芯片简史系列 | 改变世界的芯片（1971——2010年）

八．1971年：第一颗微处理器问世

1971年，美国Intel公司推出全球第一个微处理器4004芯片。它是一个4位的中央处理器(CPU)芯片,采用MOS工艺制造，片上集成了2250个晶体管。这是芯片技术发展史上的一个里程碑。同年，Intel公司推出1kb动态随机存储器(DRAM)，标志着大规模集成电路(Large Scale Integrated circuits，LSI)出现。第一颗微处理器的发明者——特德·霍夫（Marcian Edward "Ted" Hoff），也因此被《经济学人》称为“第二次大战以来最有影响的7位科学家之一”。

特德·霍夫（Marcian Edward "Ted" Hoff）

第一个“4”是指以4位为单位的设计思想，后一个“4”则指的是由英特尔制造的第4种专用芯片。4004采用的是10微米的工艺，有2250个晶体管，时钟频率为74kHz，每秒可执行6万次运算，售价为200美元。1999年，美国《财富》杂志将4004微处理器选为“本世纪最杰出产品”。作为历史上第一款微处理器芯片，4004是现代计算机小型化的关键性一步，掀开了电子计算机发展崭新的一页。

全球第一颗微处理器“4004”

九．1978年：Intel开创x86架构计算机时代

1978年，Intel发布了新款16位微处理器8086，Intel 8086上集成了约4万个晶体管，采用 HMOS工艺制造，+5V电源，时钟频率为4.77MHz～10MHz，外部数据总线均为16位，地址总线为4+16位。在8086推出不久，Intel还发布了其变化版本8088。Intel 8086开创了x86架构计算机时代。x86架构是一种不断扩充和完善的CPU指令集，也是一种CPU芯片内部架构，也成为个人计算机(PC)的行业标准。

十.1981年：IBM推出全球第一台个人计算机

1981年，IBM基于Intel的8088微处理器推出全球第一台个人计算机(PC)。第一台IBM PC用的Intel 8088主频为4.77MHz，操作系统采用Microsoft的MS-DOS。IBM PC的研制项目主管是唐.埃斯特利奇(Don Estridge)，被誉为是IBM PC之父。从IBM PC机开始，PC真正走进了人们的工作和生活，它标志着计算机应用普及时代的开始，也标志着PC消费驱动芯片技术创新和产业发展的时代开启。

十一．1982年：TI第一颗DSP问世

DSP芯片也称数字信号处理器，是一种适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。20世纪60年代，微处理器发明后，因处理速度不快，无法满足越来越大的信息量的高速实时要求，这就催生了更快更高效数字信号处理芯片DSP的诞生。在当今数字化时代，DSP已成为通信、计算机、消费类电子产品等领域的基础器件。

1982年，TI公司成功推出了第一代DSP芯片TMS32010。这种DSP 器件采用微米工艺 NMOS 技术制作，有55000个晶体管，虽功耗和尺寸稍大，但运算速度却比微处理器快了几十倍，该系列DSP芯片的问世标志着 DSP 应用系统由大型系统向小型化迈进了一大步，从此DSP芯片开始得到真正的广泛应用。截止目前，第六代DSP芯片已经问世，性能上全面碾压前几代芯片。

TI推出第一代DSP芯片TMS32010的裸片图

由于TMS320系列DSP芯片具有价格低廉、简单易用、功能强大等特点，所以逐渐成为目前最有影响、最为成功的DSP系列处理器。TI也由此成为全球DSP芯片最大的制造厂商，占据绝大部分的全球市场份额。

十二.1984年：Xilinx发明FPGA

FPGA ( Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)是一种可编程逻辑器件。通俗来说，FPGA 就是一个可以根据需求来进行编程改变内部结构的芯片，因其灵活、高效、“可编程”的特性，也被称为“万能芯片”。目前FPGA芯片被广泛应用于通信、汽车电子、消费电子、工业控制、人工智能等各个领域。

FPGA是由罗斯·弗里曼（Ross Freeman）发明的，他在1984年创立了Xilinx，并在1985年推出了第一款FPGA——XC2064。罗斯·弗里曼也因发明现场可编程门阵列 (FPGA)荣登2009 美国发明家名人堂。

FPGA芯片的发明者罗斯·弗里曼（Ross Freeman）

罗斯·弗里曼发明的第一款FPGA——XC2064只有64个可编程逻辑单元，800个晶体管。然而，在短短的40年时间，FPGA增长飞速。2019年，Intel推出了当今世界上最大的FPGA——Stratix10 GX 10M，拥有1020万个可编程逻辑单元，433亿个晶体管；如今，FPGA已经发展发展到了数万至数十万门的规模，成为全球市场规模约60亿美元的产业，在整个芯片产业链中扮演着不可或缺的作用。

1984年赛灵思发明XC2064

21世纪之后FPGA行业的垄断化加剧，目前FPGA芯片被四大巨头Xilinx（赛灵思）、Altera（阿尔特拉）、Lattice（莱迪思）、Microsemi(美高森美)垄断。而FPGA芯片领域的巨头Xilinx（赛灵思）更是占据了50以上的市场份额。

十三.1993年：Intel登上第一宝座，霸榜20余年

1993年，Intel推出奔腾CPU芯片，计算机的“奔腾”时代到来。在Intel 80486推出四年之后，Intel公司1993年向用户展示的是新的CPU系列，命名为奔腾(Pentium)。奔腾CPU每个时钟周期可以执行两条指令，在相同时钟速度下，奔腾CPU执行指令的速度大约比80486快五倍。奔腾使英特尔进入了高性能CPU的市场，也是从这时开始，英特尔成为世界上最大的半导体企业，开启了以Intel领导的芯片发展时代，霸榜20余年。

1997年，在经历奔腾CPU四代升级后，Intel开始推出奔腾Ⅱ系列CPU芯片；1999年Intel开始推出奔腾Ⅲ系列CPU芯片；2000年Intel开始推出奔腾Ⅳ系列CPU芯片。每种奔腾产品都有几代的升级版本或者特色款式。

2006年，在“奔腾”处理器霸榜12年之后，Intel推出了命名为“酷睿”(Core)的微处理器芯片，开始时Core CPU主要用于移动计算机；同年8月Intel又推出了桌面版和移动版的2核心的酷睿2，型号是Core2 Duo，采用了65nm的工艺制造。

2008年，Intel推出4核心的酷睿2，型号是Core2 Quad，采用了45nm的工艺制造；2010年，采用领先的32nm工艺Intel酷睿i系列全新推出，其中包括Corei3系列(2核心)、Core i5系列(2核心、4核心)、Core i7系列(2核心、4核心和6核心)、Core i9(最多12核心)系列等。

2011年3月，在32 nm工艺的桌面级和移动端处理器新品上，英特尔第一次采用了i3、i5 和 i7 的产品分级，划分出了低、中、高端清晰的市场策略。

2014年2月19日，英特尔推出处理器至强E7 v2系列采用了多达15个处理器核心，成为英特尔核心数最多的处理器。

2015年1月8日，英特尔发布世界上最小Windows电脑Compute Stick，大小仅如一枚U盘，可连接任何电视机或显示器以组成一台完整PC。

Intel处理器进化史（图片来源：电科防务研究）

十四．1999年：英伟达推出第一款 GPU

图形处理器（Graphics Processing Unit，缩写：GPU），又称视觉处理器、显示芯片，

一种专门在个人电脑、游戏机和移动设备上做图像和图形相关运算工作的微处理器。

1999 年，英伟达推出世界上首款GPU—— GeForce 256 ，是一款集成了转换、照明、三角形设置、剪裁和渲染引擎的单芯片处理器，核心是NV10，采用0.22微米制程工艺，有四条渲染管线，支持Direct3D 7.0、T&L以及OpenGL1.2先进的图形技术。

英伟达推出首款GPU：Geforce256

Geforce256打开了英伟达显卡和GPU市场，Geforce品牌系列也使英伟达成为AI芯片的领头羊，市场占有率达到80%。2001年，英伟达推出首款可编程的 Geforce3，主芯片集成5700万晶体管；2006年推出通用并行计算架构CUDA™，GPU 开始进入了科学计算、海量数据处理等需要大规模并行计算的领域；2008年，英伟达又发布 Tegra 移动处理器，借助ARM11内核，配以 Geforce GPU，打进移动SoC领域，其功耗比普通PC笔记本电脑低30倍，是最早的人工智能GPU......此后，英伟达在GPU领域不断更新迭代，目前已经成为有新兴技术行业的算力发动机，涵盖视觉计算、生物计算、人工智能、数字孪生、虚拟现实、动漫游戏、工业设计、模拟仿真、自动驾驶、云计算等各个领域。