之前读过曹天元的《上帝掷骰子吗？量子物理史话》，书里讲的是 20 世纪初到三四十年代，量子物理从无到有的故事——普朗克、爱因斯坦、玻尔、海森堡、薛定谔等巨匠在理论迷雾中试探前行，至今回想仍让人心潮澎湃。

这次读《芯片简史》，顿感“故事”都连上了！从 1940 年代起，又一个辉煌的三十年：晶体管问世、集成电路出现、微处理器诞生… 

书里让我印象最深的是那一批推动半导体革命的人——肖克利、诺伊斯、巴丁、布拉顿、摩尔、法金、霍夫……还有早已熟悉的图灵、冯·诺伊曼、香农。以前只知道“摩尔定律”，却不知道摩尔本人就是“仙童八叛逆”之一，还与诺伊斯一起创立了英特尔；而仙童半导体公司比印象中更厉害，这里堪称是硅谷的“黄埔军校”，从这里走出的工程师后来几乎撑起了整个产业。

我一直做软件相关的工作，对操作系统之下的硬件世界了解有限，像隔着雾看山。这本书以硬件从无到有的视角，帮我把零散的知识串起来，也看到每个硬件的出现都伴随着艰辛，有欢呼、有遗憾，更有争分夺秒的激烈竞争，无形中对技术演进多了一份敬畏之心。

如果我有一个书架，会把它放在上面，等过几年再翻一翻。

（第一颗 CPU，Intel 4004）

摘抄

• 1952 年 4 月，贝尔实验室召开了第二次研讨会，26 家美国公司和 14 家外国公司的代表参加了为期9天的研讨、参观和制作演示。这些公司包括 IBM、通用电气、飞利浦、西门子、索尼、德州仪器以及一些小公司，如斯普拉格电气公司（Sprague Electric）和中心实验室（Central Lab）。每家公司都收到了一本 792 页的《晶体管：特性与应用参考资料》，大家戏称它为价值 “25 000美元的书”。
• 蒂尔最后说，大厅后面有他的论文的复印件，大家可以自取。听众立马抢着离开座位去取论文，在一片嘈杂声中，雷神公司（Raytheon）的一位代表在走廊里拿起电话大声叫道：“德州仪器公司做出了硅晶体管！”
• 信件几经辗转，最后到达了投资人阿瑟·洛克（Arthur Rock）手上。他读完信后，被其中的一点打动了，那就是诺贝尔物理学奖得主肖克利选择了他们这件事本身，足以说明这个团队值得投资。
• 接下来，洛克火速地赶回纽约，寻觅合适的投资公司。但大部分公司都婉拒了，只有一家仙童摄影器材公司的老板谢尔曼·费尔柴尔德（Sherman Fairchild）表现出浓厚的兴趣。费尔柴尔德的父亲曾是IBM公司最大的个人股东，后来把股票转移给了儿子。费尔柴尔德充满活力，很有想象力，对半导体器件很感兴趣。之前他的公司调研了制造半导体元件的可能性，但一直找不到合适的团队，而此时诺伊斯一行 8 个人正好找上门来，于是他们一拍即合。
• 在洛克的协调下，仙童摄影器材公司派人来到加州。最后达成的协议规定，公司划分成 1325 股，8位联合创始人每人只需缴纳 500 美元就可以获得 100 股原始股，洛克所属的海登斯通公司占有 225股，剩下的 300 股用于今后招揽人才。仙童摄影器材公司在 18 个月内投资 138 万美元，成立名为“仙童半导体公司” 的子公司。在仙童半导体公司连续三年的利润超过 30 万美元之前，母公司仙童摄影器材公司有权以 300 万美元的价格在任何时候收购它。“这是一个让双方都满意的协议。” 其中一位创始人说。
• 肖克利在贝尔实验室的同事查尔斯·汤斯（Charles Townes）后来对摩尔说：“肖克利太聪明了，他明白所有的事情，除了人。”
• 就这样，在这短短的一年时间里，基尔比首先提出并实现了单片集成技术，而诺伊斯首先提出并实现了互连技术，莱霍韦茨则首先提出了电气隔离技术，这三项技术组合起来，成为集成电路技术的基石。
• 每次听到自己被称作科学家时，基尔比总说自己是一名工程师，是在尝试解决实际问题。在诺贝尔奖领奖礼的演讲中，基尔比展示了自己手工做出的第一颗带着飞线的芯片的照片，并说道：“如果我知道这个电路将来会帮我赢得诺贝尔奖，我会多花些时间好好装点一下。”
• 摩尔曾说：“仙童半导体公司的可贵之处在于它的组织上是不成熟的。类似的想法也会出现在其他更‘成熟’的大公司，但是一定会被认为在经济上不值得而被否决掉。”
• 那时萨支唐跟巴丁重新取得了联系，开始兼职去伊利诺伊大学教授晶体管课程，他经常往返于加州和伊利诺伊州之间，几个星期才回一趟公司。这让万拉斯更加不受约束，创造力得以充分施展。
• 万拉斯刚刚加入仙童半导体公司才几个月，就和萨支唐一起提出了一种新的电路，把一个PMOS场效晶体管和一个 NMOS 场效晶体管组合起来，两者互补形成一个CMOS场效晶体管开关。
• 接着，主持人抛出了一个犀利的问题：“在这50年中，戈登·摩尔从摩尔定律中学到的最大教训是什么？“， “哦，这个问题挺难回答的。”摩尔沉思了一两秒钟后说道，“对我来说，最大的教训就是：既然已经做出了一个这么准的预测，那么我最好避免再做出第二个预测。”观众席中顿时爆发出一阵笑声。
• 与其说摩尔定律是一个定律，不如说是一种信仰。正是这种“不待证明而相信”的信仰，推动着摩尔定律不断获得验证。摩尔定律展示的不是永恒不变的物理定律，而是人的想象力和创造力在不同阶段所能达到的极限。
• 开关也能做计算？不能，但是开关很适合表达逻辑关系。例如，两个开关可以组成“与”“或”等逻辑。我们只要采用二进制，就能把代数计算转化为逻辑计算，从而用开关来实现代数计算。
• 1948 年，香农在贝尔实验室工作时发现了一种更加小巧、快速的开关。当年上半年的一天，香农拐进了肖克利小组的实验室，他灰色的眼眸立刻被一个只有三根导线的小玩意儿给吸引了。“这是一个固态放大器。”肖克利解释说，那时晶体管还没有正式对外发布。
• 彼时，仙童半导体公司已经有一大波人出走创业。公司几乎每周都有人跳槽出去创业。这种出走创业模式已蔚然成风，以至于仙童半导体公司成了硅谷培养半导体人才的摇篮，从仙童半导体公司出走的员工总共创立了400多家公司，它们大多坐落于硅谷，被称为 “小仙童们”。
• 诺伊斯和摩尔开始张罗新公司，他们想仿照硅谷的先驱惠普公司，将创始人的姓氏首字母组成新公司的名字“MN”（Moore Noyce）。但它读起来像是“More Noise”（更多噪声），这对电路来说无疑是个灾难。不久，一个简洁的名字英特尔（Intel）脱颖而出，它是三年前摩尔提出摩尔定律的文章最初的名字“集成电子学”（Integrated Electronics）的缩写。
• 于是，霍夫大刀阔斧地精简了整体系统的架构，只保留了4颗芯片。这 4 颗芯片分别是 4001（ROM）、4002（RAM）、4003（寄存器）和4004（CPU）。它们的数据总线是4位的，因此以4开头，名为“4000系列”。这些芯片构成了“冯·诺伊曼结构”，前 3 颗组成了存储系统，而4004构成了最关键的计算单元和控制系统。这样一来，英特尔公司承担的整体设计任务就大大减轻了。
• 诺伊斯后来把英特尔公司的策略归结为：“我无法实现你的要求，所以我想出了一种更简单的方法来绕过它。这就是可编程芯片想法的起源，也正是微处理器芯片想法的精华：完成电路设计，赋予它可编程的能力。这样你就可以有很多不同的应用。”
• 终于，比吉康公司接受了霍夫的新架构。此后，嶋正利回日本继续完善新架构，他们要求英特尔公司在未来的几个月内完成所有的芯片设计。
• 然而，英特尔公司的开发承诺却落空了，它卡在了具体的电路设计上。霍夫只熟悉处理器架构和指令集，并不懂逻辑电路设计，而且他还接到了新任务，为CTC公司设计8位处理器架构。于是他把“4000系列”芯片的设计任务转交给了MOS场效晶体管研究部的莱斯利·沃达斯。
• 然而，沃达斯同样不懂电路设计，他需要招聘一位既懂芯片架构，又懂电路设计，最好还懂MOS场效晶体管的工程师。但是集这些素质于一身的工程师凤毛麟角，要在短时间内找到无异于大海捞针。
• 不得已，沃达斯想到了在仙童半导体公司的前同事法金，他是完成这项挑战的不二人选：既懂计算机架构，又有计算芯片设计经验，还懂最先进的硅栅MOS场效晶体管工艺。
• 法金将 4004 放在一台显微镜下面仔细观察，竟发现有整整一层材料没有添加到芯片上，难怪芯片不工作。原来，是技术人员在制造芯片时遗漏了其中一层。法金距离成功如此之近，又是如此失望。直到1971年1月下旬寒冷的一天，法金再一次收到了新的4004样片。他小心翼翼地拿起装着样片的盒子，就好像捧着自己的孩子，把它们轻轻地安放到测试平台上。当他把芯片连接到测试仪器上时，他感到自己的手指在微微颤抖。法金测试了第一个点，波形正常！又测试了几个点，波形正常，并且完全符合预期。他简直不敢相信，在这颗小小的芯片上，一切都按照预期的结果显示在他面前，速度比他19岁时用锗晶体管搭建的计算机还快10倍，而功耗只有0.75瓦，仅仅是锗晶体管计算机的1/1 000，这真是工程技术上的奇迹。
• 凌晨4点，法金完成所有的测试，拖着疲惫的身子回到家中。妻子已经入睡了，但瞬间被惊醒，她在朦胧中看到了丈夫，问道：“芯片怎么样了？”，“成功了！”法金激动地喊道，和妻子相拥在一起，欣喜若狂的情绪包围着他们，将法金身上的寒气一扫而空。这时他们才意识到，他们见证了一个历史性事件——世界上第一颗CPU芯片诞生了。
• 接下来，英特尔公司将样片寄往比吉康公司，嶋正利把它装到一台内置纸带打印机的计算器上。他在键盘上敲下了一个加法算式，屏住呼吸，只听纸带打印机在一阵振动后输出了结果。嶋正利内心非常激动，这是4004芯片的第一个成功应用。然而，英特尔公司却没有人对此欢呼庆祝。公司内部对是否大规模销售这颗 CPU 芯片产生了严重分歧。