1971年1月,Intel公司制成微處理器4004,馬西安·霍夫產生了將CPU集成在一塊芯片上的靈感,邏輯結構專家斯坦利·麥卓爾和芯片設計專家福德利克·費根共同組成的研制小組完成了第一塊芯片,11月15日,向世界公布。1974年,8008芯片實現了數以百萬計的銷售,引發了微型計算機的熱潮。
中國的科學家與此同時,也開始了集成電路的的利用與發展,直到中興事件又引發了華為和聯想誰更早應用了芯片的爭論。為此,將一些集成電路和計算機的歷史歸納如下:
哈軍工機載計算機
康繼昌先生在六十年代和七十年代就承擔了“機載計算機項目”,他將114機用集成電路改造成“航空發動機試車臺數據處理機”和“小型集成電路計算機”,于1978年獲得兩項全國科學大會獎。他主持研制的“622小型通用計算機”
和“626FFT實時信號處理機”,均獲部級科技成果獎。
西北工業大學康繼昌教授
1973年系列計算機
集成電路芯片的大規模應用是由中國研發“系列機”開始的,清華大學王爾乾教授擔任器件研制組組長,他提出并制定了“兩機”器件使用集成電路的技術躍進的“合理跨度”。從開始電路設計經測試、老化、篩選,到器件交付,只有八個月時間。位于北京龍潭湖附近的北京半導體器件二廠承擔了DJS-130和DJS-140兩臺樣機全部集成電路的研制、生產任務。北京、上海、云南、天津、蘇州和錦州等地生產的系列機,全部采用國產中、小規模集成電路。DJS-130機采用小規模集成電路12種:DJS-140機采用中規模集成電路14種。DJS-130研制成功后,很快在北京、南京等8個城市的計算機廠投產。這些計算機專業廠家帶動了周邊配套的元器件廠、半導體廠、外部設備廠、磁芯板廠、電視機廠、做機箱結構件的鋁型材廠,形成產業鏈。DJS-130機設計工作于1973年6月開始,樣機在北京計算機三廠加工組裝,在清華大學分調與總調,1974年8月試制成功,通過鑒定。DJS-140機1975年開始設計,難度也更大,1979年10月通過四機部鑒定。DJS-142機有一個重大變化,動態半導體集成電路存儲器研制成功,取代“磁芯存儲器”,主機的速度加快二至三倍,平均無故障時間幾百小時,甚至上千小時。
筆者看望王爾乾教授
四機部微型計算機
1974年,四機部啟動了微機聯合設計,由安徽無線電廠負責整機設計,清華大學電子系負責集成電路研制。十多人的聯合設計組在合肥開始工作,得出結論,國內的研究水平和裝備,不具備實現類似微處理器的條件。設計組沒有退路,選擇了化整為零的技術路徑,將處理器芯片分解為15種31塊,這些中小規模的集成電路與當時清華自控系半導體車間的工藝水平相當。清華多系協作研制成功所需的全部芯片,負責15種40片一整套中小規模集成電路研制的為朱家維、程瑜榮等。1976年底研制出集成電路、鍵盤、軟磁盤驅動器、軟件等全部國產化器件的微型計算機,1977年4月23日通過鑒定,四機部命名為DJS-050,合肥成為“中國微機搖籃”。
當年的項目負責人程錦松帶著孩子在省無線電廠門口留影
計算機工業管理局組成南北兩個設計組,北方組以中科院半導體所為主,湘潭半導體廠、湖北電子所參加;南方組以成都電訊工程學院、遼河實驗研究所、四川固體電路研究所為主,五個月時間提出了DJS-060微型機所用電路的初步設計方案。
1977年10月23日至11月13日,四機部在湘潭召開了060系列微型機集成電路集中設計及軟件工作會議,80多人出席,確定了分片CPU與單片CPU并舉的試制辦法,會議在理論、技術、文本、分工和決策上都有收獲。1978年3月9日至23日,在合肥召開了050系列微型機集成電路集中設計與軟件工作會議,150多人出席。承擔電路分析工作的華東工程學院、南京大學、南京無線電技術研究所、江蘇無線電廠等的蔡永昭、屠慶祥、周根林等做了講解。四機部的方針是立足國內器件,研制DJS-050系列的五個機型和DJS-060系列的四個機型。如DJS-061微機CPU由七種十一片電路組成,得名為分片式微機。至1979年累計生產幾十臺投入應用,而同期中央與地方單位用戶自行進口微機上千臺,廣泛應用帶來更多的需求。
微機國產化和大量引進的壓力
1980年,電子工業開始進口關鍵部件,與國產元器件混裝,生產出百余臺微機,而當年用戶單位自行進口微機達幾千臺,國產化與混裝的微機都無法在市場上生存。國產小型機受到更大壓力,用戶從十四個國家,五十多個廠商進口了大、中、小型計算機七百多臺。”計算機工業對國際形勢認識不足,缺乏應變戰略,沒有及時將科研與生產主力轉到發展微機上來。也有人認為,發展集成電路也不是四機部自身能夠決策的,至少經費缺口甚大。
1981年9月,計算機總局召開座談會,決定轉變為積極引進國外先進技術,進口配套器材,希望計算機工業成為組裝、生產、應用微機的主力。
1986年6月,36個省市,19個行業精選1586個微機應用項目在北京展覽。中國長城計算機集團公司很快從年產萬臺、5萬臺長城微機,突破10萬臺。1989年聯想微機板卡投產,1995年聯想惠陽板卡基地成為亞洲之首。1995年底,聯想微機板卡累計銷售1763.6萬套。
王選提出的需要與矛盾
王選先生也是早期使用芯片的科學家,他認為”需要”和”矛盾”正好促使新方法的產生,逐段形成點陣,逐段緩沖,四路平行輸出等方案就是被逼出來的,這些困難找到了解決辦法后,才1976年夏決定跳過二代機、三代機,直接研制第四代激光照排系統。由于起步早,18年來在針對激光逐線掃描輸出的字形發生器和控制器方面堅持不懈地創新,從小規模集成電路,雙極型微機,專用芯片,一直發展到最新的方正93專用協處理器芯片,從而使系統不斷保持領先水平。
王選從1984年2月就開始構思Ⅳ型機照排控制器TC86。1984年16位的雙極型微機Am29116已經宣布,與此同時,5000門以下的門陣列芯片開始推廣。王選利用上述先進技術,設計,WA、WI兩塊門陣列芯片,和一片Am29116,一片Am2910,相結合。組成了Ⅳ型機的激光照排控制器。
1985年4月,王選完成了芯片設計,5月通過香港拿到英國Ferranti公司制作芯片,6月與呂之敏設計完成整個TC86的邏輯圖,1986年5月拿到樣片,調試證明芯片研制一次成功。
王選先生1990年3月在中國紀協作報告
1988年,聯想開始研發ASIC芯片,5個產品獲得很好的效益;1994年否決了計劃成立的聯海ASIC設計中心。
1991年,華為ASIC設計中心成立,開始自主設計芯片。
【本文原載微信公眾號“計算機六十年”】
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