13 英特尔的革命

玛吉·史康宁（Marge Scandling），《创始人中的两位离开仙童，组建自己的电子公司》（2 of Founders Leave Fairchild; Form Own Electronics Firm），《帕洛阿尔托时报》（Palo Alto Times），1968年8月2日。 1968年似乎是一个革命性的时刻。从柏林到伯克利，激进分子和左翼分子都准备摧毁既定秩序。北越的新春攻势考验了美国军事力量的极限。也正是在这一年的某一天，《帕洛阿尔托时报》（Palo Alto Times）在第6页报道了当年最具革命性的事件：“创始人离开仙童，成立自己的电子公司。”

罗伯特·诺伊斯和戈登·摩尔的叛离看起来不像加利福尼亚州东湾的抗议活动，伯克利的学生和黑豹组织（Black Panthers）策划了暴力起义，并梦想废除资本主义。在仙童，诺伊斯和摩尔对他们没有股票期权感到不满，并厌倦了纽约总部公司的干预。他们的梦想不是摧毁既定的秩序，而是重塑它。

诺伊斯和摩尔十年前离开肖克利的初创公司，现在放弃仙童，成立英特尔——集成电子公司（Integrated Electronics）。在他们看来，晶体管将成为有史以来最便宜的产品，全世界将消耗数万亿的晶体管。人类将被半导体赋予力量，并从根本上依赖半导体。当世界与美国相连时，美国自己也在改变。工业时代即将结束，芯片技术将重塑世界经济。像帕洛阿尔托和山景城这样的加利福尼亚州小城镇已经准备好成为新的全球力量中心。

卢西恩·V.奥莱塔（Lucien V. Auletta）、赫伯特·J.霍斯特（Herbert J. Hallstead）和丹尼斯·J.沙利文（Denis J. Sullivan），《铁氧体磁芯平面和阵列：IBM的制造进化》（Ferrite Core Planes and Arrays: IBM's Manufacturing Evolution），《IEEE磁学汇刊》（IEEE Transactions on Magnetics），第5卷，第4期，1969年12月。约翰·马科夫（John Markoff），《IBM的罗伯特·H.丹纳德和改变世界的芯片》（IBM's Robert H. Dennard and the Chip That Changed the World），IBM，2019年11月7日，https://www.ibm.com/blogs/think/2019/11/ibms-robert-h-dennardand-the-chip-that-changed-the-world/。 英特尔成立两年后，推出了第一款产品——一种叫作DRAM的芯片。在20世纪70年代之前，计算机“记忆”数据不使用硅芯片，而是使用一种称为磁芯的元件。磁芯是一种由金属丝网串在一起的微小磁环矩阵。当一个环被磁化时，它为计算机存储1，而一个非磁化的环是0。将环串在一起的电线矩阵可以打开和关闭每个环的磁性，并可以“读取”给定的环是1还是0。但记忆1和0的需求正在爆炸式增长，电线和磁环不能做得再小了。用手工将它们编织在一起的装配工发现，更小的磁环不可能规模生产。随着计算机内存需求的激增，磁芯无法跟上时代。

20世纪60年代，IBM的罗伯特·丹纳德（Robert Dennard）这样的工程师开始设想采用集成电路，它可以比小磁环更有效地“记忆”数据。丹纳德有一头长长的黑发，从耳朵下面垂下来，并以与地面平行的直角向外突出，这让他看起来像一个古怪的天才。他提出，将一个微型晶体管与一个电容器耦合起来。电容器是一种电荷存储器件，电容在充电时表示1，不充电时表示0。但随着时间的推移，电容器会泄漏，所以丹纳德设想通过晶体管反复给电容器充电。因此，该芯片被称为动态（由于重复充电）随机存取存储器或DRAM。这种结构构成了迄今为止计算机存储器的核心。

DRAM芯片的工作原理就像旧的磁芯存储器，借助电荷存储1和0。但是，DRAM电路没有依靠导线和环，而是制作在硅上。它们不需要手工编织，所以故障率低，而且可以做得更小。诺伊斯和摩尔打赌，他们的新公司英特尔可以利用丹纳德的洞察力，并将他的洞察力放在比磁芯密度更高的芯片上。我们只要看一眼摩尔定律的图表就知道，只要硅谷能够不断缩小晶体管，DRAM芯片就能征服计算机存储器业务。

英特尔计划主宰DRAM芯片业务。存储芯片不需要专用化，同样的设计可以用于许多不同类型的设备。这使得存储芯片的大规模生产成为可能。相比之下，负责“计算”的另一种主要类型的逻辑芯片需要专门设计，因为每个计算问题都不同。例如，计算器的工作方式与导弹制导计算机不同，因此20世纪70年代之前，计算器一直使用不同类型的逻辑芯片。这种专用化提高了成本，因此英特尔决定将重点放在存储芯片上——大规模生产将产生规模经济。

但诺伊斯从来无法抗拒工程难题的诱惑。尽管他刚刚筹集了几百万美元，承诺他的新公司将生产存储芯片，但他很快就被说服增加一条产品线。1969年，一家名为布西科姆（Busicom）的日本计算器公司与诺伊斯联系，要求为其最新的计算器设计一套复杂的电路。手持式计算器是20世纪70年代的iPhone，功能强大，可以放在每个人的口袋里。这种产品使用了最先进的计算技术来降低价格。许多日本公司虽然制造了计算器，但经常依赖硅谷来设计和制造芯片。

艾玛·内曼（Emma Neiman），《斯坦福大学计算机科学，第一部分：过去和现在》（A Look at Stanford Computer Science，Part I: Past and Present），《斯坦福大学日报》（Stanford Daily），2015年4月15日。《马西安·E.霍夫访谈录》（Interview with Marcian E. Hof，Jr.，1995 March 03），1995年3月3日，斯坦福大学图书馆，1995年5月3日，https://exhibits.stanford.edu/silicongenesis/catalog/jj158jn5943。 诺伊斯请说话温和的工程师泰德·霍夫（Ted Hoff）来处理布西科姆的请求。霍夫在学习神经网络的生涯结束后，来到了英特尔。大多数英特尔员工是物理学家或化学家，他们专注于电子在芯片上的快速移动。与此不同，霍夫在计算机架构方面的背景，使他能够从受半导体驱动的系统角度来看待半导体。 布西科姆公司告诉霍夫，公司需要12个不同的芯片和24000个晶体管，所有这些芯片都是定制设计的。霍夫认为，对于像英特尔这样的小型初创公司来说，这听起来太复杂了。

罗伯特·诺伊斯和马西安·E.霍夫，《英特尔微处理器发展史》（A History of Microprocessor Development at Intel），《IEEE微处理机与微型计算机杂志》（IEEE Micro），第1卷，第1期，1981年2月。大卫·劳斯采访泰德·霍夫和斯坦·麦卓尔（Stan Mazor），美国计算机历史博物馆，2006年9月20日。《泰德·霍夫：微处理器及其以后的诞生》（Ted Hof: The Birth of the Microprocessor and Beyond），《斯坦福大学工程》（Stanford Engineering），2006年11月。 在考虑布西科姆的计算器时，霍夫意识到计算机面临着定制逻辑电路和定制软件之间的权衡。因为芯片制造是一项定制业务，需要为每个设备提供专门的电路，所以客户不会认真考虑软件。但英特尔在存储芯片方面的进步，以及存储芯片的功能将随着时间的推移呈指数级增强的前景，意味着计算机将很快拥有处理复杂软件所需的内存容量。霍夫打赌，设计一个标准化的逻辑芯片，再加上一个可用软件编程的功能强大的存储芯片，可以完成许多不同的计算，而且芯片价格很快就会变得更便宜。毕竟，霍夫知道没有人能制造出比英特尔更强大的存储芯片。

莎拉·法伦（Sarah Fallon），《第一台微处理器的秘密历史》（The Secret History of the First Microprocessor），《连线》（Wired），2020年12月23日。肯·希里夫（Ken Shirriff），《第一代微处理器的惊人故事》（The Surprising Story of the First Microprocessors），《IEEE综览》，2016年8月30日。 英特尔不是第一家考虑生产通用逻辑芯片的公司。一个国防承包商曾为F-14战斗机的计算机生产了一种与英特尔类似的芯片，该芯片的存在一直保密到20世纪90年代。英特尔推出了一款名为4004的芯片，并声称这是世界上第一款微处理器——正如该公司的广告宣传所说的“芯片上的微型可编程计算机”。该芯片可用于许多不同类型的设备，并在计算领域掀起一场革命。

莱斯利·柏林，《微芯片背后的人》，第205页。戈登·摩尔，《关于微处理器》（On Microprocessors），IEEE，1976年。罗斯·巴西特（Ross Bassett），《数字时代》（To the Digital Age），约翰·霍普金斯大学出版社，2002年，第281页。迈克尔·马隆，《英特尔三位一体》，第177-178页。吉恩·贝林斯基（Gene Bylinsky），《英特尔如何赢得内存芯片的赌注》（How Intel Won Its Bet on Memory Chips），《财富》（Fortune），1973年11月。莎拉·法伦，《第一台微处理器的秘密历史》。 1972年，诺伊斯在父母的50周年结婚纪念派对上打断了庆祝活动，举起一块硅片，向家人宣布：“这将改变世界。” 现在，通用逻辑芯片可以大规模生产了，计算机为自己的工业革命做好了准备，英特尔拥有世界上最先进的生产线。

采访卡弗·米德，2021年。 最了解大规模生产的计算能力将如何改变社会的人，是加州理工学院教授卡弗·米德。米德有着山羊胡子和锐利的眼神，看起来更像伯克利的哲学家，而不是电气工程师。在仙童成立后不久，他与摩尔建立了友谊。摩尔轻快地走进米德的加州理工学院办公室，拿出一只装满雷神（Raytheon）2N706晶体管的袜子，将其交给了米德，供他在电气工程课上使用。 摩尔很快聘请了米德担任顾问。多年来，这位加州理工学院的梦想家每周三都在硅谷的英特尔工厂度过。摩尔在1965年发表的著名文章中首次描绘了晶体管密度的指数级增长，而米德创造了“摩尔定律”一词来描述这一现象。

卡弗·米德，《计算机：把力量放在它应有的地方》（Computers That Put the Power Where It Belongs），《工程与科学》（Engineering and Science），第36卷，第4期，1972年2月。 1972年，米德预言：“未来十年，我们社会的每一个方面都将在一定程度上实现自动化。”随着这些硅芯片的普及和降价，他设想“在我们的电话、洗衣机或汽车内部，都会有一台微型计算机”。米德计算道：“在过去的200年里，我们的生产能力和运输能力提高了100倍。但在过去的20年中，我们处理和检索信息的速度增加了100万到1000万倍。”数据处理的革命性爆炸时刻即将到来。米德指出：“我们耳朵里会冒出电脑的力量。”

吉恩·贝林斯基，《英特尔如何赢得在内存芯片上的赌注》（How Intel Won Its Bet on Memory Chips）。 米德预言的革命将带来深远的社会和政治影响。在这个新的世界中，影响力将集中到那些能够产生计算能力并用软件操纵它的人身上。硅谷的半导体工程师拥有专业知识、网络和股票期权，他们能够制定让其他人都必须遵守的未来规则。工业社会正在让位给数字世界，在遍布整个社会的大量硅片上存储和处理1和0。科技大亨的时代即将到来。米德宣称：“社会的命运将悬而未决。催化剂是微电子技术，及其把越来越多的部件放进越来越小的空间的能力。”行业局外人只能模糊地看到世界正在发生怎样的变化，但英特尔的领导者知道，如果他们成功地大幅扩大计算能力的可用性，世界就会发生根本性的变化。1973年，摩尔宣称：“我们真的是当今世界的‘革命者’，不再是几年前破坏学校的那些留着长发和胡须的孩子。”