IBM处理器的芯片的制造历史
文/Nora Mikes 出处：IBM资料
在最近 10 年中，IBM 在半导体领域实现了一个又一个的突破：铜技术，绝缘硅，硅锗合金，应变硅和 low-k 绝缘体。所有这些技术都滋生于 IBM 肥沃的研究土壤。这种对现代芯片制造知根知底的能力并非是空穴来风，而是来自于半导体工业中最先进的 R & D 部门的封闭且洁净的实验室。
最初，每个计算机的中央处理单元（或称为 CPU）都是惟一的。每个 CPU 都有自己的指令集，且与其他 CPU 的指令集不兼容。这种情况的变化要回溯到 1964 年引入 IBM S/360 产品线的电子管年代：突然之间，我们不需要每次新买一台计算机时都丢弃原来的代码并重新设计代码了。现在的 IBM 大型机依然保持着对 1962 年这种革命性的指令集的向后兼容性。IBM 其他的 CPU 产品线也保持着相同的兼容性。
从用户模式来看，PowerPC? 系列处理器对应用提供了完全的兼容性：从最底层的自动交通指示灯到功能强大的 Apple Xserve G5。另外，PowerPC 微处理器还与 IBM 的其他 RISC 处理器产品线 POWER? 和 Star 共用一大组通用指令集，这样就使得这三条产品线保持着“近似”的兼容性。在很多情况中，这等价于二进制兼容；在有些情况中，则意味着需要进行简单的重编译；不论如何，这都意味着程序移植已经是小菜一碟了。
IBM 的四条处理器产品线 —— POWER 体系结构，PowerPC 系列的处理器，Star 系列，以及 IBM 大型机上所采用的芯片 —— 都有一个共同的祖先：IBM 801。
CPU 的族谱
IBM 801 的目标是解决 20 世纪 70 年代很多计算机面临的相同问题：电话呼叫的转换。设计小组的目标是在每个时钟周期内完成一条指令，从而每分钟可以处理 300 个电话。
当时的大部分计算机，例如 IBM S/360 大型机，都有复杂的冗余指令集，我们今天称之为 CISC（复杂指令集计算机）。计算机的趋势是日益小型化，而 1947 年开始的晶体管的变革更加加剧了这一趋势的变化。随着集成电路越来越小，设计人员可以利用更多的空间在芯片中实现更多指令。到 20 世纪 70 年代，芯片的复杂度已经发展到芯片可以实现非常不可思议的事情（例如日益复杂的数字钟表）。但是另外一个事实是芯片执行指令时需要更多的机器时间，这使得 801 项目组无法实现自己的性能指标。
IBM 的 John Cocke 在实现复杂性领域并不是生手，他早就从事于 IBM Stretch 计算机的研究，IBM Stretch 计算机是 IBM 704 大型机的一个竞争对手，它的继承者是 ACS （高级计算机系统）；而 704 的继承者是 S/360，二者也是竞争对手。
他对指令集进行了拆分，并设计了一台只有当时同类计算机一半电路的机器，但是其运行速度却是同类计算机的两倍。快速的核心和更少的电路带来的不仅仅是性能的提升，而且功耗也更少（这对于现在的很多用户来说都是最重要的一个问题），成本也更低。这种体系结构称为 RISC（精简指令集计算机）。有些人喜欢称 RISC 为“load-store”，意思是想强调 RISC 计算机只有 100 多条指令（POWER 体系结构也是如此）。其他的 RISC 计算机并没有采用一套精简指令集，而是采用一组精简过的指令：CISC 的每条复杂指令都被拆分成更小的基本单元，然后再组合起来实现复杂指令的功能。
无论如何，CPU 中的复杂性并没有简单地消失，而是转嫁到编译器中了。为了更好地实现这种功能，John Cocke 不仅成为编译器领域的专家，而且在编译器的优化方面特有专长。他在 RISC 和编译器优化方面的工作为他赢得了很多荣誉，其中包括 1987 年的图灵奖。
就 IBM 801 而言，它从来都没有成为一个电话转换器。相反，IBM 801 后来成为第一个 RISC 芯片，在很多 IBM 的硬件产品中广泛采用 —— 曾经有一段时间，它作为一个微控制器和处理器甚至限制了其竞争对手 IBM 大型机的发展。
RISC 体系结构在工作站和嵌入式市场中很快占据了主导地位，John Cocke 之后又转入其他项目的研究之中。在 20 世纪 80 年代，他有机会在一个后来被命名为“America”的项目中重新提炼 801 的设计，这个项目后来就成为 POWER 系列的芯片。之后的几年中，他甚至在 PowerPC 体系结构的开发中贡献了很大的力量。与 801 类似，PowerPC 也被设计成为可以在任何机器上运行的一个通用微处理器，它在从最高端到最低端的机器上都可以运行。
现在，RISC 体系结构是惟一一种最通用的 CPU，它是很多平台的基础：从工作站到蜂窝电话，从视频游戏终端到超级计算机，从交通指示灯到桌面系统，从宽带调制解调器到自动加油站和防撞系统。甚至 x86 的制造商（他们在相当长的一段时间内都生产 CISC 芯片）也基于 RISC 体系结构研制了他们的第五代和第六代芯片，并将 x86 的操作码转换成 RISC 操作，以保持向后兼容。
POWER
POWER 是 Power Optimization With Enhanced RISC 的缩写，是 IBM 的很多服务器、工作站和超级计算机的主要处理器。POWER 芯片起源于 801 CPU，是第二代 RISC 处理器。POWER 芯片在 1990 年被 RS 或 RISC System/6000 UNIX 工作站（现在称为 eServer 和 pSeries）采用，POWER 的产品有 POWER1、POWER2、POWER3，现在最高端的是 POWER4。POWER4 处理器是目前单个芯片中性能最好的芯片。
801 的设计非常简单。但是由于所有的指令都必须在一个时钟周期内完成，因此其浮点运算和超量计算（并行处理）能力很差。POWER 体系结构就着重于解决这个问题。POWER 芯片采用了 100 多条指令，是非常优秀的一个 RISC 体系结构。
以下对每种 POWER 芯片简单进行一下介绍；更详细的内容请参考 参考资料 中的链接。
POWER1
发布于 1990 年：每个芯片中集成了 800,000 个晶体管。
与当时其他的 RISC 处理器不同，POWER1 进行了功能划分，这为这种功能强大的芯片赋予了超量计算的能力。它还有单独的浮点寄存器，可以适应从低端到高端的 UNIX 工作站。最初的 POWER1 芯片实际上是在一个主板上的几个芯片；后来很快就变成一个 RSC（RISC 单一芯片），其中集成了 100 多万个晶体管。POWER1 微处理器的 RSC 实现被火星探险任务用作中央处理器，它也是后来 PowerPC 产品线的先驱。
POWER2
发布于 1993 年，一直使用到 1998 年：每个芯片中集成了 1500 万个晶体管。
POWER2 芯片中新加了第二个浮点处理单元（FPU）和更多缓存。PSSC 超级芯片是 POWER2 这种 8 芯片体系结构的一种单片实现，使用这种芯片配置的一个 32 节点的 IBM 深蓝超级计算机在 1997 年击败了国际象棋冠军 Garry Kasparov。
POWER3
发布于 1998 年：每个芯片中集成了 1500 万个晶体管。
第一个 64 位对称多处理器（SMP），POWER3 完全兼容原来的 POWER 指令集，也可以与 PowerPC 指令集很好地兼容。POWER3 设计用来从事从太空探测到天气预报方面的科技计算应用。它特有一个数据预取引擎，无阻塞的交叉数据缓存，双浮点执行单元，以及其他一些很好的设计。POWER3-II 使用铜作为连接介质重新实现了 POWER3，这样以相同的价格可以获得两倍的性能。
POWER4
发布于 2001 年：每个芯片中集成了 1 亿 7400 万个晶体管。
采用 0.18 微米的铜和 SoI（绝缘硅）技术，POWER4 是目前市场上单个芯片功能最强大的芯片。POWER4 继承了 POWER3 芯片的所有优点（包括与 PowerPC 指令集的兼容性），但是采用的却是全新的设计。每个处理器都有 2 个 64 位的 1GHz+ 的PowerPC 核心，这是第一个单板上具有多核心设计的服务器处理器（也称为“片上 CMP”或“片上服务器”）。每个处理器都可以并行执行 200 条指令。POWER4 芯片取代了 Star 系列的处理器，是 IBM Regatta 服务器强大的动力之源，也是 PowerPC 970 处理器（也称为 Apple G5）的祖先。POWER4+?（也称为 POWER4-II）功能与之类似，但是主频更高，功耗更低。
POWER5?
计划 2004 年发布。
与 POWER3 和 POWER4 芯片类似，POWER5 是 POWER 和 PowerPC 体系结构的一种综合体。这种芯片具有很多特性，例如通信加速、芯片多处理器、同步多线程，等等，据报告声称其性能超过 POWER4 芯片 50% 到 100%。POWER5 芯片将装备一条新的服务器产品线，这些服务器代号为“Squadron”，将于 2004 年下半年在劳伦斯利物浦发布。
POWER6?
计划 2006 年发布。
资料保密中。
Star 系列
RS64 芯片首次于 1998 年面世，在 IBM 内部称之为 Star 系列，这是因为大部分代码字节中都包含了单词“star”或类似的单词（其中一个比较出名的例外是最初的 RS64，其代号是“Apache”）。
Star 系列芯片源自于对 PowerPC 体系结构的修改，同时还从 POWER 产品线中继承了很多特点。从一开始起，这些芯片就只针对于一种应用进行优化：商业应用。这种专用化使其在 UNIX 服务器领域几乎在 10 年的时间中都牢居霸主地位。
RS64 系列将诸如分支预测、浮点处理以及硬件预取之类的问题留给其兄弟 POWER3 芯片来解决，自己则专注于整数运算性能和大型复杂的片上、片外缓存的处理。RS64 系列从面世以来就一直是 64 位的，2000 年在 RS64 IV 中引入了多线程的设计。RS64 可以在一台机器内扩展到多达 24 个处理器，功耗则只需要每个处理器 15 瓦即可，这一点与其兄弟 POWER 芯片有很大的区别。
这些特性使 RS64 芯片非常适合一些系统，例如联机事务处理（OLTP）、商业智能、企业资源计划（ERP）以及其他一些大型的、功能强大的、具有多用户和多任务而缓存命中率很低的系统，其中包括 Web 服务。RS64 芯片只装备在 IBM 的 eServer iSeries（RS 系列）和 pSeries（AS 系列）服务器中。
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| IBM PowerPC 403GCX |
RS64
发布于 1997 年，代号名：Apache。
第一个 RS64 芯片，也是世界上第一个 64 位的 PowerPC RISC 芯片。其超量运算能力和可扩展性都很好，与 POWER1 芯片的兼容性比后来的 RS64 芯片都要好。由于对商业应用的专著，原来需要使用 7 个芯片的功能现在只需要一个芯片就可以实现。RS64 装备在 AS/400（后来称为 A35）和 RS/6000 中。
RS64 II
发布于 1998 年，代号名：Northstar。
第二代 RS64 芯片，其特点是每个卡上有 4 个处理器，每个 RS/6000 可以支持多达 3 个卡，从而可以装备 4 路、8 路或 12 路的 SMP 系统。
RS64 III
发布于 1999 年，代号名：Pulsar。
第一个使用 IBM 的铜和绝缘硅技术的 RS64 芯片，现在可以支持 6 个处理器卡，可以扩展为 24 路的 SMP 机器。
RS64 IV
发布于 2001 年，代号名：IStar, SStar。
第一个市场份额很大的实现多线程的处理器，RS64 IV 比之前的处理器的速度更快，体积也更小。
现在，商业计算和科学计算的聚合对处理器的设计提出了一个要求：在一个处理器上解决两方面的市场需求。因此 Star 系列正被全新设计的 POWER4 芯片所取代。
PowerPC
PowerPC 中的 PC 代表 performance computing。PowerPC 源自于 POWER 体系结构，在 1993 年首次引入。与 IBM 801 类似，PowerPC 从一开始设计就是要在各种计算机上运行：从靠电池驱动的手持设备到超级计算机和大型机。但是其第一个商业应用却是在桌面系统中，即 Power Macintosh 6100。
PowerPC 是 Apple、IBM 和摩托罗拉（Motorola）联盟（也称为 AIM 联盟）的产物，它基于 POWER 体系结构，但是与 POWER 又有很多的不同。例如，PowerPC 是开放的，它既支持高端的内存模型，也支持低端的内存模型，而 POWER 芯片是高端的。最初的 PowerPC 设计也着重于浮点性能和多处理能力的研究。当然，它也包含了大部分 POWER 指令。很多应用程序都能在 PowerPC 上正常工作，这可能需要重新编译以进行一些转换。
尽管 IBM 和摩托罗拉分别独自开发了自己的芯片，但是从用户层来讲，所有的 PowerPC 处理器都运行相同的关键 PowerPC 指令集，这样可以确保在之上运行的所有软件产品都保持 ABI 兼容性。从 2000 年开始，摩托罗拉和 IBM 的 PowerPC 芯片都开始遵循 Book E 规范，这样可以提供一些增强特性，从而使得 PowerPC 对嵌入式处理器应用（例如网络和存储设备，以及消费者设备）更具有吸引力。
除了兼容性之外，关于 PowerPC 体系结构的最大一个优点是它是开放的：它定义了一个指令集（ISA），并且允许任何人来设计和制造与 PowerPC 兼容的处理器；为了支持 PowerPC 而开发的软件模块的源代码都可以自由使用。最后，PowerPC 核心的精简为其他部件预留了很大的空间，从新添加缓存到协处理都是如此，这样可以实现任意的设计复杂度。
IBM 的 4 条服务器产品线中有两条与 Apple 计算机的桌面和服务器产品线同样基于 PowerPC 体系结构，分别是 Nintendo GameCube 和 IBM 的“蓝色基因（Blue Gene）”超级计算机。
现在，三种主要的 PowerPC 系列是嵌入式 PowerPC 400 系列以及独立的 PowerPC 700 和 PowerPC 900 系列。由于历史的原因，我们介绍独立的 PowerPC 600 系列，因为它是第一个 PowerPC 芯片。
PowerPC 600 系列
PowerPC 601 是第一代 PowerPC 系列中的第一个芯片。它是 POWER 和 PowerPC 体系结构之间的桥梁，其与 POWER1 的兼容性比以后的 PowerPC 都要好（甚至比 POWER 同一系列的芯片还要好），同时它还兼容 Motorola 88110 总线。PowerPC 601 的首次面世是在 1994 年最早的 PowerMac 6100 中，其主频为 66 Mhz。这条产品线中的下一个芯片是 603，它是一个低端的核心，通常在汽车中可以找到。它与 PowerPC 603 同时发布，当时 PowerPC 604 是业界最高端的芯片。603 和 604 都有一个“e”版本（603e 和 604e），该版本中对性能进行了改善。最后，第一个 64 位的 PowerPC 芯片，也是很高端的 PowerPC 620 于 1995 年发布。
PowerPC 700 系列
首次面世是在 1998 年，PowerPC 740 和 PowerPC 750 与 604e 非常类似 —— 有些人会说他们是同一个 600/700 系列的成员。PowerPC 750 是世界上第一个基于铜的微处理器，当它用于 Apple 计算机时，通常称为 G3。它很快就被 G4（或称为 Motorola 7400）所取代了。32 位的 PowerPC 750FX 在 2002 年发布时其速度就达到了 1GHz，这在业界引起一片哗然。IBM 随之在 2003 年又发布了 750GX，它带有 1MB 的 L2 缓存，速度是 1GHz，功耗大约是 7 瓦。
PowerPC 900 系列
64 位的 PowerPC 970，这是 POWER4 的一个单核心版本，可以同时处理 200 条指令，其速度可以超过 2GHz，而功耗不过几十瓦。低功耗的优势使其一方面成为笔记本和其他便携式系统的宠儿，另一方面又成为大型服务器和存储设备的首选品。它 64 位的处理能力和单指令多数据（SIMD）单元可以加速计算密集型的应用，例如多媒体和图形。这种芯片用于 Apple 的桌面系统、Xserve 服务器、图像系统以及日益增长的网络系统中。Apple Xerve G5 是第一个装备 PowerPC 970FX 的机器，这是第一个采用应变硅和绝缘硅技术制造的芯片，可以只需更低的功耗就实现更高的速度。
PowerPC 400
这是 PowerPC 处理器中的嵌入式系列产品。PowerPC 的灵活性体系结构可以实现很多的专用系统，但是从来没有其他地方会像 400 系列一样灵活。从机顶盒到 IBM 的“蓝色基因”超级计算机，到处都可以看到它的身影。在这个系列的一端是 PowerPC 405EP，每个嵌入式处理器只需要 1 瓦的功耗就可以实现 200 MHz 的主频；而另一端是基于铜技术的 800 MHz 的 PowerPC 440 系列，它可以提供业界最高端的嵌入式处理器。每个子系列都可以专用，例如，PowerPC 440GX 的双千兆以太网和 TCP/IP 负载加速可以减少报文密集型应用对 CPU 的占用率 50% 以上。大量的产品都是在对 PowerPC 400 系列的核心进行高度修改而构建的，其中“蓝色基因”超级计算机就在每个芯片中采用了两个 PowerPC 440 处理器和两个 FP（浮点）核心。
虽然最初考虑用作一个桌面系统的芯片，但是 PowerPC 的低功耗使其成为嵌入式领域中很好的一个替代品，其高性能又对高级应用很有吸引力。现在，PowerPC 已经是很多东西的大脑：从视频游戏终端、多媒体娱乐系统，到数字助手和蜂窝电话，再到基站和 PBX 开关。我们家中的宽带的调制解调器、hub 和路由器、自动化子系统、打印机、复印机以及传真中也都可以找到 PowerPC。当然，桌面系统中也会有 PowerPC。
CMOS
您或许还记得 801 项目是为了解决 CISC 系统的复杂性和专用性的问题而进行的，它是 IBM 大型机中顶端的 CISC 系统。然而，IBM 大型机也从 801 项目中获益颇丰，它与 IBM 的三条 RISC 处理器的产品线都有关系。大型机芯片是 IBM 的第四个系列的处理器，它有一个非常复杂的历史。
原因之一是与其他类型的机器相比，大型机对于 CPU 的依赖程度更少，而对于系统体系结构和 I/O 通道的依赖程度则更多。S/360 系列大型机是一个创新，它引入了对业界机器的兼容性的概念，现在有些磁心仍然支持当时的功能。当它在 1971 年名字换成 S/370 时，就成为业界第一个切换为芯片的大型机。当然，它们使用的是 CISC 芯片：具体地讲，是具有 CISC 体系结构的二极管。大约 10 年之后，当 RISC 体系结构出现时，它又切换为 RISC 芯片，令人惊奇的是，其性能获得了显著的提升。然而更重要的一次变化是采用 CMOS 来替代二极管；第一代（G1）CMOS 大型机芯片于 1985 年面世，直到 1997 年 IBM 宣布此后所有的大型机都将只配备 CMOS 而不再采用二极管。实际上不只大型机切换到了 CMOS：尽管二极管统治了早期的芯片制造世界，但是现在大部分处理器都是使用 CMOS。
那么这些 CMOS 芯片究竟是什么呢？哦，CMOS（互补金属氧化物半导体）芯片使用金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），显然它是一种 FEI（场效应晶体管）。这是与二极管的根本区别，有关这些区别的影响的详细信息请参阅 参考资料 。
虽然二极管的速度很快，但是功耗也高，即使处于备用状态或恒态时也是如此。相反，FET 的速度较慢，但是在恒态下根本不消耗能源。因此，对于那些需要长期供电（而系统性能并不重要）的系统来说，FET 才是正确的选择。因此，当计算还很原始时，人们想出数字钟表来就是很好的一种思路，现在是 CMOS 芯片来驱动。它们还需要满足其他需要更少功耗和并不要求太高性能的系统（例如存放个人计算机的 BIOS 信息）的要求。这就是 为什么它这么慢!
现在，二极管和 FET 之间另外一个重要的区别是拓扑结构：二极管采用的是纵向布线，而基于 FET 的芯片则采用横向布线。因此，在基于 FET 的芯片上空间就更大。在 20 世纪 80 年代和 90 年代的早期，芯片的小型化已经使得芯片的尺寸非常之小，以至于更小的基于 FET 的芯片上可以留出更多的空间，可以放置更多的晶体管，从而实现远远高出二极管模型的性能。基于 FET 的芯片还有最后一个优点：与临近晶体管之间的电子干扰远远小于二极管。因此，尽管二极管也在进行一场日益小型化的战争，但是每次更小一点时，就会加剧了电子干扰的程度，甚至到不可接受的程度；而基于 FET 的芯片则可以变得更小，甚至可以在更大的表面区域中实现更高的布线密度。因此，大部分最新的高级纳米级的芯片都是 CMOS 芯片。
关于大型机芯片另外一个真正有意义的指标是芯片的冗余度。大型机芯片通常会将 20 或 30 甚至更多个芯片封装在一个多芯片模型（MCM）中：其中一半用作备用芯片，以便在活动芯片失效时立即接管这些芯片的工作。更详细地说，大型机会将自己接收到的每条指令都在独立的芯片上执行两次，并在返回结果之前对其进行校验。每个芯片集成 10 亿个晶体管是芯片制造业中的一个里程碑，当我们达到这个水平时，可以发现这种稳定性对于消费用的处理器也同样适用。
定制芯片
任天堂游戏机的 Gekko、Transmeta 的第一个 Crusoe 芯片、Cray 的 X1 超级计算机芯片、Xilinx Virtex-II Pro 处理器、Agilent Tachyon 芯片以及下一代的微软 XBox 处理器等有什么共性吗？这些芯片要么是由 IBM 制造的，要么也将由 IBM 制造。
在最近几年中，IBM 逐渐向外界开始开放自己的制造工厂和研发中心，这在以前是从未有过的事情。芯片用户包括 Sony、Qualcomm 甚至 AMD。
原因之一是 IBM 在纽约的顶级 Fishkill 工厂。Fishkill 工厂如此先进，可以生产几乎所有最新的芯片：从铜 CMOS XS 到绝缘硅、硅锗合金以及low-k 绝缘体，所有这些都可以在 300mm 的晶片上生产。Fishkill 工艺是如此先进，以至于工人甚至无需穿“兔形套装”，因为晶片从头到尾都是在封闭的 FOUP 中生产的。最后，Fishkill 操作非常优秀，服务器中只运行 Linux。
Fishkill 以及 IBM 的大部分其他工艺都花费了大量的时间来使用 PowerPC 核心生产芯片。这是因为 PowerPC 核心速度非常快，而且非常小（这样可以在芯片上为定制留出更多空间）；另外一个原因是由于 PowerPC 体系结构可以与多个协处理器组合使用。这也是为什么 PowerPC 会在诸如机顶盒、游戏机和 Playstation2 视频游戏控制台等高度专用化的环境中如此成功的原因。
IBM 工厂也是世界上领先的 ASIC（专用集成电路）的供应商，业务范围从可定制控制处理器（CCP，这种芯片中很大一部分设计是固定的，但是要留下足够的空间进行定制）到 IBM 专家对现有产品进行裁减从而为新应用制造芯片，到对其他供应商的处理器和协处理器提供技术支持。简而言之，他们任何事都可以做。
Fab 的前景
就在 20 年前，芯片组件还是微米或几千纳米级的。现在，使用 300mm 晶片生产的芯片中包含的组件的平均尺寸也不过几十纳米。您要知道纳米是百万分之一毫米，人的一根头发的直径大约是 100,000 纳米。按照这种发展速度，我们很快就要用埃（Angstrom）作为单位来度量组件的尺寸了。
每个芯片集成了 10 亿个晶体管的芯片现在已经不入主流，业界观察家认为到 2010 年，芯片主频将达到 100 GHz。
同时，我们期望看到 POWER5 和细胞超级芯片的发布，后者是由 Sony、Toshiba 和 IBM 共同开发的。
小资料
打破摩尔定律的速度限制
每个人都知道 IBM 发明了 FORTRAN 和磁盘驱动器；但是您知道 IBM 还生产硅晶片和单颗粒内存单元（DRAM）吗？下面是 IBM 在半导体领域所取得的最新突破：
铜介质
半导体业界一直有梦想能使用铜作为介质，这样可以获得比铝好 40% 以上的电流传输效率。但是直到最近制造流程才实现了这个目标。让我们从 Edison 的笔记本中翻出一页：IBM 的研究人员使用钨来生产基于铜的芯片，其速度比铝快 25 倍到 30 倍。科技界采用了这种技术，通常称之为 CMOS XS （其中 X 是一个数字）。
low-k 绝缘体
这种技术使用 SiLK 来防止铜线“串扰”，SiLK 是来自 Dow Chemical 的一种商业材料。
硅锗合金（SiGe）
在二极管芯片制造中用来代替功耗更高的砷化镓，SiGe 可以显著地改善操作频率、电流、噪音和电源容量。
绝缘硅（SoI）
在硅表面之间放上很薄的一层绝缘体，可以防止晶体管的“电子效应”，这样可以实现更高的性能和更低的功耗。
应变硅
这种技术对硅进行拉伸，从而加速电子在芯片内的流动，不用进行小型化就可以提高性能和降低功耗。如果与绝缘硅技术一起使用，应变硅技术可以更大程度地提高性能并降低功耗。
参考资料
John Cocke 在 1950 年加入 IBM 时的第一个任务是从事 Stretch 计算机 的研制。虽然这个系统的性能没有达到他当时所承诺的超过 IBM 704 大型机的 100 倍以上，但是其性能的确超过它 30 倍以上。这个系统倡导了很多方面的技术，例如：流水线，程序分支预测，多线程编程，内存保护，通用中断，8 位字节，等等。这些技术后来都在 IBM 的 System/360 产品线中采用，而且一直影响了目前市场上大部分芯片的发展。
704 的后继者称为 Project X，它是 Stretch 的后继者 Project Y 的竞争对手。尽管 Project X 后来成为 IBM S/360 系列的大型机，而 Project Y 后来成为 ACS （高级计算系统），但是 IBM 的最初目的是要制造一台超级计算机。ACS 是 John 在 Stretch 之后又从事的项目，它也是 John 的下一个项目 801 的祖先。
John Cocke 是世界上一个真正的 黑客，他永远改变了芯片设计和计算机世界。由于这一点，他获得了很多业界和国家的奖项，其中包括 Franklin 学院奖 和 1987 年的图灵奖。
S/360 大型机差不多是刚好 40 年前发布的，其基本配置的价格现在已经降低到 $133,000 左右。这里有一份 1964 年 4 月 7 日的 新闻稿 的拷贝。
在 20 世纪 80 年代中期，IBM 发布了第一个使用 RISC 芯片的工作站。这款工作站被命名为 RT（这是为了与当时 IBM AT 和 XT 系列的机器一致），但是并没有取得很大的成功。如果您对 ROMP 处理器的技术背景感兴趣，请阅读“The IBM RT PC ROMP processor and memory management unit architecture”。在 Wikipedia 中的 RISC 中您还可以找到更多有关 RT 和 ROMP 的资料。
关于微处理器的历史的更多内容，还可以参阅 Great Microprocessors of the Past and Present；关于 IBM 的历史的更多内容，请参阅 IBM 档案 及其中的 链接，有关计算的简单历史和对 5 年之后的预测，请参阅 HISTORY OF COMPUTATION。您已经是计算历史方面的专家了吗？那就来做一下这个 Pop Quiz。
IBM Microelectronics 上有很多 照片分类，在 科技与创新 页面上有很多很好的资源。特别是您应当浏览一下 PowerPC 页面。
除了身着兔形套装的工作人员的照片之外，IBM Microelectronics 还提供了对商业提供最广泛支持的 定制芯片解决方案 的照片；内容从 PowerPC 核心 到 Blue Logic 核心 以及其他供应商的核心都有。
IBM Microelectronics 还提供了针对 PowerPC 核心的 评测工具，这些工具包括一些图表、源代码、设计细节以及一组复杂的工具，使用这些工具可以开发基于 PowerPC 的应用程序。这个页面介绍了您可以从 PowerPC 处理器评测工具中期望获得什么。
IBM Journal of Research and Development Volume 34, Issue 1 中的大部分都是专门介绍最早的 POWER 体系结构的，很多文章在当时都会经常称 POWER 芯片为“RS/6000 处理器”，这是因为 POWER 就是用来装备 RS/6000 机器的芯片。这一期杂志中刊登了 John Cocke 自己（与 Victoria Markstein 一起撰写的）有关“IBM RISC 技术创新”的文章。（IBM Journal of Research and Development，1990）。
在 IBM Web 站点中的 IBM POWER2 体系结构、POWER3 和 POWER4 系统 栏目中，您可以找到很多有用的参考资料。
关于革命性的 POWER4 系统有很多话题可以探讨。您可以参阅 What Extreme Tech thinks of the POWER4 processor。
POWER5 将出现在代号为 Squadron 的新服务器和 ASCI Purple 超级计算机中 —— 后者将在 197 个电冰箱大小的节点中装备 12,000 个 POWER5 处理器，其占地面积将达到两个篮球场大小，这比 ENIAC 要高出几个数量级，ENIAC 的体积一直是某些人的笑柄。ASCI Purple 有望在 2004 年下半年运送到劳伦斯利物浦。基于 POWER5 的服务器 早就已经生产出来了，并且从 2003 年 6 月至今一直在 IBM 的 Poughkeepsie 实验室运行。
最初的 Star 或 RS64 IV 体系结构在“A multithreaded PowerPC processor for commercial servers”一文中有介绍（IBM Journal of Research and Development, 2000 年）。
正如免费的百科全书 Wikipedia 中解释的一样，二极管（BJT） 与 CMOS 有很多本质的不同。只要我们能成功将现在 CMOS 制造中使用的相同高级处理器应用到二极管制造中，那就可以实现芯片制造的跃变，实现绝对梦想不到的性能。这个 CMOS 门的演示 可以让您理解下一代 CMOS 技术。
E. J. Nowak 的“Maintaining the benefits of CMOS scaling when scaling bogs down”文章（IBM Journal of Research and Development, 2002 年）试图回答“当我们可以实现 5 纳米工艺时将会发生什么情况”的问题，而 R.D. Isaac 的“The future of CMOS technology”文章（IBM Journal of Research and Development, 2000 年）则对芯片设计以及 CMOS 如何取代和为什么要取代二极管的问题给出了大量的背景知识（特别要注意其中的表 1）。
由 Sony、Toshiba 和 IBM 合作开发的“一个芯片上的超级计算机”的 细胞 芯片将在明年发布；由 IBM 和 微软合作开发的 下一代 XBox 芯片 也将于明年发布。
IBM developerWorks 站点上的 POWER 芯片上的 Linux 的开发资源和下载工具 页面是有关 iSeries、pSeries 以及其他基于 POWER 的芯片的软件和文档的一个很好的入门点。
在 developerWorks 的 Linux 专区 可以找到很多有关 Linux 的开发者资源。
在 Developer Bookstore 的 Linux 区，可以找到很多 Linux 方面 的书籍。
关于作者
Nora Mikes 在 1992 年就爱上了计算机这个行业，在 1993 年开始涉足 Internet 领域，1995 年陷入了 UNIX 的爱河。她对写作方面的恋情从 1974 年开始一直延续至今。您可以通过 jskelly@jskelly.com 与她联系。
