Scienziati Italiani: Federico Faggin, l'italiano che inventò il microprocessore.


Tra gli illustri scienziati Italiani, creatori di innovazioni tecnologiche all'avanguardia (abbiamo già parlato di Per Giorgio Perotto e di Leonardo Chiariglione), spicca senza ombra di dubbio Federico Faggin, l'Italiano che progettò il primo microprocessore.


Federico Faggin è nato a Vicenza in Italia, classe 1941 ed è un fisico, ingegnere, inventore e imprenditore italo-americano che da sempre ha sposato una formazione tecnico-scientifico grazie alla frequentazione dell'ITIS "Alessandro Rossi" e alla laurea in Fisica presso l'Università degli Studi di Padova, che conseguì all'età di soli 19 anni.



Ottenne presto un lavoro a breve termine presso il Laboratorio di Elettronica Olivetti. Lì lavorò su un piccolo computer sperimentale a transistor con 4096 word e una memoria a nucleo magnetico a 12 bit e una CPU con gate logico.

Dopo che il suo capo ebbe un grave incidente d'auto, Faggin assunse il ruolo di capo progetto. Il lavoro è stato una grande esperienza di apprendimento per la sua futura carriera. Successivamente ha studiato fisica all'Università di Padova dove si è laureato con lode nel 1965. Ha continuato per un anno insegnando elettronica agli studenti del 3 ° anno.


Nel 1967 ha iniziato a lavorare presso SGS-Fairchild, ora STMicroelectronics, in Italia. Lì sviluppò la loro prima tecnologia di gate di silicio (SGT) MOS (metal-oxide-semiconductor) e i loro primi due circuiti integrati MOS commerciali. Successivamente venne mandato nella Silicon Valley in California a lavorare alla Fairchild Semiconductor nel 1968.



Durante gli anni '60, la logica per i circuiti integrati era in gran parte eseguita utilizzando TTL (Transistor-Transistor Logic). Le due T si riferiscono all'utilizzo di transistor a giunzione bipolare. La tecnologia TTL era veloce, ma occupava molto spazio e consumavano molta energia.

MOSFET, di CyrilB CC-BY-SA 3.0

D'altro canto, i circuiti integrati contenenti MOSFET presentavano problemi di fabbricazione che li portavano a velocità incoerenti e variabili, nonché a velocità inferiori rispetto a quanto teoricamente possibile. Se questi problemi fossero stati risolti, la tecnologia MOS sarebbe stata un buon sostituto al TTL sui circuiti integrati, poiché questi potevano essere stipati in uno spazio più piccolo. Ma i MOSFET richiedevano molta meno potenza.


Nel 1968, Faggin fu incaricato di sviluppare la tecnologia di processo MOS autoallineato di Fairchild. Ha prima lavorato su una soluzione di incisione di precisione per la porta in silicio amorfo e poi ha creato l'architettura del processo e le fasi per la fabbricazione dei circuiti integrati. Ha anche inventato i contatti sepolti, una tecnica che ha aumentato ulteriormente la densità attraverso l'uso di uno strato aggiuntivo che crea delle ohmic connections tra il gate di polisilicio e le giunzioni.


Faggin e Tom Klein alla Fairchild nel 1967, credito: Fairchild Camrea & Instrument Corporation

Queste tecniche sono diventate la base della tecnologia Silicon Gate di Fairchild (SGT), che è stata ampiamente utilizzata dall'industria da allora in poi.


Faggin ha continuato a realizzare il primo CI con gate in silicio, il Fairchild 3708. Questo è stato un sostituto del 3705, un CI con gate in metallo che implementa un multiplexor analogico a 8 bit con logica di decodifica e che hanno avuto problemi a realizzare a causa di requisiti rigorosi . Durante il suo sviluppo, ha ulteriormente perfezionato il processo utilizzando il getter di fosforo per assorbire le impurità e sostituendo il silicio amorfo evaporato sotto vuoto con silicio policristallino applicato mediante deposizione in fase vapore.

L'SGT risultante significava che più componenti potevano adattarsi all'IC rispetto al TTL e i requisiti di alimentazione erano inferiori. Ha anche migliorato la velocità da tre a cinque volte rispetto alla precedente tecnologia MOS.



I primi microprocessore presso la Intel

Faggin lasciò Fairchild per unirsi alla Intel, creata appena da due anni, nel 1970, al fine di progettare il chip per il progetto MCS-4 (Micro Computer System). L'obiettivo dell'MCS-4 era produrre quattro chip, inizialmente da utilizzare in una calcolatrice.


Intel C4004 di Thomas Nguyen CC BY-SA 4.0

Uno di quei chip, l'Intel 4004, divenne il primo microprocessore disponibile in commercio. L'SGT che aveva sviluppato alla Fairchild gli ha permesso di adattare tutto su un singolo chip. Basti dire che ci riuscì e nel marzo 1971 e tutti e quattro i chip erano perfettamente funzionanti.

La metodologia di progettazione di Faggin è stata quindi utilizzata per tutti i primi microprocessori Intel. Ciò includeva l'8008 a 8 bit introdotto nel 1972 e l'Intel 4040, una versione migliorata del 4004 nel 1974, in cui Faggin assunse un ruolo di supervisione.

Nel frattempo, Faggin e Masatoshi Shima, che lavorarono all'Intel 4004, hanno sviluppato il progetto per l'8080. È stato rilasciato nel 1974 ed è stato il primo microprocessore a 8 bit ad alte prestazioni.



La creazione dello Z80

Nel 1974, Faggin lasciò la Intel per co-fondare Zilog con Ralph Ungermann per concentrarsi sulla produzione di microprocessori. Lì ha co-progettato la Zilog Z80 con Shima, che lo ha raggiunto da Intel. La Zilog Z80 era software compatibile con l'8080 ma era più veloce e aveva il doppio del numero di registri e istruzioni.


La Zilog Z80 è diventata una delle CPU più popolari per i computer domestici fino alla metà degli anni '80, tipicamente con il sistema operativo CP/M. Alcuni computer degni di nota erano l'Heathkit H89, l'Osborne 1, la serie Kaypro, un certo numero di TRS-80 e alcuni computer Timex/Sinclair. Il Commodore 128 ne usava uno insieme all'8502 per la compatibilità CP/M e un certo numero di computer poteva usarlo come componente aggiuntivo.


Dopo aver lasciato Zilog, nel 1984, Faggin creò la sua seconda startup, Cygnet Technologies, Inc. Lì concepì il Communication CoSystem, un dispositivo che si trovava tra un computer e una linea telefonica e consentiva la trasmissione e la ricezione di voce e dati durante la stessa sessione. Nel 1986 ha co-fondato Synaptics insieme a Carver Mead e ne è diventato CEO. Inizialmente, hanno svolto attività di ricerca e sviluppo di reti neurali artificiali e nel 1991 hanno prodotto l'I1000, il primo riconoscitore ottico di caratteri a chip singolo. Nel 1994 hanno introdotto il touchpad, seguito dai primi touchscreen.


Tra il 2003 e il 2008, Faggin è stato presidente e CEO di Foveon, dove ha reindirizzato la propria attività ai sensori di immagine.



Riconoscimenti

Faggin ha ricevuto numerosi premi e riconoscimenti tra cui il Premio Marconi, il Premio Kyoto per la tecnologia avanzata, Fellow del Computer History Museum e la National Medal of Technology and Innovation 2009 conferitagli dal presidente Barack Obama.


Nel 1996 è stato inserito nella National Inventor’s Hall of Fame, per aver co-inventato il microprocessore. Nel 2011 ha fondato con la moglie la Fondazione Federico ed Elvia Faggin, un'organizzazione senza scopo di lucro che sostiene la ricerca sulla coscienza attraverso la ricerca teorica e sperimentale, un interesse che ha maturato durante la sua permanenza in Synaptics. Il suo lavoro con la Fondazione è ora la sua attività a tempo pieno.


Vive ancora nella Silicon Valley, in California, dove lui e sua moglie si sono trasferiti dall'Italia nel 1968.


Fonte

https://hackaday.com/2018/06/19/federico-faggin-the-real-silicon-man/