Кіріспе

Физик, инженер, өнертапқыш және кәсіпкер

Федерико Фаггин (туған 1 желтоқсан 1941 ж.) – итальян-американдық физик, инженер, өнертапқыш және кәсіпкер. Ол ең алдымен алғашқы коммерциялық микропроцессор – Intel 4004-ті жобалаумен танымал. Ол 4004 (MCS 4) жобасын және Intel микропроцессорларын дамытудың алғашқы бес жылындағы жобалау тобын басқарды. 1968 жылы Fairchild Semiconductor-де жұмыс істеген кезде Фаггин өздігінен сәйкестендірілген MOS (металл оксиді жартылай өткізгіш) кремнийлік қақпа технологиясын (SGT) жасады, бұл MOS жартылай өткізгіш жад микросхемаларын, CCD бейне сенсорларын және микропроцессорды жасауға мүмкіндік берді. 4004-тен кейін ол Intel 8008 және 8080 микропроцессорларын дамытуға жетекшілік етті, кездейсоқ логикалық чиптерді жобалау үшін өзінің SGT әдістемесін қолданды, бұл Intel микропроцессорларын құру үшін өте маңызды болды. Ол (Ральф Унгерманмен бірге) микропроцессорларға толыққанды арналған алғашқы компания – Zilog-тың негізін қалаушы және бас директоры болды, Zilog Z80 және Z8 процессорларын дамытуға жетекшілік етті. Кейіннен ол Cygnet Technologies және Synaptics компанияларының негізін қалаушы және бас директоры болды. 2010 жылы ол 2009 жылғы Ұлттық технология және инновация медалімен марапатталды, бұл АҚШ-тың технологиялық прогреске байланысты жетістіктері үшін берілетін ең жоғары наградасы. 2011 жылы Фаггин АҚШ университеттері мен ғылыми-зерттеу институттарында сананы ғылыми тұрғыдан зерттеуді қолдау мақсатында Федерико және Эльвия Фаггин қорын құрды. 2015 жылы Фаггин қоры UC Санта-Крус университетінде ақпарат физикасы бойынша «Фаггин отбасы» президенттік кафедрасын құру үшін 1 миллион долларлық қаражат жинауға көмектесті, бұл физика және математика, күрделі жүйелер, биофизика және когнитивтік ғылымдар сияқты салалар арасындағы «физикадағы ақпараттың біріктіруші тақырыбындағы негізгі сұрақтарды» зерттеуді ынталандыруға бағытталған.

Білім және ерте мансап

Федерико Италияның Виченца қаласында дүниеге келді. Оның әкесі, Джузеппе Фаггин, көптеген академиялық кітаптар жазған және Плотиннің «Эннеадаларын» түпнұсқа грек тілінен қазіргі итальян тіліне, түсіндірмелермен бірге аударған ғалым болды. Федерико бала кезінен-ақ технологияға қызығушылық танытты. Ол Виченцадағы И.Т.И.С. Алессандро Росси техникалық орта мектебінде оқыды, содан кейін Падуа университетінде физика ғылымдарының бакалавр дәрежесін (summa cum laude) алды.

Olivetti R&D лабораториялары

Фэггин 19 жасында Olivetti компаниясына қосылды. Онда ол 4 K × 12 биттік магниттік жады бар шағын цифрлық транзисторлық компьютерді бірлесіп жобалап, іске асыруын басқарды (1960). Olivetti Ғылыми-зерттеу және әзірлеме бөлімі кейіннен әлемдегі алғашқы бағдарламаланатын үстел үстіндегі электрондық калькуляторлардың бірін – Olivetti Programma 101 (1964) – жасады. Осы алғашқы жұмыс тәжірибесінен кейін Фаггин Падуа университетінде физиканы оқыды және 1965–1966 оқу жылында физика факультетінің 3-курс студенттері үшін электроника зертханасы курсын оқытты.

SGS-Fairchild

1967 жылы ол Италиядағы SGS Fairchild компаниясына қосылды, онда ол алғашқы MOS металл қақпасы технологиясын жасады және алғашқы екі коммерциялық MOS интегралдық тізбегін жобалады. 1968 жылы SGS оны Калифорнияға жіберді. Fairchild, SGS Fairchild компаниясын сатқаннан кейін, Faggin кремний қақпасы технологиясын аяқтау туралы Fairchild ұсынысын қабылдады.

Fairchild Semiconductor компаниясы

Кремний қақпасы технологиясы (КҚТ) – MOSFET-тен бері микроэлектрониканың прогресіне серпін берген ең маңызды технологиялардың бірі. КҚТ болмағанда, 1970-1971 жылдары алғашқы микропроцессор жасалмас еді. 1968 жылдың ақпан айында Федерико Фаггин Пало-Альтодағы Fairchild Semiconductor компаниясына қосылды, онда ол MOS кремний қақпасы технологиясының жоба жетекшісі болды – кремнийдің өзін-өзі туралаушы қақпасы бар MOSFET және оның ерекше процестік архитектурасын ойлап тапқан адам. КҚТ барлық қазіргі заманғы NMOS және CMOS интегралдық тізбектерінің негізіне айналды. Ол 1969-1970 жылдары MOS жартылай өткізгіш жад чиптерін, 1970-1971 жылдары алғашқы микропроцессорды, сондай-ақ 1970-1971 жылдары алғашқы CCD және EPROM (электрлік түрде бағдарламаланатын оқуға арналған жад) жүзуші кремний қақпаларымен жасауға мүмкіндік берді. КҚТ бұрын қолданылып келген алюминий қақпалы MOS технологиясын ығыстырып, 10 жыл ішінде бүкіл әлемде қабылданды, соның салдарынан биполярлық транзисторлармен құрастырылған бастапқы интегралдық тізбектер қолданудан шықты.

Intel-тің алғашқы микропроцессорлары

Фэггиннің кремнийлік дизайн әдістемесі Intel-дің алғашқы микропроцессорларын жасау үшін қолданылды. 8080, 8008 архитектурасынан үлкен жетістік болды, бірақ оның бағдарламалық үйлесімділігі сақталды. Ол 8008-ге қарағанда сыртқы жадқа және I/O құрылғыларына интерфейс жасауды әлдеқайда жылдам және жеңілдетті. 8080-нің жоғары өнімділігі мен төмен құны, әзірлеушілерге микропроцессорларды көптеген жаңа салаларда қолдануға мүмкіндік берді, соның ішінде жеке компьютерлердің алғашқы үлгілерінде. 1974 жылдың соңында Фэггин Intel компаниясынан Ральф Унгерманмен бірге Zilog компаниясын құру үшін кетті, ол динамикалық жадтан басқа барлық MOS өнімдеріне жауапты Ғылыми-зерттеу және әзірлеу бөлімінің басқарушысы болды. Z80 процессоры 8080-ге қарағанда маңызды жақсарту болды, бірақ оның бағдарламалық үйлесімділігі сақталды. Ол 8080-ге қарағанда екі еседен астам регистрлер мен командаларға ие, сондай-ақ бірнеше интеллектуалды перифериялық құрылғыларды қамтитын компоненттер отбасының бір бөлігі болды (Z80 PIO, бағдарламаланатын параллель кіріс-шығыс контроллері; Z80 CTC, бағдарламаланатын таймер-санауыш; Z80 SIO, бағдарламаланатын тізбекті байланыс интерфейсі контроллері және Z80 DMA, бағдарламаланатын тікелей жадқа қол жеткізу контроллері). Бұл чиптер отбасы қуатты және төмен құнды микрокомпьютерлерді жасауға мүмкіндік берді, олардың өнімділігі миникомпьютерлерге шамалас болды. Z80 процессоры 8080-ге қарағанда жақсырақ шиналық және үзіліс құрылымына ие болды және ішкі жадты жаңару контроллері болғандықтан динамикалық RAM-мен тікелей байланыса алды. Z80 көптеген алғашқы жеке компьютерлерде, сондай-ақ MSX, ColecoVision, Master System және Game Boy сияқты ойын консольдерінде қолданылды. 2017 жылға дейін Z80 әлі де түрлі жүйелердегі чиптердегі негізгі микропроцессор ретінде көлемді өндірісте сақталып келеді. Zilog Z8 микроконтроллері (1978) нарықтағы алғашқы бір чипті микроконтроллерлердің бірі болды. Ол 8 биттік CPU, RAM, ROM және I/O мүмкіндіктерін біріктірді, бұл көптеген басқару қолданбалары үшін жеткілікті болды. Фэггин Z8-ді 1974 жылы Zilog компаниясын құрғаннан кейін ойлап тапты, бірақ кейін Z80-ге басымдық беруді шешті. Z8 1976-1978 жылдары жобаланды және бүгінгі күнге дейін (2017) көлемді өндірісте сақталып келеді.

Байланыс косистемесі

Коммуникациялық жүйе (1984). Косистема Faggin-нің ойлап табуы, ал жобалап шығаруын Cygnet Technologies, Inc. компаниясы жүзеге асырды, бұл Faggin-нің екінші стартапы болды. Жеке компьютерге және стандартты телефон желісіне қосылған Косистема пайдаланушының жеке дауыстық және деректермен байланысының барлық түрлерін автоматты түрде басқара алатын, соның ішінде электрондық пошта, деректер базасына қол жеткізу, дауыстық байланыс барысында компьютер экранының деректерін беру, қоңырау тіркелмесін сақтау және тағы да басқа мүмкіндіктерді қамтиды. Косистемаға алынған патент жеке коммуникация саласында көп сілтеме жасалатын маңызды құжат болып табылады.

Синаптиктер

1986 жылы Фэггин Synaptics компаниясын құртып, 1999 жылға дейін бас директоры болды, ал 1999 жылдан 2009 жылға дейін төрағалық қызметін атқарды. Synaptics бастапқыда аналогтық VLSI технологиясын пайдаланып, үлгілерді тануға арналған жасанды нейрондық желілерді зерттеу және әзірлеумен айналысты. Synaptics 1991 жылы әлемдегі алғашқы бір чиптік оптикалық таңба тану құрылғысы – I1000-ді ұсынды. 1994 жылы Synaptics ноутбуктерде қолданылатын көлемді трекболдың орнына сенсорлық панельді (тачпадты) енгізді. Сенсорлық панель индустрияда кеңінен қабылданып, танымал болды. Synaptics сонымен қатар ерте замандағы сенсорлық экрандарды ұсынды, олар кейіннен смартфондар мен планшеттерде қолданысқа енді; қазір нарықты басып алған қолданбалар. Фэггин өнімнің жалпы идеясын ұсынды және көптеген ойын-пікір алмасу сессиялары арқылы идеяны одан әрі жетілдірген инженерлер тобын жетектеді. Фэггин Synaptics компаниясына тиесілі он патенттің авторы. Қазір ол Synaptics компаниясының құрметті төрағасы.

Фовеон

2003 жылдан 2008 жылға дейін Foveon компаниясының президенті және бас директоры қызметін атқарған кезеңде Фэггин компанияны жаңғыртты және жаңа технологиялық және бизнес бағытын берді. Бұл нәтижеде бәсекелестердің ең жақсы сенсорларынан барлық маңызды параметрлер бойынша артық бейне сенсорлары жасалды, сонымен қатар бәсекелес құрылғылардың чипінің көлемі шамамен екі есе кіші болды. Фэггин 2008 жылдың қараша айында жапондық Sigma Corporation компаниясының Foveon компаниясын сәтті сатып алуын да бақылады.

Федерико және Эльвия Фаггиндер қоры

2011 жылы құрылған "Федерико және Эльвия Фаггиндер қоры" АҚШ университеттері мен ғылыми-зерттеу институттарында сананы ғылыми тұрғыдан зерттеуді қолдайды. Қордың мақсаты – теориялық және тәжірибелік зерттеулер арқылы сананы түсінуді жетілдіру. Фаггиннің санаға деген қызығушылығы 1986 жылы ол құрған Synaptics компаниясында жасалма нейрондық желілерді зерттеуде бастау алды, бұл оны саналы компьютер құру мүмкін бе деген сұраққа жетеледі.

Аң-сезім теориясы

Федерико Фаггин (Mondadori, 2022) кітабында сананың әрқайсымызға тән, таза кванттық құбылыс екендігі туралы теория ұсынды. Бұл теорияны кванттық физиканың екі теоремасы: клондауға болмайтындық туралы теорема және Холево теоремасы негіздейді. Бірінші теорема таза кванттық күйді көшіруге болмайтынын, екіншісі күйді сипаттайтын әрбір кубит үшін өлшенетін ақпарат мөлшерін бір классикалық битпен шектейтінін көрсетеді. Сондықтан, таза күйдегі кванттық жүйенің өзінің күйін сезінуі мүмкін деп болжауға болады, себебі саналы тәжірибелер (qualia) таза күйлерге тән барлық қасиеттерге ие, яғни ол сырттан минималды түрде ғана танылатын жеке білім. Дегенмен, тәжірибенің математикалық сипаттамасы (таза күй) тәжірибенің өзін сипаттамайды, ол жеке болып қалады және тек сол күйдегі жүйе іштен ғана сезіне алады. Классикалық машина ешқашан саналы бола алмайды, өйткені классикалық ақпаратты көшіруге болады (бағдарлама мен деректерді мінсіз көшіруге болады), ал кванттық күй жеке болып табылады. Осылайша, сана денемен байланысты емес және дене өлгеннен кейін де сақталуы мүмкін. Дене санамен "жоғарыдан төменге" басқарылатын дрон сияқты әрекет етеді. Жаңа Д'Ариано-Фаггин теориясы профессор Джакомо Д'Арианоның кванттық теорияны ақпараттық принциптерден шығарған теориялық зерттеулеріне, сондай-ақ Федерико Фаггиннің сананың табиғаты туралы тәжірибелік, философиялық және ғылыми зерттеулеріне негізделген.

IC және Fairchild 3708 үшін MOS кремнийлі қақпа технологиясы (SGT) (SGT-нің алғашқы қолданылуы) туралы

Faggin, F., Klein, T., және Vadasz, L.: Кремний қақпалары бар оқшауланған қақпалы өріс әсері транзисторларының интегралдық тізбектері. Силикон қақпалары технологиясын осы технологияны әзірлеуші Федерико Фаггин 1968 жылғы 23 қазанда Вашингтонда өткен IEEE International Electron Device Meeting халықаралық конференциясында таныстырды. Бұл жаңа технология динамикалық RAM жады, ұшпайтын жад, CCD сенсорлары және микропроцессорды жобалауға мүмкіндік берді. Федерико Фаггин мен Томас Клейн: "Төменгі шектік мәндері бар MOS құрылғыларының жаңа буыны жаңа толқынның биігіне көтерілуде, яғни Кремний қақпалы интегралды схемалар". 1969 жылғы 29 қыркүйекте "Electronics" журналында жарияланған мақала 1968 жылы Fairchild компаниясында Федерико Фаггин жасаған, кремний қақпалары технологиясын қолданатын әлемдегі алғашқы коммерциялық интегралдық тізбек – Fairchild 3708-ді таныстырады. Ф. Фаггин, Т. Клейн: Кремний қақпалары технологиясы. "Қатты күйдегі электроника", 1970, 13-том, 1125–1144 беттер.

Intel 4004 микропроцессорында

Ф. Фаггин және М. Э. Хофф: "Стандарттық бөліктер мен тапсырыс бойынша жасалған дизайн төрт чиптен тұратын процессор жиынтығында біріктіріледі". Электроника, 24 сәуір 1972 ж. Ф. Фаггин және т.б.: "MCS 4 – LSI микрокомпьютерлік жүйе". IEEE 1972 жылғы алтыншы аймақтық конференция. Faggin, Federico; Capocaccia, F. "Жаңа интеграцияланған MOS ауысу тіркегіші", XV Халықаралық электроника ғылыми конгресінің материалдары, Рим, 1968 жылғы сәуір айы, 143–152 бб. Бұл мақалада 1967 жылдың соңында SGS Fairchild (қазір ST Micro) компаниясында, Федерико Фаггин 1968 жылдың ақпан айында Пало-Альтодағы (Калифорния) Fairchild компаниясының Ғылыми-зерттеу институтына (ҒЗИ) қосылғанға дейін жасалған жаңа статикалық MOS ауысу тіркегіші сипатталған. Кейіннен Фаггин осы жаңа ауысу тіркегішін MCS 4 чиптерінде, соның ішінде 4004-те пайдаланды. 4004 жобасында F. F. (Федерико Фаггин) әріптерінің бас әріптері қолданылды (1971). 4004 чипінің бір бұрышына оның авторы Федерико Фаггиннің F.F. әріптерінің бас әріптері жазылған. Чипке қол қою – бұл мақтанышпен авторлық құқықтың жекелеген әрекеті және сонымен қатар көптеген Intel дизайнерлері үлгі алған түпнұсқа идея болды. Busicom 141 PF баспа есептегішінің инженерлік прототипі (1971). (Федерико Фаггиннің Маунтин-Вью, Калифорниядағы Компьютер тарихы мұражайына (Computer History Museum) сыйға бергені). CHM коллекциясының каталогында Busicom 141 PF үстел калькуляторының инженерлік прототипінің суреттері көрсетілген. Инженерлік прототипте әлемдегі алғашқы микропроцессор қолданылды. Бұл бірегей прототип Busicom президенті, мырза Йосио Кодзиманың 4004 және басқа үш жад және кіріс-шығыс чипін (MCS 4 чипсетін) жобалау мен әзірлеудегі табысты басшылығы үшін Федерико Фаггинге жеке сыйлығы болды. Оны 25 жыл бойы үйінде сақтағаннан кейін, Фаггин оны 1996 жылы CHM-ге сыйға тартты.

Мақалалар

"Микропроцессордың тууы" Федерико Фаггин. Byte, 1992 жылғы наурыз, 17-том, №3, 145–150 беттер. "4004 тарихы" Федерико Фаггин, Марсиан Э. Хофф кіші, Стэнли Мазор, Масатоси Шима. IEEE Micro, 1996 жылғы желтоқсан, 16-том, 6-шы нөмір. "Фаггин, Хофф, Мазор және Шиманың 4004 микропроцессоры". IEEE Solid State Circuits Magazine, 2009 жылғы қыс, 1-том, №1. "MOS кремний қақпасы технологиясы және алғашқы микропроцессорлар" Федерико Фаггин. La Rivista del Nuovo Cimento, 2015 жыл, 12 желтоқсан саны. SIF (Италия физикалық қоғамы). Федерико Фаггиннің "Микропроцессорды қалай жасадық". Nature Electronics, 1-том, 2018 жылғы қаңтар. Онлайн жарияланды: 8 қаңтар 2018. "Қиын мәселе және еркін ерік: ақпарат теориялық тәсіл" Жакомо Мауро Д'Ариано және Федерико Фаггин. arXiv:2012.06580 28 қаңтар 2021.