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4004芯片 全球第一款商用微处理器:Intel 4004

小编 2024-11-24 特殊封装 23 0

全球第一款商用微处理器:Intel 4004

intel 4004的总设计师是费德里科·费金,费金在1970年加入Intel,在费金加入Intel一年之后,即1971年,在费金的带领下,Intel得以发布全球第一款商用微处理器4004,自此全球进入芯时代。

在进入英特尔5年之后,1974年底,费金离开了Intel,与人合伙创建了Zilog公司。在费金离开之后,Intel抹杀了费金对微处理器所做的功劳,直到十几年之后,Intel在处理器市场上站稳之后,才肯定了费金对当时微处理器所做的贡献。

Intel展厅里的4004

费金

其实早在在1969年,intel公司就开始着手对4004的研发,但由于技术一直没有取得突破,这个项目只好搁浅了,在费金1970年进入Intel之后,才重新拾起4004的项目,并使得4004得以实现。

费金对芯片的贡献不是设计芯片内部晶体管的排列组合方式,而是是发明了一种叫做硅栅集成电路的技术。硅珊技术是把大量随机逻辑硅晶体管(可以想象成三极管)刻蚀在只有指甲盖大小的硅片上,而之前集成电路采用的都是铝栅MOS集成技术,这种技术只能在一小块硅片上刻蚀少量的集体管。

1969年硅珊技术登上了杂志

而在晶体管问世之前不要提铝栅MOS集成技术了,那时候的处理器都是通过电子管或者继电器一个个手工搭建的,所设计的处理器体积庞大、能耗很大,一台计算机就重达30吨。

第一代计算机ENIAC

而第一家拥有硅栅集成电路技术的并不是Intel,而是当时鼎鼎大名的仙童半导体公司。这是因为费金1968年2月加入仙童半导体公司,仙童半导体是当时世界上最知名的半导体公司。

在仙童半导体,费金是MOS硅栅自对准技术的项目负责人,也是其独特工艺体系结构的发者。同年,MOS硅珊技术问世,MOS硅栅成为所有现代NMOS和CMOS集成电路的基础。

1969年至1970年,由于硅珊技术,半导体存储器的发明成为可能。

在进入仙童半导体两年之后,费金离开了,前往竞争公司Intel开发出了历史上第一款4004微处理器。

2009年的费金,在

自此,Intel逐渐成为了半导体行业的霸主地位,直到40多年之后的今天,Intel依然保持着霸主地位。

如果费金不离开仙童,或许今天的Intel不会有今天的地位,因为没有费金1968年的MOS硅珊技术,在1971年,Intel 4004就不可能实现,仙童半导体最核心的技术也就这样流失出去了。

仙童半导体公司把这样一手好牌给玩坏,其根本原因是人才的流失,不仅仅是费金任职于仙童半导体,就连Intel的两位老板在之前也是仙童半导体的员工,其中一位老板就是摩尔定律的提出者

肖克利

肖可利:曾是诺贝尔奖获得者、后来是仙童半导体的老板,也是硅谷的引领者,这样一位声明显赫的人物,由于不擅长商业,他的发财梦彻底破灭,迫于生计,50年代后期,肖可利开始在斯坦福大学兼职教学。

参数

伴随第一代微处理器4004一同问世的还有4001、4002和4003。

4001是一个2048位的ROM,等同于我们现在电脑的硬盘。

4002一个RAM,静态随机访问存储器,也就是我们电脑或者手机的内存

4003是具有串行输入和串行并行输出的静态移位寄存器。

4004就不用说咯,它就是CPU咯。

4004

以上4000系列就是构成我们现在电脑的雏形,直到40多年后的今天,计算机仍然依据的是这种思路构造。

频率:108K

108K或许大家没有概念,因为从我们接触电脑都上G了,再不行也是M,所以对K比较陌生,108K有多小呢?

108K=0.108M=0.000108G

而我们现在的电脑、手机的频率几乎就没有小于2个G都算是低的。

这个CPU主频在当时绝对是一骑绝尘,它每秒可以运算108000次,而占地面积150多平方米,重达30多吨,耗电功率接近150千瓦的ENIAC每秒钟却只能进行5000次,比ENIAC快了将近20多倍。而它的体积却只有指甲盖大小、重量和功耗相比于ENIAC都可以忽略不计。

晶体管数量

4004内部集成了2300多个晶体管,采用的是10微米的制程,而现在的处理器制程已经达到了7纳米,集成2300多个晶体管相比于现在集成100多亿晶体管或许显的微不足道,但4004确是开创性的,它把人类带入了一个芯的时代。

用途

提到Intel的酷睿处理器,我们都知道它是电脑的CPU,但4004问世时是没有电脑的概念的。

对于民营企业来说,如果没有利益的诱惑,很难说能为了科技的发展而去搞研发,Intel也是一家这样的公司。

4004之所以能研发出来,在很大程度上要归功于一家日本的公司-Busicom,在当时Busicom公司想要生产一台计算器,不是我们现在的电脑计算机,而是单纯用于算数的那种计算器。

采用4004生产的141P计算器

由于自己没有生产芯片的技术,在1968年,Busicom便找到了intel,要求为其生产芯片,在费金来到intel之前,公司由于技术不到标,4004芯片迟迟没有生产出来,直到费金的到来,利用自己掌握的硅珊技术,这才帮Intel完成了4004的开发。谁知道费金是不是被intel从仙童半导体挖走的呢?

141P计算器内部的电路板

虽然intel完成了4004的开发,但也是延期完成,Busicom公司为了压低价格,便以延期为由,让其降低处理器的价格,Intel很有远见,价格可以降低,但是芯片的著作权要归intel所有,并可以向其它厂商销售芯片。

至此,Intel完成了从存储器厂商向处理器厂商的华丽转身。

Intel 4004也成为史上第一个商用的CPU载入史册。

若干年后,人们可能不知道intel第8代酷睿i7是何物,但对Intel 4004或许有所耳闻!

英特尔纪念4004微处理器诞生50周年:改变世界的芯片

英特尔4004微处理器是世界上第一款商用微处理器,诞生于1971年11月,为现代微处理器发展铺平了道路,奠定了现代计算的基础,并触及了地球上的每一个生命。

这一切始于一个计算器。1969年,日本制造商Nippon Calculating Machine Corp. 与英特尔接洽,希望为其Busicom 141-PF计算器设计一套集成电路。最初计划要求使用12颗定制芯片,但英特尔的工程师Federico Faggin、Tedd Hoff和Stan Mazor最终让它变成一组四颗芯片,其中里面就包括有4004微处理器。

4004微处理器拥有约2300个晶体管,采用10微米工艺制造,16针DIP封装,最高频率为750kHz,执行4位运算。Stan Mazor表示,4004微处理器具有革命性的意义,英特尔大约花了五年的时间来构建基于微处理器的新产品,最终取得了巨大的成功。

50年以后,微处理器已经在全球各地人们的日常生活中根深蒂固,深入到方方面面,在游戏主机、笔记本电脑、智能手机等设备无处不在。英特尔4004微处理器的技术改变了世界,让大家即便是在新冠疫情隔离期间,依然可以与家人、朋友和同事保持联系,消除沟通的障碍。

对英特尔而言,从4004微处理器到现在的第12代酷睿系列和第3代至强可扩展处理器,为娱乐、工作、AI、云计算、5G和边缘计算等服务,覆盖台式机、笔记本电脑、云端、边缘到口袋里的设备。因为英特尔4004微处理器,人们口袋里不仅仅是一个计算器。

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