Представьте: 1957 год, Калифорния. Восемь молодых физиков сидят и обсуждают как уволиться от своего босса. Некоторым нет и тридцати.

Большинство только что закончили лучшие университеты страны. И все они работают на человека, которого считают гением — новоиспечённого нобелевского лауреата Уильяма Шокли.
Скоро для них начнётся новая жизнь, а цивилизация откроет новую страницу своей истории.
Вы слушаете заключительный эпизод 6-го сезона подкаста До нас дошло. Мы делаем ено вместе с командой исследований и разработки R&D яндекс инфрастракча.
Рнд занимается созданием серверных платформ под разные сокеты и решения: Intel и AMD, вычисления, хранение данных, публичное облако, машинное обучение.
Также инженеры разрабатывают стойки для их размещения, системы управления электропитанием и вентиляцией,
Продумывать приходится всё, от материнской платы и правильного расположения на ней процессоров, памяти, дисков, до пластиковых кожухов, которые направляют воздух внутри сервера от входа к выходу так, чтобы он аккуратно забирал тепло сначала с самых чувствительных к температуре элементов, а потом с менее и нигде не смешивался.
Собственная разработка серверных платформ и стоек совместно с технологией фрикулинга позволяют создавать самые энергоэффективные дата центры в России.
А внутренняя техническая экспертиза позволяет делать сложный ремонт прямо в датацентрах
В 6-м сезоне я уже рассказал вам эту историю, как Брадин и Браттейн изобрели транзистор и шли прямком к нобелевской премии. Уильям Шокли — руководитель этой группы с досады от того, что не поучаствовал в этом и ему не светит нобелевка, развил изначальную идею и создал рабочий биполярный переходной транзистор, запрыгнув в последний вагон и тоже став лауреатом премии 1956-го года в составе этой троицы.
Его амбиции выходили далеко за пределы науки — он переехал к больной маме в Калифорнию и основал Шокли Семикондакторс лаборатори — одну из компаний, нацеленную на коммерческео производство транзисторов.
Он нанял лучших физиков и инженеров США и.. Очень скоро распрощался и с ними, и со своими амбициями, и с компанией, и со своей репутацией.
Шокли был неоспоримым гением, но вот кем он не был — так это хорошим руководителем и лидером.
Он проверял своих сотрудников на детекторе лжи. Публично разбирал людей на собраниях. Атмосфера в офисе была такой, что люди боялись лишний раз открыть рот. А ещё всё время менял направление развития компании.
И вот образовалась группа из 8 физиков, которые навострили лыжи от этого тирана. неформальный лидером был физик Роберт Нойс — его имя мы ещё не раз сегодня услышим — , обаятельный, спокойный, из тех людей которым все инстинктивно доверяют.
Второе имя, которое вы не могли не слышать — Гордон Мур — он химик.
Другие 6 человек: Джулиус Бланк, Виктор Гринич, Юджин Клейнер, Жан Эрни, Джей Ласт, Шелдон Робертс — физики и инженеры. Каждый — звезда в своей области.
Летом 1957 года они решают действовать. Юджин Клейнер пишет письмо в нью-йоркский банк Hayden Stone — ищет инвестора который поможет основать новую компанию. Письмо попадает к молодому банкиру Артуру Року.
Рок — 31 год, сын эмигрантов из России, вырос в бедной семье в Рочестере. Умный, осторожный, умеет слушать. Он читает письмо и понимает: это что-то особенное. Берёт билет на самолёт и летит в Калифорнию.
И дальше события развиваются стремеительно
Они встречаются в маленьком ресторане. Восемь физиков объясняют Року что хотят делать. Он слушает. Потом достаёт салфетку — и предлагает: подпишитесь все восемь, что готовы работать вместе. Это будет сигнал инвестору что команда серьёзная.
Все восемь подписывают.
Рок возвращается в Нью-Йорк и идёт к Шерману Фэрчайлду — богатому наследнику и любителю технологий. У него есть своя компания Фэрчайлд Кэмера приносящая ему достаточно денег, которые он и выделяет молодым бизнесменам. Так появляется Fairchild Semiconductor.
Это поворотный момент для воьсмёрки, для Шермана Фэйрчайлда и для самого Рока тоже . Он понял что умеет находить гениальных людей и соединять их с деньгами. Потом он проделает то же самое с Нойсом и Муром когда те уйдут основывать Intel. Артур Рок станет одним из первых венчурных капиталистов в истории — человеком который изобрёл саму профессию.
Шокли был в ярости! Но рабовладение уже отменили поэтому всё, что он мог сделать — назвать их предателями. Это имя прилипло — «предательская восьмёрка».
Это один из самых известных ранних случаев технологического spin-off в Кремниевой долине
Идеологии стартапов, основанных «предателями» тогда ещё не существовало.
Так, Шокли заложил первый камень в кремниевую долину. Потому что в Пало-Альто жила его больная мам.
Восьмёрка основала в ней первый стартап — фйэрчайлд семикоднакторс
А Артур Рок стал одним из пионеров венчурного капитала, вложившись в фэйрчайлд, а затем Интел и Эппл.
И именно здесь начинается история первого микрочипа.
На самом деле нет.
Что было на тот момент?
Цивилизация только научилась производить транзисторы — не особо массово, не особо качественно.
Транзистор всё ещё рассматривается в основном как усилитель, то есть замена вакуумным лампам. Примером может служить Сони, которая купила лицензию на производство транзисторов и в том же 57-м запустиал и легендарный TR-63 радиоприёмник на транзисторах — компактный, мобильный, долгоживущий от батарейки.

Однако уже появляются первые приборы, использующие транзисторы как логические вентили — то есть как часть вычислительной цифровой техники — И/ИЛИ/НЕ.
Но незадача в том, что чтобы собрать что-то полезное, транзисторов нужны сотни, а ещё конденсаторы, резисторы и.. Провода их соединяющие.
В 1957-м году, то есть На момент появления фейрчайлд, каждый компонент производился по отдельности и далее всё это собиралось на текстолите.
Крупное, неудобное, дорогое и не повторяемое. Но это мы сейчас так думаем. А тогда ничего другого не было. А то, что было – решало задачи оборонки, промышленности, авиации, космических технологий.
Нарождающийся фэйрчайлд семикондакторс тоже собирался просто вывести производство транзисторов на промышленный уровень.

Однако на арене цифровой техники в этот момент была и другая компания, существующая и по сей день - тексас инструментс. Она вырасла из Geophysical Service Incorporated — компании занимающейся сейсморазвдкой для нефтянки.
Но и для своих собственных задач и для второй мировой войны ей пришлось заниматься радиолокацией, средствами обнаружения и точной измерительной аппаратурой.
А это всё вычисления.
В мае 1958 ТИ наняли Джека Килби. Как новенький он не смог летом пойти в отпуск, как гласит легенда, поэтому он в одиночестве и спокойствии продолжал развивать свою идею, над которой он работал ещё на прежнем месте — создавать не отдельные транзисторы, а целые схемы на одном кристалле.
И уже в сентябре он продемонстрировал руководству первую в мире интегральную схему.
На одном кристалле германия он создал генератор колебаний — то есть синусодиду, которую можно разглядеть на осцилографе.
Сами по себе такие сигналы не рождаются и не поддерживаются, поэтому увидеть её на экране осцилографа — достаточно для подтверждения работоспособности.
На одном кристалле он создал транзисторы, резисторы, конденсаторы. И соединил их между собой тонкими металлическими проводочками — то, что называется flying wires.
И оно заработало!
Это была первая рабочая интегральная схема. А интегральной она называлась как раз потому, что всё в одном, а не по отдельности.
Фэйрчайлд не собирался бороться за пальму первенства, они собирались делать надёждные транзисторы на потоке и продавать их в оборонку и компьютерным компаниям. Разве можно их осжудать?
А заказы были огого: системы управления баллистическими ракетами минитмен и компьютера наведения Апполон
Запросы простые и понятные:
меньше вес;
меньше размер;
выше надёжность;
меньше ручной пайки;
лучшую воспроизводимость.
Одним из направлений исследований в фэйрчайлд стала планарная технология: как не производить транзисторы как штучный товар, а создавать их массово прямо на кристалле кремния.
Занимался им Жан Эрни — один из предательской восьмёрки перешедшей от Шокли.
Суть в том, что если раньше брали маленький кристалл кремния и его целиком превращали в довольно большой единичный транзистор, то Жан Эрни научился «рисовать» транзистор на поверхности кристалла.

По сути он научился превращаь отдельно изготавливаемый прибор в маленький рисунок. И работают они при этом одинаково хорошо.
Эрни взял кристалл кремния, нанёс на его поверхность оксид кремния, который выступал изолятором а потом в нужных местах делал окошки, через которые вводил примеси — бор и фосфор— для создания p- и н-областей соответственно. Про это я рассказывал в первом эпизоде про транзисторы.
Фишка в том, что во-первых, оксид кремния СиО2 прекрасно прилипает равномерным однородным слоем к самому кремнию и создаёт отличную надёжную долговременную защиту и изоляцию, во-вторых легко и гранулярно убирается, чтобы сделать окошки, а, в-третьих, также легко повторно наносится, чтобы повторить весь процесс сначала.
Чего кстати, не скажешь о германии — его оксиды — это отстой полный — они смешиваются в кашу на поверхности кристалла, поэтому германий проиграл большую гонку интегральных схем.
По факту Эрни стал транзисторы печатать на кристалле, что сделало процесс воспроизводимым, надёжным и масштабирующимся.
И тут в историю врывается Роберт Нойс — тоже из восьмёрки.
Он посмотрел чуть-чуть дальше и задался вопросом, если мы можем печатать штучные транзисторы, а на самом деле ещё и резисторы и конденсаторы этой планарной технологией, почему бы целиком всю схему не напечатать, в том числе и все соединения, а оксид кремния ещё и защитит это всё от внешнего влияния.
И в 1960 году они рождают монолитную интегральную схему, произведённую по планарной технологии
Схема реализовывала простую цифровую логику проде И/ИЛИ/НЕ.
То есть они буквально напечатали всю схему на одном кристалле. В том числе они избавились от проводочков, соединяющих между собой элементы — металлические дорожки теперь тоже печатаются на кристалле.
Этот процесс называется фотолитографией. И мы в нём ещё будем разбираться в будущих выпусках.
И с этих пор следующие 9 лет фэйрчайлд улучшала свои технологии произвосдства интегральных схем, создавала всё новые и новые приборы для оборонки, промышленности и компьютеров.
Вообще-то фэйрчайлд и дальше улучшали и производили, но уже без Нойса и Мура.
В 1968-м году эти двое покинули Фэйрчайлд из-за разногласий с материнской компанией, расположенной в Нью-йорке.
Там, на востоке, старые юбрократы вообще не понимали, что происходит на запада — какие полупроводники, какие интегральные схемы.
Зарождающаяся индустрия цифровой техники требовала гигантских вливаний денег,
Нойс и Мур свои перспективы видели далеко за пределами простых, хотя и приносящих огромные деньги, интегральных схем и аналоговых усилителей.
Они основали сначала NM Electronics, по первым буквам своих фамилий, но очень скоро переименовались в Integrated Electronics или коротко в Intel.
А в 1969-м из фэйчайлд ушли ещё 8 человек во главе с Джерри Сандерсом и основали .. Нет не кфц, если вы об этом успели подумать — Advanced Micro Devices – AMD.
Но эту восьмёрку уже не называли предательской. К этому моменту это уже стало нормой.
Были и другие исходы из фэйрчайлд — и это явление назвали FairChildren.
Эпоха Интел
Мур и Нойс видели будущее за компьютерной техникой. А компьютерная техника требовала всё больше памяти.
И оперативная память на ферритовых середчниках была явно не пределом мечтаний ни в каком из видов.
Громоздкая, дорогая, не масштабируемая.
Для понимания очень приличный по меркам конца 60-х объём в 100килобайт — это почти миллион ферритовых колечек, несколько килограмов веса, и полшкафа места. А потребляло это несколько сотен ватт энергии. Одна лишь оперативная память.

Один бит — одно колечко, вплетённое в сетку проводов.
И собиралась она зачастую вручную.
Вообще-то к тому моменту прошло 20 лет с момента изобретения транзисторов и первые варианты статической оперативной памяти SRAM на полупроводниках уже существовали.
Но они были собраны из биполярных перехОдных транзисторов — наследия Шокли, между прочим.
А эти братцы потребляют ток даже когда просто ничего с ними не делаешь. То есть их нужно питать, охлаждать. Их изготовление дорогое, сложное, а плотность получается невысокой.
Поэтому применение SRMA на BJT было довольно ограниченное — только там, где память на магнитных сердечниках никак нельзя было применить и инженеры разменивали деньги на скорость — например высокоскоростные буферы.
А у Мура и Нойса за плечами к этому момент были технологии производства транзисторов, планарный процесс, опыт массового изготовления плотных монолитных ИС, контакты с клиентами, репутация, которая к тому же позволяет привлекать сильных инженеров.
А ещё.. Артур Рок со своим чемоданом накопленных денег.
Эти ребята начали c простого и понятного — SRAM на старых технологиях.
Уже в 69-м они продали первые чипы памяти, это был первый быстрый результат, чтобы показать, что они не на словах мастера.

Однако, SRAM — это просто, но дорого — каждый бит — это несколько транзисторов.
Но параллельно они уже прорабатывали гораздо более прогресивную динамическую память DRAM.
Каждый её бит — это один транзистор для обращения и один конденсатор для хранения заряда.
И она на полевых транзисторах или мосфетах, которая не потребляет электричество, пока е ней не обращаются.
В 1970-м их прорывом, заработавшим им и коммерческий успех и репутацию стала память Intel 1103 с 1 Кбит DRAM.
Это ничто по сравнению с памятью на магнитных сердечниках, но дверь уже открыта. Далее память дешевела, росла в объёмах, становилась более компактной и надёжной. А Интел стала ассоциироваться с производством DRAM-памяти.
И именно так могло бы продолжаться, и Интел была бы сегодня в одном ряду с samsung, mikron, hynix
Если бы не одна, параллельно развивающаяся история. С другими именами.
В 1969-м году молодой интел обратилась японская компания busicom, производящая калькуляторы.
Им нужна была дюжина чипов, реализующих разную логику калькуляторных блоков.
Чтобы вы представляли себе картину правильно. Речь не про карманные калькуляторы, к каким привыкли мы с детства — с LCD-экраном и солнечной батареей.
Это как пишушая машина — она стоит на столе, у неё отдельная клавиатура. Без экрана, а результаты она печатает на бумажной ленте.
Набор возможностей был не поражающий сложностью: обычные арифметические действия, операции с десятичными числами и ввод-вывод.
Это был обычный заказ для молодой компании: бери делай, греби деньги лопатой.
Какое счастье, что людям нашего человечества свойственно задумываться.
Таким человеком, который задумался, в Интеле оказался Тед Хофф. Он много думал над предложенным заказом и пришёл к гениальной идее заменить два десятка чипов, запрошенных Бьюзикомом на универасльную архитектуру.
Что это означает?
Во-первых, сделать простой центральный процессов, который отвечает за всё. Но простой он только по нашим с вами меркам. А тогда был очень сложным.
Его суть в том, что он универсальный — передаёшь ему инструкции, что делать с данными и сами данные — и он их выполняет — складывает, вычитает, умножает, делит. И в чём универсальность — инструкции можно менять
Во-вторых, специальная память ROM для хранения этих самых инструкций, то есть программы калькулятора.
В-третьих, RAM — оперативная память для хранения введённых и обработанных данных, а также результата.
Ну и в конце концов, в-четвёртых, чипы ввода-вывода — управление клавиатурой и принтером.
Называлось это всё MCS-4 — micro computer set, 4 — число микросхем в наборе.
Это был радикальный ход: вместо “железной логики” калькулятора сделать программируемую систему.
Тедд Хофф перенаправил паровоз мысли.
Далее включился Федерико Фаджин. Итальянец.
Он пришёл в Intel в 1970 году и взялся за физическую реализацию идей Хоффа в кристалле.
Он тоже успел поработать в фэйчайлд — сначала в его партнёре в Италии, потом перебрался в Калифорнию, где он разработал транзистор с кремниевым затвором вместо металлического и коммерчески успешный девайс — 8 канальный аналоговый мультиплексор фэирчайл 3708.
А потом чуть позже присодеинился к Интел, где олицетворил в камне архитектуру Intel 4004.
В Интеле он праобатал меньше 5 лет, после чего ушёл и основал компанию ZiLOG — которая произвела впоследствии один из самых культовых микропроцессоров Z80, который стоял в не менее культовом в ZX Spectrum. И если для вас близка тема 8 битной музыки и вообще 8 битного мира, то это оно - 8битный ZX Specturm на Z80 создал его в нашем постсоветском пространстве.
Но вернёмся к нашему 4битному калькуляторному процессору.
Для того, чтобы его создать, конечно, было недостаточно усилий одного только Интел.
Ведь был ещё заказчик, которому нужно было рабочее устройство, а для этого нужны были готовые чипы.
И тут вполне можно было бы понять требование не заниматься ерундой и выдать уже конкретно их частное решение, а не строить универсальное.
Но на стороне бузикома был Масатоси Сима — мощнейший инженер, который увидел в предлагаемом решении красоту, силу и возможности.
Поэтому они объединили усилия с Фредериком Фаджином и Стэном Мейзором, который отвечал за разработку инструкций для процессора и они вместе выработали архитектуру конечного решения.
Процессор для калькулятора был готов в 1971-м году. 2 года от заказа до устройства
Увы у Бузикома дела шли не в гору. Калькуляторы стрмеительно дешевели.
И для того, чтобы снизить для себя стоиомсть бузиком попросила интел снизить цену. Интел согласился на существенную скидку, но тогда они сохраняют за собой право продавать 4004 другим клиентам.
Чем они и воспользовались.
Ирония в том, что японская компания, утонувшая в море конкуренции с Casio и Canon, вдохнула жизнь в технологию, изменившую мир.

Другая ирония в том, что Интел сама не понимала, что они сделали и какие у этого перспективы. Она оставалась компанией, производящей память.
4004 оказался новой вехой в микропроцессорах, но на роль компьютерного CPU он не тянул. 4 бита и малое количество адресуемой памяти сильно ограничивали его применимость.
Его продавали для калькуляторов, кассовых аппаратов, измериттельных приборов, контроллеров и офисной техники — весьма универсально, надо сказать.
4 бита было достаточно для 10 цифр, а 4КБ доступной памяти — для всех расчётов.
А вот для задач более общего назначения: работа с текстами, таблицами, игры, промышленные контоллеры — этого было маловато.
Как бы то ни было параллельно они разрабатывали процессор 8008 с восьмибитной архитектурой и 16КБ адресуемой памяти. По нашим меркам мало, но тогда — это уау! А затем 8080 и легендарный 8086, давший начало всей архитектуре x86, на которой сегодня построена добрая часть современных процессоров плоть до Intel Core и AMD Ryzen.
Но это всё уже совсем другая история.
Intel 4004 был первым коммерчески доступным однокристальным микропроцессором, разработанным Тедом Хоффом, Федерико Фаджином, Стэном Мейзором и Масатоси Сима.
Он содержал 2300 транзисторов, площадь кристалла 12 мм2 — это половина тетрадной клетки, и работал на частоте 740 кГц. Техпроцесс — 10 мкм. Об этом мы ещё поговорим в будущем.
Это был первый коммерчески успешный микропроцессор, который целиком напечатали на монокристалле кремния с помощью технологии фотолитографии.
А сегодня на кристалле размером с ноготь умещается 20 млрд транзисторов — как в процессоре вашего телефона.
Какое всё это отношение имеет к связи, спросите вы?
Прямое, безусловно. Мобильная связь, Wi-Fi, гигабиты у вас дома, стандарты 400G и 800G, любые роутера от домашних длинков, до огромных джуниперов, ютубы, твичи, тиктоки, онлайн игры — это всё было бы просто невозможно без интегральных схем, занимающихся перекладывания пакетов с одних своих ножек на другие.
Пройдёт 50 лет. Размер транзистора уменьшится в миллион раз.
Из миллиардов полупроводниковых элементов будут составлять центральные процессоры, видеокарты, микросхемы будут в каждом электронном устройстве. А до вас дойдет этот выпуск.
Который мы делали совместно с командой RND исследования и разработки Яндекс инфрастракчи.
Они придумывают, как сотни микросхем и процессоров разместить на материнской плате так, чтобы после того как вы нажмёте плей в Яндекс музыке, на каком-то сервере в дата центре процессор извлёк с твердотельного диска файл с трэком этого подкаста, записал его в оперативную память, а потом начал передавать в сеть на ваше устройство.
За изобретение интегральных схем Джеку Килби дали нобелевскую премию в 2000м году.
Нойсу не повезло умереть в 1990, а премию дают только тем, кто за ней может приехать. Зато ему достался патент на монолитную интегральную схему.

Гордон Мур стал автором известного эмпирического закона Мура: число транзисторов на чипе удваивается примерно каждые 2 года.
Федерико Фаджин после зилог основал компанию синаптик, благодаря которой в каждом ноутбуке сегодня есть тачпад.
Масатоси Сима после банкротства бизикома перешёл сначала в сам Интел, где они с Фаджином работали над микросхемой 8080, а потом перешёл в основанный Фаджиным Zilog и был руками и головой, создавшей Z80
ZX Spectrum вместе с невыжившим в конкуренции Zilog — в наших сердцах