微芯片设计有时就如同我们的生活一样，有时很小的东西会慢慢积累而变成一件很了不起的东西。设计一个巧妙的微电路，然后将它刻在一片硅上，你的一个小小的杰作就可能会引发一场科技革命。这一切曾经发生在英特尔8088处理器上。MostekMK4096型4千比特动态随机存取存储器(DRAM)、德州仪器的TMS32010数字信号处理器也曾经引发过科技革命。

    在集成电路占统治地位的半个世纪里，许多杰出的微芯片在人们的难以置信中横空出世，然而在这当中，仅有一小部分成为它们中的佼佼者。它们的设计被证明是如此的先进、如此的前卫、如此的超前，以致于我们不得不创造出更多的技术词汇来描述它们。我们甚至可以说是它们为我们带来了让生活变简洁的技术，没有它们我们的生活将变得冗长乏味。

    我们在此汇编了一份列有25款集成电路(IC)的名单。在由杰克·基尔比(JackKilby)和罗伯特·诺伊斯(RobertNoyce)(注：两人为集成电路的发明者)建造的大厦中，我们认为它们应当被冠以佼佼者的美誉。它们中的一部分成为了芯片发展史中不朽的丰碑。如西格尼蒂克公司的SigneticsNE555定时器。它们中的一部分则成为了教科书中的设计范例，如飞兆半导体公司的Fairchild741运算放大器。它们中的一部分的销售量达到了数十亿，并仍然在继续销售，如微芯科技公司的PIC微控制器。它们中的极小一部分开创出了全新的市场，如东芝的闪存。在它们当中，至少有一个成为了通俗文化中令人讨厌的东西。问题：什么处理器能够为美国动画连续剧《飞出个未来》(Futurama)中的又是酒鬼又是烟枪的坏机器人班德提供动力。答案是：摩斯太克公司的MOSTechnology6502微处理器。

    当然，这份名单肯定会存在争议。有些人可能会指责我们选择随意以及过于冗长(这已经不是第一次有人这么指责我们了)。为什么是英特尔的8088微处理器而不是4004(英特尔发布的首款微处理器)或8080(英特尔最著名的微处理器)呢?曾经是许多航天飞机大脑，发热量极低的军用级RCA1802处理器又排在什么位置呢?

    您应当在介绍中明白一件事情，那就是，作者、作者所信任消息人士以及《IEEESpectrum》杂志多名编辑进行了数周的争论后才编出了这份名单。我们并不准备将每一款获得了商业成功或取得了重大技术改良的微芯片都一一编入名单中。此外，那些虽然设计出色，但是只有五个设计它们的人员才记得的微芯片也不在我们的名单之列。我们只关注那些被证明是独特的，令人着迷的而又使人惊叹的微芯片。我们收入名单的各式各样的微芯片既有大公司设计的也有小公司设计的，在这些公司中，有些拥有很长的历史，有些是最近新成立的。最重要的是，我们收集的是那些为许多人生活带来影响的微芯片，这些微芯片是令人震惊的设备中的一部分，它们象征着技术的发展趋势、令人感到欣喜。

    对于每一款微芯片，我们都将会用设计它们的工程师和执行人员的介绍来说明它们的设计经历，以及它们被创新的原因。由于我们不是《IEEE计算史记事》(IEEEAnnalsoftheHistoryofComputing)的工作人员，因此我们不会按年代顺序、按类型或重要性为这25款微芯片进行排序。文章中我们只是以我们认为的便于阅读的顺序随意对这25款微芯片进行了罗列。请注意文章中的25款微芯片的年代顺序是混乱的。

    此外，我们还询问了一些杰出技术专家关于他们心目中所喜爱的微芯片。我们甚至想知道在英特尔公司的创始人戈登·摩尔(GordonMoore)博士和台湾积体电路制造股份有限公司(TaiwanSemiconductorManufacturingCo.)董事长张忠谋(MorrisChang)心目中哪些IC在具有特别的意义。

    我们还想知道您的想法。您是不是为我们的名单中没有您期待的那款微芯片而感到愤怒呢?那么请深吸几口气，泡杯菊花茶，然后加入到我们的讨论中吧。

    西格尼蒂克NE555定时器(1971)

    那是1970年夏季的事情了，它的设计者HansCamenzind甚至还能回忆起一两件当时关于中国餐馆的事情。在加利福亚州的桑尼维尔的市区，公司有三间办公室，Camenzind的办公室夹在两间办公室中间，面积很小。当时，Camenzind是当地的一家半导体公司――西格尼蒂克公司的顾问。Camenzind当时经济不宽裕，年薪不超过1.5万美元，家里还有妻子和四个孩子。Camenzind当时真的迫切地需要发明出一件杰出的东西。

    当然他也是这么做的。事实上，这是一款历史上最杰出的微芯片。555是一个简单的IC，可以作为定时器或振荡器。这款微芯片成为了同类产品中最畅销的产品，很快就大规模的应用于厨房用品、玩具、太空飞船以及成千上万的其它产品上。

    现年已经75岁的Camenzind仍然在从事微芯片的设计工作，不过他的家已经不再靠近中国餐馆了。Camenzind回忆称：“当时这个微芯片差一点就没有成功。”

    在萌发设计555的想法的时候，Camenzind正在设计一种被称为锁相环的系统。在经过一些修改后，电路可以像一个简单的定时器那样工作。你设定好时间，它就会在一个特定的时期内运行。听起来非常简单，但是做起来并非如此。

    首先，西格尼蒂克公司的工程部门拒绝了一想法。因为公司当时正在销售一些部件，而客户可以将这些部件用作定时器。这已经为这一想法画上了句号，不过Camenzind一直坚持着自己的想法。他找到了西格尼蒂克公司的营销经理ArtFury。Fury对这一想法十分欣赏。

    为此，Camenzind花了近一年的时间测试电路试验板原型，并在纸上反复划电路，裁剪Rubylith遮蔽膜。Camenzind称：“当时全是手工制作的，没有电脑。”他最后的设计拥有23个晶体管、16个电阻器和2个二极管。

    555在1971年投入市场，当时在市场上引起了轰动。西格尼蒂克公司在1975年被飞利浦半导体公司收购，也就是现在的恩智浦半导体。555销售量达到了数十亿部。目前工程师仍然在使用555设计一些有用的模块和一些用处不大的东西，比如为汽车进气格栅设计电影《霹雳游侠》风格的车灯。

    德州仪器的TMC0281语音合成器(1978)

    如果没有TMC0281，E.T.可能还永远无法“给家里打电话”。这是因为TMC0281是首款单芯片语音合成器，它也是德州仪器推出的“说和拼”(Speak&Spell)学习玩具的“心”(我们是不是应该说是“嘴”呢?)。在史蒂芬·斯皮尔伯格的电影中，外星人用它搭建了自己的行星间发报机(电影中，E.T.还用一衣架、一个咖啡罐和一把圆锯)。

    TMC0281使用了一种称为线性预测编码的技术传递声音，声音听起来就像一连串的嗡嗡声、嘶嘶声和邦绑声。当年的四个工程师的GeneA.Frantz目前还在德州仪器。他称，这一令人惊讶的解决方案被认为“不可能通过集成电路完成”。微芯片的改进型被用在了Atari街机游戏和克莱斯勒K-cars中。在2001年，德州仪器将语音合成芯片产线卖给了Sensory公司，后者在2007年晚些时候中止了该产线的生产。如果你需要打一个长距离或很远很远距离的电话，你可以在易趣上花上大约50美元买一个仍处于良好状态的“说和拼”玩具来满足你的需求。

    摩斯太克公司的MOSTechnology6502微处理器(1975)

    当一个满脸横肉的怪人将这个微芯片装在电脑上，并启动电脑时，整个宇宙都震惊了。这个怪人就是苹果公司创始人之一——斯蒂芬·沃兹尼克，那台电脑就是AppleI，处理器用的是由摩斯太克公司研发的8位微处理器6502。这一处理器同时也是AppleII、theCommodorePET、BBCMicro等经典电脑以及诸如任天堂和Atari等游戏系统的大脑。该处理器的设计者之一ChuckPeddle回忆称，他们是在1975年的一个贸易展示会上推出这款处理器的。他称：“我们用芯片装满了两个玻璃。我和我的妻子就坐在那里卖这些芯片。”6502微处理器终于脱颖而出，其原因是，6502的速度并不比它的竞争对手快多少，但是它的价格便宜，每部售价为25美元，而英特尔的8080和摩托罗拉的6800售价大约在200美元。

    与Peddle一起设计6502的BillMensch称，突破之处在于将一个最小限度的指令组与制作程序结合在了一起，它的产量是其它竞争产品的10倍。6502迫使处理器价格下降，为个人电脑革命起了推波助澜的作用。如今一些嵌入式系统仍在使用这些芯片。更大的兴趣可能是在《飞出个未来》中，6502是堕落的机器人班德的大脑，这一信息出现在1999年的剧情中。

    在《班德大脑的真象》一文中，《飞出个未来》的电影监制人和主要作者DavidX.Cohen将解释他为什么将6502选作班德的大脑。

    德州仪器的TMS32010数字信号处理器(1983)

    作为美国的一个大州德克萨斯州给我们留下了许多深刻的印象，如“十加仑”帽、炸鸡排、胡椒博士饮料，以及TMS32010数字信号处理器，不过相比较前面提到的几件特产而言TMS32010数字信号处理器可能名声要略逊一些。虽然由德州仪器的研发的TMS32010并不是首款DSP(首款DSP是西部电气公司在1980年推出的DSP-1)，但是它却是速度最快的一款。TMS32010可以在200毫微秒内进行乘法运算，这一成绩这工程师们都兴奋不已。此外，它还可以执行来自快速片上(on-chip)ROM和慢速片外(off-chip)RAM的指令。而与之竞争的产品只有DSP功能。DSP设计团队的成员WandaGass目前仍然在德州仪器，他表示：“这一优势使得为TMS32010进行程序开发变得更具灵活性，这就像为微控制器和微处理器进行程序开发一样。”TMS32010每部售价为500美元，在第一年这款产品都销售了1000部。随后销售量开始猛涨，如今DSP已经广泛用于调制解调器、医疗设备和军用系统中。哦，TMS32010还有一个应用，那就是用在了一个可爱的洋娃娃身上，这个洋娃娃可以唱歌和说话。TMS32010是大型DSP家族中的首位。未来DSP家族中还将会继续扩大，这可是德州仪器的财富。

    微芯科技公司的PIC16C84微控制器(1993)

    在上世纪九十年代早期，8位微控制器领域由摩托罗拉一家公司独占。随后一家小的连名字都不起眼的竞争者现出了，这就是微芯科技公司。微芯科技公司研发出了PIC16C84，该产品整合了一种名为EEPROM的存储器。在擦除时，PIC16C84微控制器并不像它的前辈那样需求紫外线擦除器。该芯片的主要设计师RodDrake现在为微芯科技公司的董事。他称：“现在用户可以在飞行中改变他们的编码了。”更棒的是，这款芯片的成本低于5美元，仅有目前其它替代产品成本的四分之一。这些替代产品主要来自摩托罗拉公司。16C84已经被使用在智能卡、远程控制、无线汽车钥匙中。16C84成为了微控制器领域的开端，而微芯科技公司也成为了《财富500》排行榜中的电子工业超级明星。目前16C84已经销售了60亿部，其中一部分被用在了工业控制器、无人飞行器、数字验孕测试、芯片控制烟火、LED珠宝饰物和名为TurdAlert的化粪池监视器上。

    飞兆半导体公司的μA741运算放大器(1968)

    运算放大器都是一些设计相似的硅板。你总是在使用它们中的一些。在几乎所有的事情中你都可以用到它们，它们也会漂亮的完成一些任务。设计者们用它们制作音频和视频的前置放大器、电压比较器、精度校正器、以及许多的其它系统，这些都是日常电子用品的一部分。

    在1963年，26岁的工程师RobertWidlar在飞兆半导体公司设计出了首款单片电路的运算放大器IC――μA702。当时每部售价为300美元。随后，Widlar通过改进设计出了μA709，成本也随之削减到了70美元，这使得该款产品获得了巨大的商业成功。故事到了这里，事业如日中天的Widlar要求升职。在要求没有得到满足后，Widlar辞职了。国家半导体公司如获致宝，迅速就雇用了Widlar。在国家半导体公司，Widlar帮助建立了相似的IC设计部门。在1967年，Widlar为国家半导体公司研发出了更好的运算放大器，LM101。

    尽管对于突然出现的竞争，飞兆半导体公司管理人员变得焦头烂额，但是在公司的研发实验室里，新加入的DavidFullagar对LM101进行了仔细的研究。很快，Fullagar发现虽然LM101的设计非常巧妙，但是还是存在许多缺点。为了避免特定的频率失真，工程师不得不将一个外部电容与芯片联接。此外，由于半导体的质量有波动，导致IC的输入级，也就是所谓的前端使得一些芯片对噪音十分敏感。

    他称：“前端看起来有些临时凑合的感觉。”

    Fullagar着手开始自己的设计。他拓展了半导体当时的制造程序限制，在芯片中整合了一个30皮法电容。现在如何改良前端呢?解决方案非常的简单，增加了一对额外的晶体管。“在当时，我并不知道如何解决这一问题，我开车去了一趟塔霍湖。”额外的电路使得放大更加平滑，从芯片到芯片变得十分稳定。

    Fullagar带着自己设计找到了飞兆半导体公司研发总监GordonMoore。Moore随后将这一设计送到了公司的商业部门。新的芯片μA741成为了运算放大器的标准。IC和由飞兆半导体公司竞争对手研发的类似产品已经销售了数百万部。以702每部售价300美元的价格你在今天可以买数千个741芯片。

    Intersil公司的ICL8038波形发生器(大约1983*)

    批评家一直嘲笑ICL8038性能有限和运行不规律等毛病。这一正统、直角、三角、锯齿和脉冲波形发生器确定有点不可靠。但是工程师们很快就找到了如何可靠使用这一芯片的方法，随后8038取得了重大成功，最终8038销售了数百万部，并且在不尽其数的应用程序中找到了自己的应用方式，如著名的Moog音乐合成器，以及盗用电路线路者在上世纪八十年代击败电话公司的“蓝盒”等等。8038是如此的热销，以致于Intersil公司出版了一份名为《你一直想知道的关于ICL8038的方方面面》的资料。有这样一个问题：“为什么连接销7至8能够获得最佳的温度性能?”Intersil公司在2002年放弃了8038。但是发烧友至今仍然在收集ICL8038，以自己制造发生器和泰勒明电子琴。

    *目前Intersil公司公共关系部和公司中最后接触过ICL8038的工程师们都不清楚精确ICL8038的数据。你知道吗?