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【新智元導讀】今年是英特爾首款商用微處理器4004誕生50週年。4004為10微米工藝，僅有2250個電晶體，但卻開啟了計算和晶片產業的偉大時代，徹底改變了人類的生活。這個故事，要從1969年的一款計算器講起。
今年是英特爾首款商用晶片4004誕生50週年。
1971 年 11 月 15 日，英特爾在《電子新聞》上釋出了第一個商用單晶片微處理器英特爾 4004 的廣告。
五十年後，我們來回顧一下，4004晶片和它的遺產是如何發展為今天的晶片帝國的。
首款商用單片微處理器
1969 年，一家名為Busicom的日本計算器製造商聘請英特爾為其設計的計算器製造晶片。
英特爾設計出了一種由四個積體電路 (IC) 組成的晶片組（稱為 MCS-4，即「微型計算機系統」的縮寫），極大地簡化了計算器的內部設計。
在為這家計算器製造商提供解決方案的過程中，英特爾開發並商業化了世界上第一個單晶片微處理器：英特爾4004。
除了4004外，英特爾還設計了三種支援晶片：4001、4002和4003。其中，4002是僅40位元組的RAM晶片記憶體。
1971年年中，Intel 4004 作為 Busicom 141-PF 計算器的一部分首次推出。在與 Busicom 重新談判後，英特爾可以自由地將MCS-4晶片組出售。
1971 年 11 月 15 日，英特爾在當日的《電子新聞》雜誌上（當時最著名的行業雜誌）上刊出廣告，將英特爾 4004 推向了通用市場。
4004最初的廣告語是，「整合電子的新時代」。回過頭來看，這個廣告語毫不誇張。
廣告上的插圖顯示，四片 MCS-4 晶片在計算機前的人身上若隱若現，廣告中大膽宣稱：「晶片上的微可程式設計計算機」
在Intel 推出 4004 之前，計算機中央處理器 (CPU) 通常是一塊或幾塊裝有 IC 和分立電子元件的電路板。
由於英特爾的創新，所有這些電路都可以壓縮在一塊比指甲還小的矽片上。
以4004為代表的完全小型化晶片，使計算機的小型化成為可能，並讓家用計算機在未來十年變得逐步實用。
4004真的是第一個微處理器嗎？
這個問題確實存在一些爭議，歷史學家通常會在「第一個」後面新增諸如「單晶片」、「商用」之類的限定性詞語，以關注不同晶片企業的開創性成就。
1971年年中，英特爾4004商用晶片首次亮相時，多晶片微處理器已經在美國海軍的 F-14 雄貓戰鬥機上搭載使用，德州儀器等競爭對手也在開發自己的單晶片微處理器。
尤其值得一提的是，英特爾4004處理器標誌著此後長期微處理器業務的成功開端，它極大地影響了個人計算機的發展，至今仍為數十億臺計算機提供動力。
如果英特爾上世紀 70 年代初失敗了，今天我們很可能會慶祝另一家公司的早期晶片的成功。但是，事後看來，我們真的可以回顧過去，回顧4004為英特爾和晶片產業開啟的大時代。
過去和現在：4004 與酷睿i9-12900K
自 1971 年以來，微處理器技術發生了巨大變化，英特爾的4004 CPU 執行頻率僅為 740 KHz，使用 10 微米工藝，僅包含 2250 個電晶體。
前幾日，英特爾剛剛釋出了最新的12代酷睿CPU，我們將 4004 和英特爾酷睿i9-12900K 進行了比較。50年過去，看看晶片產業的飛速進步到底達到了多麼驚人的程度。
在這些對比資料中，真正引人注目的是每個晶片上電晶體數量的驚人變化：2250與217 億（估計值）。
由於製造工藝的顯著進步，製程尺寸大幅減小（從10微米到7奈米），電晶體數量的大幅增加是可能的，每平方毫米上的電晶體密度迅速增大。
另外，現代英特爾晶片在其晶片上封裝的不僅僅是一個CPU，還包括一個高速記憶體控制器、一個功能齊全的GPU，以及更多整合到一個包中的功能。我們肯定已經走了很長一段路。
英特爾 4004 的應用
由於 4004 效能有限，且很快被更強大的晶片（比如 8008）取代，與隨後的 8 位英特爾晶片相比，4004並沒有得到太廣泛的使用。不過，這裡還是列出一些採用 4004 CPU 的產品。
Busicom 141-PF 桌面計算器
Bally Alley 街機保齡球模擬器
Bally Flicker 彈球機
英特爾 4004 的遺產
英特爾在《電子新聞》上宣佈 4004 僅五個月後，就推出了8008，這是第一款 8 位微處理器。8008 開啟了像 Mark-8 這樣的家用電腦時代，它於1974 年登上 Radio-Electronics 的封面，刺激了個人電腦行業。
1974 年 7 月發行的 Radio-Electronics 封面是一臺使用Intel 8008 CPU的計算機
在 8008 之後，英特爾緊隨其後推出了 8 位 8080、16 位 8086 及更高版本，各種個人電腦沿途採用了每種型號。微處理器效能快速提升，很快就讓4位的4004 處理器退出了舞臺，但4004對後來世界文化的影響已經開始實現。
作為有史以來第一個商用微處理器，4004 的遺產是不朽的。在過去的 50 年中，微處理器從根本上影響了幾乎所有行業，重塑了世界經濟，並改變了文明。
微處理器的重要性再怎麼強調也不為過，它有朝一日可能會被認為與學會用火一樣重要。
學會用火，讓我們可以操縱現實世界的工具，微處理器讓我們可以操縱資訊。
技術的小型化並沒有隨著微處理器的出現而停止。如今，更多公司繼續將以前作為獨立晶片提供的特性和功能整合到稱為片上系統 (SOC) 的單晶片封裝中，比如Apple 的 M1 系列。
晶片的故事還沒有結束，但我們都知道故事的起點，1971 年。
英特爾 4004，50歲生日快樂！
參考資料：
https://www.howtogeek.com/766783/the-microprocessor-is-50-celebrating-the-intel-4004/
https://www.intel.com/content/www/us/en/newsroom/news/intel-marks-50th-anniversary-4004.html#gs.gmpx26
