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Federico Faggin est un physicien, ingénieur, inventeur et entrepreneur italo-américain. Il est surtout connu pour avoir conçu le premier microprocesseur commercial, l'Intel 4004. Il a dirigé le projet 4004 MCS-4 et le groupe de conception pendant les cinq premières années de l'effort de microprocesseur d'Intel. Faggin a également créé, en travaillant chez Fairchild Semiconductor en 1968, la technologie de grille de silicium auto-alignée MOS metal-oxide-semiconductor SGT, qui a rendu possibles les puces de mémoire MOS, les capteurs d'images CCD et le microprocesseur. Après le 4004, il a dirigé le développement de l'Intel 8008 et 8080, utilisant sa méthodologie SGT pour la conception de puces logiques aléatoires, qui était essentielle à la création des premiers microprocesseurs Intel. Il a été cofondateur avec Ralph Ungermann et PDG de Zilog, la première entreprise entièrement consacrée aux microprocesseurs, et a dirigé le développement des processeurs Zilog Z80 et Z8. Il a ensuite été cofondateur et PDG de Cygnet Technologies, puis de Synaptics.
En 2010, il a reçu la Médaille nationale de la technologie et de l'innovation 2009, le plus grand honneur que les États-Unis confèrent pour les réalisations liées aux progrès technologiques. En 2011, Faggin a fondé la Federico and Elvia Faggin Foundation pour soutenir l'étude scientifique de la conscience dans les universités et instituts de recherche américains. En 2015, la Faggin Foundation a contribué à établir une dotation d'un million de dollars pour la Chaire présidentielle de la famille Faggin en physique de l'information à UC Santa Cruz pour promouvoir l'étude des « questions fondamentales à l'interface de la physique et des domaines connexes, notamment les mathématiques, les systèmes complexes, la biophysique et les sciences cognitives, avec le thème unificateur de l'information en physique ». Federico Faggin est un résident de Silicon Valley depuis 1968 et est un citoyen américain naturalisé.
Formation et début de carrière
Né à Vicenza, en Italie, Federico a grandi dans un environnement intellectuel. Son père, Giuseppe Faggin, était un érudit qui a écrit de nombreux ouvrages académiques et a traduit, avec commentaires, les Ennéades de Plotin du grec original en italien moderne. Federico avait un vif intérêt pour la technologie dès le plus jeune âge. Il a fréquenté un lycée technique à Vicenza, l'I.T.I.S. Alessandro Rossi, et a ensuite obtenu un diplôme de laurea en physique, summa cum laude, de l'Université de Padoue.
Laboratoires R&D d'Olivetti
Faggin a rejoint Olivetti à 19 ans. Là, il a co-conçu et dirigé la mise en œuvre d'un petit ordinateur numérique à transistors avec 4 K × 12 bits de mémoire magnétique en 1960. Le département R&D d'Olivetti a ensuite développé l'une des premières calculatrices électroniques de bureau programmables au monde, la Olivetti Programma 101 en 1964. Après cette première expérience professionnelle, Faggin a étudié la physique à l'Université de Padoue et a enseigné le cours de laboratoire d'électronique pour les étudiants en physique de 3e année au cours de l'année académique 1965-1966.
SGS-Fairchild
En 1967, il a rejoint SGS Fairchild, aujourd'hui STMicroelectronics, en Italie, où il a développé sa première technologie de processus MOS à grille métallique et conçu ses deux premiers circuits intégrés MOS commerciaux. SGS l'a envoyé en Californie en 1968. Quand Fairchild a vendu SGS-Fairchild, Faggin a accepté une offre pour terminer le développement de la technologie de grille de silicium avec Fairchild.
Carrière à Silicon Valley
Fairchild Semiconductor
La technologie de grille de silicium SGT est l'une des technologies les plus influentes qui ont alimenté les progrès de la microélectronique depuis le MOSFET. Sans le SGT, le premier microprocesseur n'aurait pas pu être fabriqué pendant 1970-1971.
En février 1968, Federico Faggin a rejoint Fairchild Semiconductor à Palo Alto où il était chef de projet de la technologie MOS de grille de silicium, un MOSFET avec une grille auto-alignée en silicium, et l'inventeur de son architecture de processus unique. Le SGT est devenu la base de tous les circuits intégrés NMOS et CMOS modernes. Il a rendu possible la création de puces de mémoire MOS pendant 1969-1970, le premier microprocesseur pendant 1970-1971, et le premier CCD et EPROM mémoire morte électriquement programmable avec grilles flottantes de silicium 1970-1971. Le SGT a remplacé la technologie MOS à grille d'aluminium en place, et a été adoptée dans le monde entier en l'espace de 10 ans, rendant finalement obsolètes les circuits intégrés originaux construits avec des transistors bipolaires.
Fairchild 3708
Chez Fairchild, Faggin a conçu le premier circuit intégré commercial utilisant la technologie de grille de silicium avec des transistors MOSFET auto-alignés : le Fairchild 3708. Le 3708 était un multiplexeur analogique 8 bits avec logique de décodage, remplaçant le Fairchild 3705 équivalent qui utilisait la technologie à grille métallique. Le 3708 était 5 fois plus rapide, avait 100 fois moins de fuite de jonction et était beaucoup plus fiable que le 3705, démontrant la supériorité du SGT par rapport au MOS à grille métallique. Voir aussi : Faggin, F., Klein T. 1969. « A Faster Generation of MOS Devices With Low Threshold Is Riding The Crest of the New Wave, Silicon-Gate IC's. » Electronics, 29 Sept. 1969.
Intel
L'Intel 4004. Federico Faggin a rejoint Intel depuis Fairchild en 1970 en tant que chef de projet et concepteur de la famille MCS-4, qui comprenait le 4004, le premier microprocesseur monocip au monde. Fairchild ne tirait pas parti du SGT et Faggin brûlait du désir d'utiliser sa nouvelle technologie pour concevoir des puces avancées.
Le 4004 de 1971 a été rendu possible par les capacités avancées de la technologie de grille de silicium SGT améliorée par la nouvelle méthodologie de conception de logique aléatoire que Faggin a créée chez Intel. C'est cette nouvelle méthodologie, associée à ses plusieurs innovations de conception, qui lui a permis de placer le microprocesseur sur une petite puce. Un microprocesseur monocip – une idée qui était censée se produire de nombreuses années dans l'avenir – est devenue possible en 1971 en utilisant SGT avec deux innovations supplémentaires : 1 les « contacts enfouis » qui ont doublé la densité des circuits, et 2 l'utilisation de charges d'amorçage avec des horloges à 2 phases – précédemment considérées comme impossibles avec SGT – qui ont amélioré la vitesse 5 fois, tout en réduisant la surface de la puce de moitié par rapport au MOS à grille métallique.
La méthodologie de conception créée par Faggin a été utilisée pour la mise en œuvre de tous les premiers microprocesseurs d'Intel et plus tard également pour le Z80 de Zilog.
L'Intel 4004 – un processeur central 4 bits sur une puce unique – était un membre d'une famille de 4 puces personnalisées conçues pour Busicom, un fabricant de calculatrices japonais. Les autres membres de la famille constituant la famille MCS-4 étaient : le 4001, une ROM programmable par masque métallique 2k bits avec lignes entrée-sortie programmables ; le 4002, une RAM dynamique 320 bits avec un port de sortie 4 bits ; et le 4003, un registre à décalage statique d'entrée en série et de sortie série/parallèle à utiliser comme expanseur E/S. Faggin a promu l'idée de commercialiser largement le MCS-4 auprès de clients autres que Busicom en montrant à la direction d'Intel comment les clients pourraient concevoir un système de contrôle utilisant le 4004. Il a conçu et construit un testeur 4004 utilisant le 4004 comme contrôleur du testeur, convaincant ainsi Bob Noyce de renégocier la clause d'exclusivité avec Busicom qui n'autorisait pas Intel à vendre la ligne MCS-4 à d'autres clients.
En 2009, les quatre contributeurs du 4004 ont été intronisés comme Fellows du Computer History Museum. Ted Hoff, chef du département de recherche d'application, a formulé la proposition architecturale et l'ensemble d'instructions avec l'aide de Stan Mazor et en collaboration avec Masatoshi Shima de Busicom. Cependant, aucun d'entre eux n'était concepteur de puces et aucun n'était familiarisé avec la nouvelle technologie de grille de silicium SGT. La conception en silicium était l'ingrédient manquant essentiel pour fabriquer un microprocesseur puisque tout le reste était déjà connu. Federico Faggin a dirigé le projet dans un département différent sans l'implication de Hoff et Mazor. Faggin avait inventé le SGT original chez Fairchild Semiconductor en 1968 et a fourni des perfectionnements et des inventions supplémentaires pour rendre possible la mise en œuvre du 4004 sur une puce unique. Avec l'aide de routine de Shima, Faggin a complété la conception de la puce en janvier 1971.
L'Intel 2102A est une refonte de la RAM statique Intel 2102, où Federico Faggin a introduit chez Intel, pour la première fois, la charge d'épuisement, combinant la technologie de grille de silicium avec l'implantation ionique. La conception a été réalisée vers la fin de 1973 par Federico Faggin et Dick Pashley. La 2102A était 5 fois plus rapide que la 2102, ouvrant une nouvelle direction pour Intel.
Premiers microprocesseurs Intel
La méthodologie de conception en silicium de Faggin a été utilisée pour mettre en œuvre tous les premiers microprocesseurs d'Intel.
L'Intel 8008 était le premier processeur central monocip 8 bits au monde et, comme le 4004, a été construit avec SGT canal p. Le développement 8008 a été initialement assigné à Hal Feeney en mars 1970 mais a été suspendu jusqu'à ce que le 4004 soit complété. Il a été repris en janvier 1971 sous la direction de Faggin utilisant les circuits de base et la méthodologie qu'il avait développés pour le 4004, Hal Feeney effectuant la conception de la puce. L'architecture du processeur 8008 a été créée à l'origine par CTC Inc. pour le terminal intelligent Datapoint 2200, dans lequel elle a été mise en œuvre en logique IC discrète.
Le microprocesseur Intel 4040 de 1974 était une version beaucoup améliorée et compatible au niveau du code machine du processeur 4004 lui permettant de s'interfacer directement avec les mémoires et appareils E/S standard. Federico Faggin a créé l'architecture du 4040 et a supervisé Tom Innes qui a effectué le travail de conception.
Le microprocesseur 8080 de 1974 était le premier microprocesseur 8 bits haute performance sur le marché, utilisant le SGT canal n plus rapide. Le 8080 a été conçu et conçu par Faggin, et conçu par Masatoshi Shima sous la supervision de Faggin. Le 8080 était une amélioration majeure par rapport à l'architecture 8008, mais il conservait la compatibilité logicielle avec celle-ci. Il était beaucoup plus rapide et plus facile à interfacer avec la mémoire externe et les appareils E/S que le 8008. Les hautes performances et le faible coût du 8080 ont permis aux développeurs d'utiliser les microprocesseurs pour de nombreuses applications nouvelles, y compris les précurseurs de l'ordinateur personnel.
Quand Faggin a quitté Intel à la fin de 1974 pour fonder Zilog avec Ralph Ungermann, il était directeur du département R&D responsable de tous les produits MOS, à l'exception des mémoires dynamiques.
Zilog
Zilog était la première entreprise entièrement consacrée aux microprocesseurs créée par Federico Faggin et Ralph Ungermann en novembre 1974. Faggin était président et PDG de Zilog jusqu'à la fin de 1980 et il a conçu et conçu le processeur Z80 et sa famille de composants périphériques programmables. Il a également co-conçu le processeur dont le chef de projet était Masatoshi Shima. Le Z80-CPU était une amélioration majeure par rapport au 8080, mais il conservait la compatibilité logicielle avec celui-ci. Beaucoup plus rapide et avec plus du double des registres et des instructions du 8080, il faisait partie d'une famille de composants qui comprenait plusieurs périphériques intelligents le Z80-PIO, un contrôleur d'entrée-sortie parallèle programmable ; le Z80-CTC, un compteur-minuteur programmable ; le Z80-SIO, contrôleur d'interface de communications série programmable, et le Z80-DMA, contrôleur d'accès direct à la mémoire programmable. Cette famille de puces a permis la conception de microordinateurs puissants et peu coûteux avec des performances comparables à celles des mini-ordinateurs. Le Z80-CPU avait une structure de bus et une structure d'interruption nettement meilleures que le 8080 et pouvait s'interfacer directement avec la RAM dynamique, puisqu'il incluait un contrôleur de rafraîchissement de mémoire interne. Le Z80 a été utilisé dans de nombreux premiers ordinateurs personnels, ainsi que dans des systèmes de jeux vidéo tels que le MSX, ColecoVision, Sega Master System et Game Boy. Le Z80 est toujours en production de volume en 2017 en tant que microprocesseur principal dans diverses puces système.
Le micro-contrôleur Zilog Z8 de 1978 était l'un des premiers micro-contrôleurs monocip du marché. Il intégrait un processeur 8 bits, une RAM, une ROM et des installations E/S, suffisantes pour de nombreuses applications de contrôle. Faggin a conçu le Z8 en 1974, peu de temps après avoir fondé Zilog, mais a ensuite décidé de donner la priorité au Z80. Le Z8 a été conçu en 1976-78 et est toujours en production de volume aujourd'hui en 2017.
Le Communication CoSystem
Le Communication CoSystem de 1984. Le Cosystem a été conçu par Faggin et conçu et produit par Cygnet Technologies, Inc., la deuxième entreprise de démarrage de Faggin. Attaché à un ordinateur personnel et à une ligne téléphonique standard, le CoSystem pouvait gérer automatiquement toutes les communications vocales et de données personnelles de l'utilisateur, y compris le courrier électronique, l'accès à la base de données, les transferts d'écran informatique lors d'une communication vocale, la tenue des dossiers d'appels, etc. Le brevet couvrant le CoSystem est très cité dans le domaine des communications personnelles.
Synaptics
En 1986, Faggin a cofondé et a été PDG de Synaptics jusqu'en 1999, devenant président de 1999 à 2009. Synaptics était initialement consacrée à la R&D dans les réseaux de neurones artificiels pour les applications de reconnaissance de motifs utilisant le VLSI analogique. Synaptics a introduit l'I1000, le premier lecteur optique de caractères monocip au monde en 1991. En 1994, Synaptics a introduit le pavé tactile pour remplacer le trackball encombrant alors en usage dans les ordinateurs portables. Le pavé tactile a été largement adopté par l'industrie. Synaptics a également introduit les premiers écrans tactiles qui ont finalement été adoptés pour les téléphones intelligents et les tablettes ; des applications qui dominent maintenant le marché. Faggin a eu l'idée générale du produit et a dirigé un groupe d'ingénieurs qui ont affiné davantage l'idée par de nombreuses séances de remue-méninges. Faggin est co-inventeur de dix brevets assignés à Synaptics. Il est président émérite
