”整個設計團隊從1975年工作到了1976年。在1976的的3月份，他們完成了一個原型晶元。Z80與摩斯太克公司的6502是同一時代的產品。如同6502一樣，他們的成功不僅僅是出現的設計，而且在於價格便宜(大約25美元)。將產品推向市場為他們帶來了許多信心。最後還得了胃潰瘍的Faggin稱：“那是一個令人激動的時刻。”銷售最終取得了成功。Z80用在了數千款產品上，其中包括Osborne I(便攜電腦的鼻祖)、Radio Shack TRS?80和MSX家用電腦上。此外，印表機、傳真機影印機、數據機和衛星上也都有Z80的身影。齊格洛還將Z80用在了一些嵌入式系統中。在一個基本配置中，今天Z80價格為5.73美元，這個價格甚至比一個乾酪和餅乾午飯還便宜。

Sun微系統SPARC處理器(1987)

很多年前(大約在上世紀八十年代早期)當人們還在穿氖色腿部保溫服看“達拉斯”時，微處理器的設計師會就可以尋求增加CPU指令的複雜性，以在每個計算周期內得到更多的計算。加州大學伯克利分校的團隊一直都是反傳統的先鋒，他們的提法剛好相反，他們提出了簡化指令組。他們認為，處理指令過快將使得在每個周期內的行為將更少。David Patterson領導的伯克利團隊提出了RISC，也就是精簡指令集計算機。作為一個純理念研究，RISC聽起來很具吸引力。但是它可行嗎?Sun微系統將賭注押在了這上面。1984年，Sun工程師中的一個小團隊開始研發被稱為SPARC 的32位RISC處理器(即可擴展性處理架構)。Sun打算將這一晶元用在一個新工作站產品線上。SPARC 項目的顧問Patterson回憶稱：“有一天當時的首席執行官Scott McNealy再現在了SPARC的研發實驗室里。他說SPARC可以將公司每年5億美元的收入提升至每年數十億美元。”當時研發遇到了很大的壓力，許多公司外部人士對Sun能否取得成功表示出懷疑。更糟糕的是Sun的營銷團隊有一個可怕的認知：SPARC正在由好轉壞。為此，研發團隊不得不發誓不向其他人員甚至是Sun內部人員透露消息，以免得向競爭對手MIPS Technologies泄露了消息。當時，MIPS Technologies也在探索RISC概念。當時領導SPARC 設計現任IBM 研究員的Robert Garner回憶稱，首個最低版本的SPARC由20 000門陣列處理器組成，其中甚至沒有乘/除指令。每秒1000萬個指令，這比當時的複雜指令集計算機(CISC)處理器要快三倍。Sun決定將SPARC用在高利潤的工作站和未來即將出現的伺服器中。第一款基於SPARC的產品在1987年被推出，為Sun-4系列工作站。這一產品很就佔領了市場，並幫助公司突破了10億美元營收的大關。這一切正如當初McNealy所預測的那樣。

Tripath Technology TA2020音頻放大器

在高保真音響愛好者中有一部分人堅持基於真空管的放大器可以產生最好的聲音，並將一直堅持下去。所以當一些音頻協會宣布由來自矽谷的公司Tripath Technology設計的固態D級放大器能夠傳送如真空管放大器一樣圓潤和振響的聲音時，就顯得異常了不起。Tripath的設計是使用5000萬赫茲取樣系統來驅動放大器。Tripath 稱，TA2020的性能優異，並且價格低於任何一款同級固態放大器。為了在交易會上展示這款產品，Tripath的創始人Adya Tripathi稱：“我們特意播放了一首《泰坦尼克號》中的浪漫插曲。”與多數D級放大器相比，2020的功效很高，由於不需要散熱片可以使用緊湊外觀。Tripath的低端15瓦版本的TA2020售價為3美元，可以用在外置音箱和迷你耳機中。

Amati Communications的ADSL晶元(1994)

還記得在DSL出現后，你將吱吱作響的56.6k數據機扔進垃圾箱的場景嗎？你和全球寬頻用戶中三分之二的使用DSL的人應當感謝Amati Communications。在上世紀九十年代，一個名為離散多音頻，也就是DMT的DSL調製方式出現了。它的基本原理是將一個電話線看成是一個由數百個子通道，通過顛倒過來的羅賓漢戰略來提高傳輸。Amati 的共同創始人，現在斯坦福大學擔任工程教授的John M. Cioffi稱：“比特被最窮的通道所搶劫並被分給最富的通道。”DMT擊敗了許多解決方案成為了DSL的全球標準，其中包括電信巨頭AT&T的方案。在九十年代中期，Amati的DSL晶元組(一個模擬，兩個數字)的銷量一般。但是到了2000年，銷售量猛增到了數百萬。在2000早些時候，一年的晶元組銷售量超過了1億。在1997年，德州儀器收購了Amati。

摩托羅拉MC68000微處理器(1979)

由於摩托羅拉在16位微處理器中處於下風，所以他們決定在類型上進行趕超。混合的16-位/32-位 MC68000擁有68 000個晶體管，這一數量是英特爾8086的兩倍。MC68000還有內部的32位寄存器，不過由於32位的匯流排會讓這款產品價格有些偏高。所以68000使用了24位地址和16位數據線。68000可能是用鉛筆在紙上設計出來的最後一款重要處理器。68000的邏輯單元設計者Nick Tredennick稱：“我讓減少了尺寸的流程圖、執行單元資源、解碼器和控制邏輯拷貝輪流在項目成員中傳閱。”拷貝非常小，並且難以閱讀。為此，Tredennick的眼睛不好的同事找到了一個看清拷貝的辦法。Tredennick回憶稱：“一天我進入我的辦公室發現一個信用卡大小的流程圖拷貝放在了我的桌上。”早期的Macintosh電腦、Amiga和Atari ST都使用68000。大量的銷量來自在激光印表機、街機遊戲機和工業控制器的內嵌應用程序。IBM使用68000作為自己PC產品線的晶元。由於68000在一些方面還存在著不足，因此IBM也在使用著英特爾的8088晶元。正如一位觀察家所言，摩托羅拉的興盛，使得微軟和英特爾兩家聯手壟斷形成的Wintel體系變成了Winola體系。Chips & Technologies 的AT晶元組(1985) 在1984年，當IBM推出了80286 AT產線的PC機時，IBM已經明顯成為了桌面電腦的贏家，IBM也打算繼續維持自己的統治地位。不過，這些藍色巨人的計劃卻被一家位於加州聖何塞的名為Chips & Technologies的小公司所打敗。C&T研發了五個晶元，這些晶元能夠複製AT主板的功能，其可以使用大約100個晶元。為了確定這些晶元組能夠與IBM PC兼容，C&T工程師們發現只需要做一件事就行了。晶元的主要設計者Ravi Bhatnagar目前是聖何塞Altierre公司副總裁。他稱：“我們沒有為此傷腦筋，我們只是打了數周的遊戲通過娛樂任務進行測試。”C&T的晶元使得諸如台灣宏基等製造商可以生產出更便宜的PC機，並向IBM發起PC兼容機的入侵行動。英特爾在1997年收購了C&T。

東芝NAND快閃記憶體(1989)

當東芝工廠管理員藤尾增岡決定自己重新發明半導體存儲器時，快閃記憶體的發明傳奇也就此打開了序幕。這個我們馬上就會有印象。在快閃記憶體出現之前，我們用於存儲大量的數據不得不利用磁帶、軟盤和硬碟。許多公司在努力設計出一種固態代替方案。但是諸如EPROM(需要紫外線擦除器來擦除數據)和EEPROM等方案並不能有效的存儲大量數據。在1980年，藤尾增岡招聘了四名工程師啟動了一個半秘密的項目以研發一個存儲晶元，實現存儲大量數據，並且讓用戶可以買得起。他們的戰備非常簡單。目前擔任東京Unisantis Electronics首席技術官的藤尾增岡稱：“我們知道只要晶體管在尺寸上降下了了，那麼晶元的成本也將會下降。”藤尾增岡的團隊推出了一款EEPROM的改良產品，記憶單元由一單個晶體管組成。在當時，常規的EEPROM每個記憶單元需要兩個晶體管。這個小小的不同對價格帶來了巨大的影響。為了起一個便於記住的名字，他們將這個晶元稱為“flash”，這個名字也是因為晶元的超快擦除能力。現在，你會認為東芝會迅速將這一發明投入生產，並看著這一發明為公司帶來的滾滾財富，這裡你可能不清楚大公司的內部研發情況。當這一發現成功后，藤尾增岡的老闆告訴他，好了，忘掉這個發明吧。當然，藤尾增岡不會忘掉這個發明。在1984年，藤尾增岡帶著他的存儲市場圖紙參加了在舊金山召開的IEEE國際電子設備大會。這提醒英特爾開始研發基於“非或”邏輯門的快閃記憶體。在1988年，英特爾推出了一款256K晶元，這款晶元能夠用於汽車、電腦和其他設備之中。這為英特爾帶來了一個嶄新的業務。這促使東芝決定將藤尾增岡的發明進行營銷。藤尾增岡的快閃記憶體晶元基於NAND技術，這一技術可以提供更高容量的存儲，並且被證明更容易製造。在1989年，最終取得了成功，當時東芝的首款NAND快閃記憶體投入市場。事實正如藤尾增岡所預測的那樣，價格出現了下降。在上世紀九十年代末期，數碼攝影推出了快閃記憶體的應用。東芝也因此成為了這一價值達數十億美元市場中的最大參與者。與此同時，藤尾增岡與東芝中的其他管理人員的關係惡化，最終，藤尾增岡辭職離開了東芝。現在NAND快閃記憶體已經成為了手機、照相機和音樂播放器中重要的設備。