इस चिप के आगमन ने चिप विकास की दिशा बदल दी!
1970 के दशक के अंत में, 8-बिट प्रोसेसर अभी भी उस समय की सबसे उन्नत तकनीक थी, और सेमीकंडक्टर क्षेत्र में CMOS प्रक्रियाएँ नुकसानदेह थीं। AT&T बेल लैब्स के इंजीनियरों ने भविष्य की ओर एक साहसिक कदम उठाया, चिप प्रदर्शन में प्रतिस्पर्धियों से बेहतर प्रदर्शन करने के प्रयास में अत्याधुनिक 3.5-माइक्रोन CMOS विनिर्माण प्रक्रियाओं को अभिनव 32-बिट प्रोसेसर आर्किटेक्चर के साथ जोड़ा, जिससे IBM और Intel को पीछे छोड़ दिया गया।
हालाँकि उनका आविष्कार, बेलमैक-32 माइक्रोप्रोसेसर, इंटेल 4004 (1971 में जारी) जैसे पहले के उत्पादों की तरह व्यावसायिक सफलता हासिल करने में विफल रहा, लेकिन इसका प्रभाव गहरा था। आज, लगभग सभी स्मार्टफोन, लैपटॉप और टैबलेट में लगे चिप्स बेलमैक-32 द्वारा अग्रणी पूरक धातु-ऑक्साइड सेमीकंडक्टर (CMOS) सिद्धांतों पर निर्भर करते हैं।
1980 का दशक आ रहा था और AT&T खुद को बदलने की कोशिश कर रहा था। दशकों तक, "मदर बेल" के नाम से मशहूर दूरसंचार दिग्गज ने संयुक्त राज्य अमेरिका में वॉयस कम्युनिकेशन व्यवसाय पर अपना दबदबा बनाए रखा था और इसकी सहायक कंपनी वेस्टर्न इलेक्ट्रिक ने अमेरिकी घरों और दफ़्तरों में इस्तेमाल होने वाले लगभग सभी आम टेलीफोन बनाए थे। अमेरिकी संघीय सरकार ने एंटीट्रस्ट के आधार पर AT&T के व्यवसाय को तोड़ने का आग्रह किया, लेकिन AT&T ने कंप्यूटर क्षेत्र में प्रवेश करने का अवसर देखा।
चूंकि कम्प्यूटर कम्पनियां पहले से ही बाजार में अच्छी तरह स्थापित थीं, इसलिए एटीएंडटी के लिए उनसे आगे निकलना कठिन था; इसकी रणनीति छलांग लगाने की थी, और बेलमैक-32 इसका आधार था।
बेलमैक-32 चिप परिवार को IEEE माइलस्टोन अवार्ड से सम्मानित किया गया है। इस वर्ष अनावरण समारोह न्यू जर्सी के मरे हिल में नोकिया बेल लैब्स परिसर और कैलिफोर्निया के माउंटेन व्यू में कंप्यूटर इतिहास संग्रहालय में आयोजित किया जाएगा।
अनोखी चिप
8-बिट चिप्स के उद्योग मानक का पालन करने के बजाय, एटी एंड टी के अधिकारियों ने बेल लैब्स के इंजीनियरों को एक क्रांतिकारी उत्पाद विकसित करने की चुनौती दी: पहला वाणिज्यिक माइक्रोप्रोसेसर जो एक ही क्लॉक चक्र में 32 बिट्स डेटा स्थानांतरित करने में सक्षम हो। इसके लिए न केवल एक नई चिप बल्कि एक नई वास्तुकला की भी आवश्यकता थी - जो दूरसंचार स्विचिंग को संभाल सके और भविष्य की कंप्यूटिंग प्रणालियों की रीढ़ के रूप में काम कर सके।
माइकल कॉन्ड्री, जो बेल लैब्स के होल्मडेल, न्यू जर्सी स्थित संयंत्र में आर्किटेक्चर समूह का नेतृत्व करते हैं, ने कहा, "हम केवल एक तेज़ चिप नहीं बना रहे हैं। हम एक ऐसी चिप डिजाइन करने की कोशिश कर रहे हैं जो आवाज़ और कंप्यूटिंग दोनों को सपोर्ट कर सके।"
उस समय, CMOS तकनीक को NMOS और PMOS डिज़ाइन के लिए एक आशाजनक लेकिन जोखिम भरा विकल्प माना जाता था। NMOS चिप्स पूरी तरह से N-टाइप ट्रांजिस्टर पर निर्भर थे, जो तेज़ तो थे लेकिन बिजली की खपत करते थे, जबकि PMOS चिप्स सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए छिद्रों की गति पर निर्भर थे, जो बहुत धीमी थी। CMOS ने एक हाइब्रिड डिज़ाइन का इस्तेमाल किया जो बिजली की बचत करते हुए गति बढ़ाता था। CMOS के फायदे इतने आकर्षक थे कि उद्योग को जल्द ही एहसास हो गया कि भले ही इसके लिए दोगुने ट्रांजिस्टर (प्रत्येक गेट के लिए NMOS और PMOS) की आवश्यकता हो, लेकिन यह इसके लायक था।
मूर के नियम द्वारा वर्णित अर्धचालक प्रौद्योगिकी के तेजी से विकास के साथ, ट्रांजिस्टर घनत्व को दोगुना करने की लागत प्रबंधनीय और अंततः नगण्य हो गई। हालाँकि, जब बेल लैब्स ने इस उच्च जोखिम वाले जुआ को अपनाया, तो बड़े पैमाने पर CMOS विनिर्माण तकनीक अप्रमाणित थी और लागत अपेक्षाकृत अधिक थी।
इससे बेल लैब्स को कोई डर नहीं लगा। कंपनी ने होल्मडेल, मरे हिल और नेपरविले, इलिनोइस में अपने परिसरों की विशेषज्ञता का लाभ उठाया और सेमीकंडक्टर इंजीनियरों की एक "ड्रीम टीम" तैयार की। इस टीम में कोंड्रे, चिप डिजाइन में उभरते सितारे स्टीव कॉन, एक अन्य माइक्रोप्रोसेसर डिजाइनर विक्टर हुआंग और एटी एंड टी बेल लैब्स के दर्जनों कर्मचारी शामिल थे। उन्होंने 1978 में एक नई CMOS प्रक्रिया में महारत हासिल करना शुरू किया और स्क्रैच से 32-बिट माइक्रोप्रोसेसर का निर्माण किया।
डिज़ाइन आर्किटेक्चर से शुरुआत करें
कोंड्रे एक पूर्व IEEE फेलो थे और बाद में इंटेल के मुख्य प्रौद्योगिकी अधिकारी के रूप में कार्य किया। उनके नेतृत्व वाली आर्किटेक्चर टीम एक ऐसी प्रणाली बनाने के लिए प्रतिबद्ध थी जो मूल रूप से यूनिक्स ऑपरेटिंग सिस्टम और सी भाषा का समर्थन करती थी। उस समय, यूनिक्स और सी भाषा दोनों ही अपनी प्रारंभिक अवस्था में थे, लेकिन उनका प्रभुत्व होना तय था। उस समय किलोबाइट्स (KB) की अत्यंत मूल्यवान मेमोरी सीमा को तोड़ने के लिए, उन्होंने एक जटिल निर्देश सेट पेश किया जिसके लिए कम निष्पादन चरणों की आवश्यकता थी और एक घड़ी चक्र के भीतर कार्यों को पूरा कर सकता था।
इंजीनियरों ने ऐसे चिप्स भी डिजाइन किए हैं जो वर्सामॉड्यूल यूरोकार्ड (VME) पैरेलल बस का समर्थन करते हैं, जो वितरित कंप्यूटिंग को सक्षम बनाता है और कई नोड्स को समानांतर में डेटा प्रोसेस करने की अनुमति देता है। VME-संगत चिप्स उन्हें वास्तविक समय नियंत्रण के लिए उपयोग करने में भी सक्षम बनाते हैं।
टीम ने यूनिक्स का अपना संस्करण लिखा और औद्योगिक स्वचालन और इसी तरह के अनुप्रयोगों के साथ संगतता सुनिश्चित करने के लिए इसे वास्तविक समय की क्षमताएँ दीं। बेल लैब्स के इंजीनियरों ने डोमिनो लॉजिक का भी आविष्कार किया, जिसने जटिल लॉजिक गेट्स में देरी को कम करके प्रसंस्करण की गति को बढ़ाया।
बेलमैक-32 मॉड्यूल के साथ अतिरिक्त परीक्षण और सत्यापन तकनीकें विकसित की गईं और पेश की गईं, जो जेन-ह्सुन हुआंग के नेतृत्व में एक जटिल बहु-चिप सत्यापन और परीक्षण परियोजना थी जिसने जटिल चिप निर्माण में शून्य या लगभग शून्य दोष प्राप्त किए। यह बहुत बड़े पैमाने पर एकीकृत सर्किट (वीएलएसआई) परीक्षण की दुनिया में पहली बार था। बेल लैब्स के इंजीनियरों ने एक व्यवस्थित योजना विकसित की, अपने सहयोगियों के काम की बार-बार जाँच की, और अंततः कई चिप परिवारों में सहज सहयोग हासिल किया, जिसका समापन एक पूर्ण माइक्रोकंप्यूटर सिस्टम में हुआ।
इसके बाद सबसे चुनौतीपूर्ण भाग आता है: चिप का वास्तविक निर्माण।
"उस समय, लेआउट, परीक्षण और उच्च-उपज वाली विनिर्माण प्रौद्योगिकियाँ बहुत दुर्लभ थीं," कांग याद करते हैं, जो बाद में कोरिया एडवांस्ड इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी (KAIST) के अध्यक्ष और IEEE के फेलो बन गए। उन्होंने नोट किया कि पूर्ण-चिप सत्यापन के लिए CAD उपकरणों की कमी ने टीम को बड़े आकार के कैलकॉम्प ड्रॉइंग प्रिंट करने के लिए मजबूर किया। ये योजनाबद्ध दिखाते हैं कि वांछित आउटपुट देने के लिए ट्रांजिस्टर, तार और इंटरकनेक्ट को चिप के भीतर कैसे व्यवस्थित किया जाना चाहिए। टीम ने उन्हें टेप के साथ फर्श पर इकट्ठा किया, जिससे एक तरफ 6 मीटर से अधिक का एक विशाल वर्गाकार चित्र बना। कांग और उनके सहयोगियों ने प्रत्येक सर्किट को रंगीन पेंसिलों से हाथ से बनाया, टूटे हुए कनेक्शन और ओवरलैपिंग या अनुचित तरीके से संभाले गए इंटरकनेक्ट की तलाश की।
एक बार जब भौतिक डिजाइन पूरा हो गया, तो टीम को एक और चुनौती का सामना करना पड़ा: विनिर्माण। चिप्स का उत्पादन पेनसिल्वेनिया के एलेनटाउन में वेस्टर्न इलेक्ट्रिक प्लांट में किया गया था, लेकिन कांग याद करते हैं कि उपज दर (वेफर पर चिप्स का प्रतिशत जो प्रदर्शन और गुणवत्ता मानकों को पूरा करता है) बहुत कम थी।
इस समस्या का समाधान करने के लिए, कांग और उनके सहकर्मी प्रतिदिन न्यू जर्सी से संयंत्र में आते थे, अपनी आस्तीन चढ़ाते थे और जो भी आवश्यक होता था, वह करते थे, जिसमें फर्श साफ करना और परीक्षण उपकरणों का अंशांकन करना शामिल था, ताकि सौहार्दपूर्ण वातावरण बनाया जा सके और सभी को यह विश्वास दिलाया जा सके कि संयंत्र द्वारा अब तक निर्मित किया गया सबसे जटिल उत्पाद वास्तव में यहीं बनाया जा सकता है।
कांग ने कहा, "टीम निर्माण की प्रक्रिया सुचारू रूप से चली।" "कुछ महीनों के बाद, वेस्टर्न इलेक्ट्रिक मांग से अधिक मात्रा में उच्च गुणवत्ता वाले चिप्स का उत्पादन करने में सक्षम हो गया।"
बेलमैक-32 का पहला संस्करण 1980 में जारी किया गया था, लेकिन यह उम्मीदों पर खरा नहीं उतरा। इसकी प्रदर्शन लक्ष्य आवृत्ति केवल 2 मेगाहर्ट्ज थी, न कि 4 मेगाहर्ट्ज। इंजीनियरों ने पाया कि उस समय वे जिस अत्याधुनिक टेकेडा रिकेन परीक्षण उपकरण का उपयोग कर रहे थे, उसमें खामियाँ थीं, जिसमें जांच और परीक्षण हेड के बीच संचरण लाइन प्रभाव के कारण गलत माप हो रहे थे। उन्होंने माप त्रुटियों को ठीक करने के लिए एक सुधार तालिका विकसित करने के लिए टेकेडा रिकेन टीम के साथ काम किया।
दूसरी पीढ़ी के बेलमैक चिप्स की क्लॉक स्पीड 6.2 मेगाहर्ट्ज से ज़्यादा थी, कभी-कभी 9 मेगाहर्ट्ज तक भी। उस समय इसे काफी तेज़ माना जाता था। 16-बिट इंटेल 8088 प्रोसेसर जिसे आईबीएम ने 1981 में अपने पहले पीसी में रिलीज़ किया था, उसकी क्लॉक स्पीड सिर्फ़ 4.77 मेगाहर्ट्ज थी।
बेलमैक-32 क्यों विफल हुआ?'मुख्यधारा में आना
अपने वादे के बावजूद, बेलमैक-32 तकनीक को व्यापक व्यावसायिक स्वीकृति नहीं मिली। कॉन्ड्रे के अनुसार, एटीएंडटी ने 1980 के दशक के अंत में उपकरण निर्माता एनसीआर पर विचार करना शुरू किया और बाद में अधिग्रहण की ओर रुख किया, जिसका मतलब था कि कंपनी ने अलग-अलग चिप उत्पाद लाइनों का समर्थन करना चुना। तब तक, बेलमैक-32 का प्रभाव बढ़ना शुरू हो गया था।
कोंड्री ने कहा, "बेलमैक-32 से पहले, एनएमओएस बाज़ार पर हावी था।" "लेकिन सीएमओएस ने परिदृश्य बदल दिया क्योंकि यह फ़ैब में इसे लागू करने का अधिक कुशल तरीका साबित हुआ।"
समय के साथ, इस अहसास ने सेमीकंडक्टर उद्योग को नया आकार दिया। CMOS आधुनिक माइक्रोप्रोसेसरों का आधार बन गया, जिसने डेस्कटॉप कंप्यूटर और स्मार्टफोन जैसे उपकरणों में डिजिटल क्रांति को बढ़ावा दिया।
बेल लैब्स का साहसिक प्रयोग - जिसमें एक अप्रमाणित विनिर्माण प्रक्रिया का उपयोग किया गया तथा चिप आर्किटेक्चर की एक पूरी पीढ़ी को शामिल किया गया - प्रौद्योगिकी के इतिहास में एक मील का पत्थर था।
जैसा कि प्रोफेसर कांग कहते हैं: "हम जो संभव था, उसमें सबसे आगे थे। हम सिर्फ़ मौजूदा रास्ते पर नहीं चल रहे थे, हम एक नई राह बना रहे थे।" प्रोफेसर हुआंग, जो बाद में सिंगापुर इंस्टीट्यूट ऑफ माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स के डिप्टी डायरेक्टर बने और IEEE फेलो भी हैं, कहते हैं: "इसमें न केवल चिप आर्किटेक्चर और डिज़ाइन शामिल था, बल्कि बड़े पैमाने पर चिप सत्यापन भी शामिल था - CAD का उपयोग करके लेकिन आज के डिजिटल सिमुलेशन टूल या ब्रेडबोर्ड (सर्किट घटकों को स्थायी रूप से एक साथ जोड़ने से पहले चिप्स का उपयोग करके इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम के सर्किट डिज़ाइन की जाँच करने का एक मानक तरीका) के बिना।"
कोंड्री, कांग और हुआंग उस समय को याद करते हैं और एटीएंडटी के उन कर्मचारियों की कुशलता और समर्पण की प्रशंसा करते हैं जिनके प्रयासों से बेलमैक-32 चिप परिवार का निर्माण संभव हो सका।
पोस्ट करने का समय: मई-19-2025