Hlavní stránka Multimédia Hry a zábava MOS 6502: Čip, který započal revoluci
MOS 6502: Čip, který započal revoluci
autor: Pavel Tronner , publikováno 4.3.2015
MOS 6502: Čip, který započal revoluci

Intel i Motorola vytvořily první mikroprocesory, přičemž každá z těchto platforem byla navržena se zcela jinou filozofií, klady i zápory. Jedno však měly společné. Byly drahé. Pokud se měl mikroprocesor stát základní elektronickou součástkou mnoha různých aplikací, od automatů po levné kalkulačky, musel být levný. No, a pokud by byl levný a přitom šikovně navržený – pak by vlastně mohl pohánět i počítače.


Postup výroby

Když byly nákresy hotové, mohlo se přistoupit k vlastní výrobě, a to technologií NMOS, kterou firma speciálně kvůli novému čipu zavedla. Celý proces výroby mikroprocesorů je poněkud tajemný a pro normálního smrtelníka hraničí s kouzelnictvím. Jak se tedy tehdejší mikroprocesory vyráběly?

Nejprve bylo nutné vytvořit masku. Ta má při prosvícení podobný úkol jako negativ u fotografie, zkrátka sestává z oblastí, které nepropustí světlo a mají být zachovány a z prázdných míst, které jsou prosvíceny a následně leptáním materiálu odstraněny.

Tehdejší masky se vyráběly z materiálu jménem Rubylith, což byla jemná červená fólie. Vytvoření masky bylo z dnešního hlediska neskutečně primitivní – inženýři si vzali žiletky a s nimi vyřezávaly v té první výrazně zvětšené masce otvory a linky. Protože materiál byl jemný a mohl být poškozen třeba jen ostrým nehtem, patřily k základní výbavě těchto odborníků náhradní páry ponožek – maska totiž ležela na zemi a celá ta činnost se odbývala během „plazení se“ po ní. Opět, jak jsme si řekli, bylo třeba celkem šesti takových masek, pro každou vrstvu jedna.

MOS 6502: Čip, který započal revoluci

Andy Grove, Robert Noyce a Gordon Moore na fotografii z roku 1978
před jednou z rubylithových masek kdysi používaných pro výrobu mikroprocesorů, zdroj: Intel

Následovalo fotografické zmenšení těch původních velkých masek do velikosti reálného čipu, no a při výrobě byly s pomocí robotických automatů tyto masky přikládány jedna po druhé na křemíkový wafer. Tento proces byl pro tyto masky destruktivní, takže bylo nutné neustále vyrábět náhradní, neopotřebené. Naštěstí, John Paivinen vymyslel technologii nekontaktních masek, kterou MOS Technology jako jediná v oboru používala a šetřila tím spoustu peněz.

Celá výroba pochopitelně probíhala v čistých bezprašných místnostech, hermetický uzavřených, protože každé zrnko prachu během leptání znamenalo miniaturní zkrat na budoucím čipu. V místnostech byl lehký přetlak a vstupovalo se do nich jen v ochranném oděvu.

Poté, co s pomocí masek byl pokryt jednou vrstvou celý křemíkový wafer, byla každá takováto tenká vrstvička vytvrzena, čímž se zformoval základ budoucího čipu. Během dalšího postupu v tzv. „žlutých místnostech“ (osvětlených jen žlutým světlem) došlo k vlastnímu „vyvolání“ čipů, kdy působením chemických rozpouštědel se ona vytvrzená vrstva křemíku odstranila. To se samozřejmě opakovalo pro každou vrstvu, takže šestkrát, no a pokaždé se používaly jiné chemikálie a různé metalické substance jako hliník či germanium.  Jedno měly společné – byly prudce jedovaté.

Následně byl čip zahřátý v peci na přesně definovanou teplotu, aby se všechny vrstvy správně propojily, no a navrch byla aplikovaná speciální pasivační vrstva, chránící čip před oxidací. Následně byl wafer rozřezán na jednotlivé čipy a ty byly umístěny do pouzder, v této době obvykle keramických se čtyřiceti zlacenými konektory.

Nicméně, v rámci šetření Peddle představil i velice levnou a ořezanou plastovou variantu mikroprocesoru, MOS6507, která měla jen 28 pinů a celý čip stál pouhých pět dolarů. I tento čip se velice dobře ujal, mimo jiné například v herní konzoli firmy Atari.

Testování

Jak jsme si řekli, v průběhu procesu byla používána velmi nebezpečná chemická ředidla. V tomto ohledu je velice komické, že starousedlíci z okolí továrny si libovali, že mají za dvorkem takový hitech, který jim nesmrdí pod nos. Netušili, že taková ocelárna možná smrdí, ovšem ve skutečnosti vás daleko méně ohrožuje. MOS Technology v této době (stejně jako jiné firmy) neměla zavedené žádné technologie na likvidaci použitých ředidel, ty byly pouze skladovány ve speciálních tancích. Navzdory popraskání jednoho z nich se naštěstí obsah nikdy nedostal do podzemních zásob pitné vody, což by způsobilo ekologickou katastrofu.

Poté, co byly vyrobeny první mikroprocesory, vrhli se inženýři do jejich testování. Nikdo neočekával, že by návrh byl bezchybný, obvykle bylo potřeba zhruba devíti revizí, než se dospělo k funkční variantě. Samozřejmě, každé takové kolečko stálo statisíce dolarů.

Jenže, stalo se naprosto neskutečné. V Menschově návrhu nikdo žádnou chybu nenalezl. Fungoval hned na první pokus. To bylo neuvěřitelné. „Vytvořil sedm různých čipů a v žádném nikdy neměl jedinou chybičku,“ tvrdil později Chuck Peddle. „Když o tom někde mluvím, nikdo mi nevěří, ale tak to je. Je to nejlepší návrhář čipů na světě“.

Mensch navrhl první verzi MOS6502 pro použití s maximálním taktem 2MHz. V této době šlo o vysoký výkon, protože tehdejší čipy od Intelu a Motoroly pracovaly obvykle na 1MHz. Jenže při testech se ukázalo, že čip nemá problém i s dvojnásobným taktem. V kontextu už zmíněné potřebě mála taktů na jednu instrukci šlo v této době o nejvýkonnější čip vůbec.



 
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
101 čtenářů navrhlo autorovi prémii: 50.5Kč Prémie tohoto článku jsou již uzavřené, děkujeme za váš zájem.
Tento web používá k poskytování služeb soubory cookie.