या चिपच्या आगमनाने चिप विकासाचा मार्ग बदलला!
१९७० च्या दशकाच्या उत्तरार्धात, ८-बिट प्रोसेसर हे त्या वेळी सर्वात प्रगत तंत्रज्ञान होते आणि सेमीकंडक्टर क्षेत्रात CMOS प्रक्रिया तोट्यात होत्या. AT&T बेल लॅब्समधील अभियंत्यांनी भविष्यात एक धाडसी पाऊल उचलले, अत्याधुनिक ३.५-मायक्रॉन CMOS उत्पादन प्रक्रियांना नाविन्यपूर्ण ३२-बिट प्रोसेसर आर्किटेक्चरसह एकत्रित करून, चिप कामगिरीमध्ये स्पर्धकांना मागे टाकण्याचा प्रयत्न केला, IBM आणि Intel ला मागे टाकले.
जरी त्यांचा शोध, बेलमॅक-३२ मायक्रोप्रोसेसर, इंटेल ४००४ (१९७१ मध्ये रिलीज झालेला) सारख्या पूर्वीच्या उत्पादनांच्या व्यावसायिक यशात अयशस्वी झाला, तरी त्याचा प्रभाव खोलवर होता. आज, जवळजवळ सर्व स्मार्टफोन, लॅपटॉप आणि टॅब्लेटमधील चिप्स बेलमॅक-३२ ने प्रस्थापित केलेल्या पूरक मेटल-ऑक्साइड सेमीकंडक्टर (CMOS) तत्त्वांवर अवलंबून आहेत.
१९८० चे दशक जवळ येत होते आणि एटी अँड टी स्वतःला बदलण्याचा प्रयत्न करत होते. अनेक दशकांपासून, "मदर बेल" या दूरसंचार महाकाय कंपनीने अमेरिकेतील व्हॉइस कम्युनिकेशन व्यवसायावर वर्चस्व गाजवले होते आणि तिची उपकंपनी वेस्टर्न इलेक्ट्रिकने अमेरिकन घरे आणि कार्यालयांमध्ये जवळजवळ सर्व सामान्य टेलिफोन तयार केले होते. अमेरिकन संघराज्य सरकारने अविश्वासाच्या आधारावर एटी अँड टीचा व्यवसाय तोडण्याचा आग्रह धरला, परंतु एटी अँड टीला संगणक क्षेत्रात प्रवेश करण्याची संधी दिसली.
संगणक कंपन्या बाजारात आधीच चांगल्या प्रकारे स्थापित झाल्यामुळे, एटी अँड टीला त्यांच्याशी जुळवून घेणे कठीण झाले; त्यांची रणनीती उडी मारण्याची होती आणि बेलमॅक-३२ हा त्यांचा आधारस्तंभ होता.
बेलमॅक-३२ चिप कुटुंबाला आयईईई माइलस्टोन पुरस्काराने सन्मानित करण्यात आले आहे. या वर्षी न्यू जर्सीतील मरे हिल येथील नोकिया बेल लॅब्स कॅम्पसमध्ये आणि कॅलिफोर्नियातील माउंटन व्ह्यू येथील संगणक इतिहास संग्रहालयात अनावरण समारंभ आयोजित केले जातील.

अद्वितीय चिप
८-बिट चिप्सच्या उद्योग मानकांचे पालन करण्याऐवजी, एटी अँड टीच्या अधिकाऱ्यांनी बेल लॅब्स अभियंत्यांना एक क्रांतिकारी उत्पादन विकसित करण्याचे आव्हान दिले: एका घड्याळाच्या चक्रात ३२ बिट डेटा हस्तांतरित करण्यास सक्षम असलेला पहिला व्यावसायिक मायक्रोप्रोसेसर. यासाठी केवळ नवीन चिपचीच नव्हे तर एक नवीन आर्किटेक्चर देखील आवश्यक होते - जे टेलिकम्युनिकेशन स्विचिंग हाताळू शकेल आणि भविष्यातील संगणकीय प्रणालींचा कणा म्हणून काम करेल.
"आम्ही फक्त वेगवान चिप तयार करत नाही आहोत," असे बेल लॅब्सच्या होल्मडेल, न्यू जर्सी येथील आर्किटेक्चर ग्रुपचे नेतृत्व करणारे मायकेल कॉन्ड्री म्हणाले. "आम्ही अशी चिप डिझाइन करण्याचा प्रयत्न करत आहोत जी व्हॉइस आणि कंप्युट दोन्हीला सपोर्ट करू शकेल."

त्या वेळी, CMOS तंत्रज्ञान NMOS आणि PMOS डिझाइनसाठी एक आशादायक पण धोकादायक पर्याय म्हणून पाहिले जात होते. NMOS चिप्स पूर्णपणे N-प्रकारच्या ट्रान्झिस्टरवर अवलंबून होत्या, जे वेगवान होते परंतु पॉवर-हँगरी होते, तर PMOS चिप्स पॉझिटिव्ह चार्ज केलेल्या छिद्रांच्या हालचालीवर अवलंबून होत्या, जे खूप मंद होते. CMOS ने हायब्रिड डिझाइनचा वापर केला ज्यामुळे वीज वाचवताना वेग वाढला. CMOS चे फायदे इतके आकर्षक होते की उद्योगाला लवकरच लक्षात आले की जरी त्याला दुप्पट ट्रान्झिस्टर (प्रत्येक गेटसाठी NMOS आणि PMOS) आवश्यक असले तरीही ते फायदेशीर आहे.
मूरच्या कायद्याने वर्णन केलेल्या सेमीकंडक्टर तंत्रज्ञानाच्या जलद विकासासह, ट्रान्झिस्टर घनता दुप्पट करण्याची किंमत आटोपशीर आणि अखेरीस नगण्य बनली. तथापि, जेव्हा बेल लॅब्सने हा उच्च-जोखीम जुगार सुरू केला तेव्हा मोठ्या प्रमाणात CMOS उत्पादन तंत्रज्ञान सिद्ध झाले नाही आणि किंमत तुलनेने जास्त होती.
यामुळे बेल लॅब्स घाबरले नाहीत. कंपनीने होल्मडेल, मरे हिल आणि नेपरविले, इलिनॉय येथील त्यांच्या कॅम्पसमधील तज्ज्ञांचा वापर केला आणि सेमीकंडक्टर अभियंत्यांची एक "स्वप्नांची टीम" तयार केली. या टीममध्ये कॉन्ड्रे, चिप डिझाइनमधील एक उदयोन्मुख स्टार स्टीव्ह कॉन, आणखी एक मायक्रोप्रोसेसर डिझायनर व्हिक्टर हुआंग आणि एटी अँड टी बेल लॅब्समधील डझनभर कर्मचारी यांचा समावेश होता. त्यांनी १९७८ मध्ये नवीन सीएमओएस प्रक्रियेत प्रभुत्व मिळवण्यास सुरुवात केली आणि सुरवातीपासून ३२-बिट मायक्रोप्रोसेसर तयार करण्यास सुरुवात केली.
डिझाइन आर्किटेक्चरसह सुरुवात करा
कॉन्ड्रे हे माजी IEEE फेलो होते आणि नंतर त्यांनी इंटेलचे मुख्य तंत्रज्ञान अधिकारी म्हणून काम पाहिले. त्यांच्या नेतृत्वाखालील आर्किटेक्चर टीम युनिक्स ऑपरेटिंग सिस्टम आणि C भाषेला मूळतः समर्थन देणारी प्रणाली तयार करण्यासाठी वचनबद्ध होती. त्यावेळी, युनिक्स आणि C भाषा दोन्ही बाल्यावस्थेत होत्या, परंतु त्यांचे वर्चस्व गाजवण्याचे निश्चित होते. त्या वेळी किलोबाइट्स (KB) ची अत्यंत मौल्यवान मेमरी मर्यादा ओलांडण्यासाठी, त्यांनी एक जटिल सूचना संच सादर केला ज्यासाठी कमी अंमलबजावणी चरणांची आवश्यकता होती आणि एका घड्याळाच्या चक्रात कार्ये पूर्ण करू शकत होती.
अभियंत्यांनी अशा चिप्स देखील डिझाइन केल्या आहेत ज्या व्हर्सा मॉड्यूल युरोकार्ड (VME) समांतर बसला समर्थन देतात, ज्यामुळे वितरित संगणन सक्षम होते आणि अनेक नोड्सना समांतर डेटा प्रक्रिया करण्यास अनुमती मिळते. VME-सुसंगत चिप्स त्यांना रिअल-टाइम नियंत्रणासाठी देखील वापरण्यास सक्षम करतात.
या टीमने युनिक्सची स्वतःची आवृत्ती लिहिली आणि औद्योगिक ऑटोमेशन आणि तत्सम अनुप्रयोगांशी सुसंगतता सुनिश्चित करण्यासाठी रिअल-टाइम क्षमता दिल्या. बेल लॅब्सच्या अभियंत्यांनी डोमिनो लॉजिकचाही शोध लावला, ज्यामुळे जटिल लॉजिक गेट्समधील विलंब कमी करून प्रक्रियेचा वेग वाढला.
बेलमॅक-३२ मॉड्यूलसह अतिरिक्त चाचणी आणि पडताळणी तंत्रे विकसित आणि सादर करण्यात आली, जेन-हसुन हुआंग यांच्या नेतृत्वाखालील एक जटिल मल्टी-चिप पडताळणी आणि चाचणी प्रकल्प होता ज्याने जटिल चिप उत्पादनात शून्य किंवा जवळजवळ शून्य दोष साध्य केले. हे जगातील खूप मोठ्या प्रमाणात एकात्मिक सर्किट (VLSI) चाचणीचे पहिलेच उदाहरण होते. बेल लॅब्सच्या अभियंत्यांनी एक पद्धतशीर योजना विकसित केली, त्यांच्या सहकाऱ्यांचे काम वारंवार तपासले आणि शेवटी अनेक चिप कुटुंबांमध्ये अखंड सहकार्य साध्य केले, ज्याचा परिणाम संपूर्ण मायक्रोकॉम्प्युटर सिस्टममध्ये झाला.
पुढे सर्वात आव्हानात्मक भाग येतो: चिपचे प्रत्यक्ष उत्पादन.
"त्या वेळी, लेआउट, चाचणी आणि उच्च-उत्पादन उत्पादन तंत्रज्ञान खूपच दुर्मिळ होते," कांग आठवते, जे नंतर कोरिया अॅडव्हान्स्ड इन्स्टिट्यूट ऑफ सायन्स अँड टेक्नॉलॉजी (KAIST) चे अध्यक्ष आणि IEEE चे फेलो बनले. ते लक्षात ठेवतात की पूर्ण-चिप पडताळणीसाठी CAD साधनांच्या कमतरतेमुळे टीमला मोठ्या आकाराचे कॅलकॉम्प रेखाचित्रे प्रिंट करण्यास भाग पाडले गेले. हे आरेखन दर्शविते की इच्छित आउटपुट देण्यासाठी ट्रान्झिस्टर, वायर आणि इंटरकनेक्ट्स एका चिपमध्ये कसे व्यवस्थित करावेत. टीमने त्यांना टेपने जमिनीवर एकत्र केले, एका बाजूला 6 मीटरपेक्षा जास्त लांबीचा एक विशाल चौरस रेखाचित्र तयार केला. कांग आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी तुटलेले कनेक्शन आणि ओव्हरलॅपिंग किंवा अयोग्यरित्या हाताळलेले इंटरकनेक्ट्स शोधत रंगीत पेन्सिलमध्ये प्रत्येक सर्किट हाताने काढला.
भौतिक डिझाइन पूर्ण झाल्यानंतर, टीमला आणखी एक आव्हान सामोरे जावे लागले: उत्पादन. पेनसिल्व्हेनियातील अॅलनटाउन येथील वेस्टर्न इलेक्ट्रिक प्लांटमध्ये चिप्सचे उत्पादन केले गेले होते, परंतु कांग आठवते की उत्पन्न दर (कार्यक्षमता आणि गुणवत्ता मानके पूर्ण करणाऱ्या वेफरवरील चिप्सची टक्केवारी) खूप कमी होती.
यावर उपाय म्हणून, कांग आणि त्यांचे सहकारी दररोज न्यू जर्सीहून प्लांटवर गाडी चालवत, त्यांच्या बाही गुंडाळत आणि आवश्यक ते सर्व करत, ज्यामध्ये फरशी साफ करणे आणि चाचणी उपकरणे कॅलिब्रेट करणे यांचा समावेश होता, जेणेकरून सौहार्द निर्माण होईल आणि सर्वांना पटवून दिले जाईल की प्लांटने कधीही तयार करण्याचा प्रयत्न केलेला सर्वात जटिल उत्पादन खरोखरच तिथे बनवता येते.
"टीम-बिल्डिंग प्रक्रिया सुरळीत पार पडली," कांग म्हणाले. "काही महिन्यांनंतर, वेस्टर्न इलेक्ट्रिक मागणीपेक्षा जास्त प्रमाणात उच्च-गुणवत्तेच्या चिप्स तयार करू शकले."
बेलमॅक-३२ ची पहिली आवृत्ती १९८० मध्ये प्रसिद्ध झाली, परंतु ती अपेक्षेनुसार यशस्वी झाली नाही. त्याची कामगिरी लक्ष्य वारंवारता ४ मेगाहर्ट्झ नव्हे तर फक्त २ मेगाहर्ट्झ होती. अभियंत्यांना आढळले की त्यावेळी ते वापरत असलेले अत्याधुनिक ताकेदा रिकेन चाचणी उपकरण दोषपूर्ण होते, प्रोब आणि चाचणी प्रमुख यांच्यातील ट्रान्समिशन लाइनच्या परिणामांमुळे चुकीचे मोजमाप होत होते. त्यांनी मापन त्रुटी दुरुस्त करण्यासाठी एक सुधारणा सारणी विकसित करण्यासाठी ताकेदा रिकेन टीमसोबत काम केले.
दुसऱ्या पिढीतील बेलमॅक चिप्सचा क्लॉक स्पीड ६.२ मेगाहर्ट्झपेक्षा जास्त होता, कधीकधी तो ९ मेगाहर्ट्झपर्यंतही पोहोचत असे. त्यावेळी हा वेग खूपच वेगवान मानला जात होता. आयबीएमने १९८१ मध्ये त्यांच्या पहिल्या पीसीमध्ये रिलीज केलेल्या १६-बिट इंटेल ८०८८ प्रोसेसरचा क्लॉक स्पीड फक्त ४.७७ मेगाहर्ट्झ होता.
बेलमॅक-३२ ने का केले नाही'मुख्य प्रवाहात येऊ नये
आश्वासन असूनही, बेलमॅक-३२ तंत्रज्ञानाचा व्यापक व्यावसायिक स्वीकार झाला नाही. कॉन्ड्रेच्या मते, एटी अँड टीने १९८० च्या दशकाच्या उत्तरार्धात उपकरणे निर्माता एनसीआरकडे पाहण्यास सुरुवात केली आणि नंतर अधिग्रहणांकडे वळले, याचा अर्थ कंपनीने वेगवेगळ्या चिप उत्पादन लाइनना समर्थन देणे निवडले. तोपर्यंत, बेलमॅक-३२ चा प्रभाव वाढू लागला होता.
"बेलमॅक-३२ च्या आधी, NMOS ने बाजारपेठेवर वर्चस्व गाजवले होते," कॉन्ड्री म्हणाले. "पण CMOS ने परिस्थिती बदलली कारण ते फॅबमध्ये ते अंमलात आणण्याचा अधिक कार्यक्षम मार्ग असल्याचे सिद्ध झाले."
कालांतराने, या प्राप्तीने सेमीकंडक्टर उद्योगाला आकार दिला. CMOS आधुनिक मायक्रोप्रोसेसरचा आधार बनेल, ज्यामुळे डेस्कटॉप संगणक आणि स्मार्टफोन सारख्या उपकरणांमध्ये डिजिटल क्रांती घडेल.
बेल लॅब्सचा धाडसी प्रयोग - चाचणी न केलेल्या उत्पादन प्रक्रियेचा वापर करून आणि चिप आर्किटेक्चरच्या संपूर्ण पिढीचा समावेश करून - तंत्रज्ञानाच्या इतिहासातील एक मैलाचा दगड होता.
प्रोफेसर कांग म्हणतात त्याप्रमाणे: "आम्ही जे शक्य होते त्यात आघाडीवर होतो. आम्ही फक्त अस्तित्वात असलेल्या मार्गाचे अनुसरण करत नव्हतो, तर आम्ही एक नवीन मार्ग तयार करत होतो." प्रोफेसर हुआंग, जे नंतर सिंगापूर इन्स्टिट्यूट ऑफ मायक्रोइलेक्ट्रॉनिक्सचे उपसंचालक बनले आणि IEEE फेलो देखील आहेत, ते पुढे म्हणतात: "यामध्ये केवळ चिप आर्किटेक्चर आणि डिझाइनच नाही तर मोठ्या प्रमाणात चिप पडताळणी देखील समाविष्ट होती - CAD वापरून परंतु आजच्या डिजिटल सिम्युलेशन टूल्स किंवा ब्रेडबोर्डशिवाय (सर्किट घटक कायमचे एकत्र जोडण्यापूर्वी चिप्स वापरून इलेक्ट्रॉनिक सिस्टमच्या सर्किट डिझाइनची तपासणी करण्याचा एक मानक मार्ग)."
कॉन्ड्री, कांग आणि हुआंग त्या काळाचे प्रेमाने स्मरण करतात आणि बेलमॅक-३२ चिप कुटुंब शक्य करणाऱ्या अनेक एटी अँड टी कर्मचाऱ्यांच्या कौशल्य आणि समर्पणाबद्दल कौतुक व्यक्त करतात.
पोस्ट वेळ: मे-१९-२०२५