发明世界上第一个微处理器：泰德·霍夫的技术人生
接近凌晨的时候，旭日东升的光芒还没有到达硅谷的山脚，我们今天的主人公特德·霍夫已经在电子零件中忙得不亦乐乎，在一摞摞尘封的电路板中翻找。这是位于美国硅谷福特希尔学院每月一次的跳蚤市场，逛电子跳蚤市场是霍夫最中意的爱好之一。
泰德·霍夫是电子行业传奇的一部分。当他在当时位于美国山景城的英特尔公司担任研究经理时，他意识到硅技术已经发展到这样的地步，即通过精心设计，一个完整的中央处理器可以装在一个芯片上。他与当时美国的电子学专家斯坦利·马佐尔和费德里科·法金合作，创造了第一个商用微处理器，即英特尔4004。
但对霍夫来说，微处理器只是他对电子学的长期迷恋过程中的一个小插曲。他对这一领域的热情使他从纽约市的二手电子产品商店到精英大学的实验室，经历了微处理器革命的激烈早期和视频游戏行业的动荡，鉴于以上的这些宝贵而独特的经历，他最终找到了一个让自己觉得有意思的工作：高科技私人侦探。
早在他的童年时期，霍夫就发现，让自己不那么像个孩子的最好方法是了解事物的工作原理，而且需要了解得比别人更多。他的探索从化学开始。到12岁时，他已经转向电子学，用从盟军无线电目录中订购的零件、短波无线电套件以及从他父亲的雇主：纽约州罗切斯特的通用铁路信号公司的垃圾中打捞出来的剩余继电器和电机制造东西。然后在高中时，他主要使用二手元件，建造了一个示波器，这一成就使他在通用铁路信号公司得到了一份技术员的工作。
霍夫在纽约州特洛伊市伦斯勒理工学院的本科学习期间回到了那份工作。几个夏天开始，霍夫进入通用铁路公司的实验室，发现研究人员的两个最好的示波器坏了。他将修复最先进的泰克545型示波器，然后继续研究更有趣的东西，如发明一种音频频率的铁路列车跟踪电路和一种闪电保护装置，这使他在十几岁前就获得了两项专利。
霍夫回忆说，这份工作最好的一点是，这份工作让他有机会接触到1950年代大多数工程系学生预算之外的元件，例如，晶体管，甚至是刚刚问世的功率晶体管。他做了一篇关于用作开关的晶体管的本科论文，他因此获得的现金奖励很快就用于购买他自己的幸福牌（Heathkit）示波器。
早期的神经网络
霍夫喜欢伦斯勒大学的工程课程，但不喜欢学院本身的狭隘的关注重点。他想拓宽自己的视野，无论是在智力上还是在地理上（他从未去过尼亚加拉大瀑布以西几英里的地方），所以选择了加州的斯坦福大学研究生院作为自己研究生生涯的目的地。在那里攻读博士学位期间，他从事适应性系统，今天被称为神经网络的研究，并与他的论文导师伯纳德·维德罗一起又获得了两项专利。
他有一个在计算机控制下来回移动的玩具火车，平衡着一根扫帚棍。他的英特尔同事评价霍夫是一个古怪的发明家，一个疯狂的科学家。
他的英特尔同事麦泽尔（Mazor），现在是加州山景城Synopsys公司的培训经理，回忆起在斯坦福大学实验室见到霍夫的情景。
获得学位后，霍夫作为博士后研究员在斯坦福大学又待了六年，继续从事神经网络的工作。起初，他的小组通过使用一个电阻随电流的大小和方向而变化的装置，使网络可以训练。它由一根铅笔芯和一段铜线组成，置于硫酸铜和硫酸溶液中，他们称它为记忆器。
霍夫在微处理器方面所有工作的一个结果是：让计算机远离了那些计算机中心的人，这件事儿让霍夫一直很高兴。"
该小组很快就获得了一台IBM 1620计算机，霍夫在编程方面有了第一次经验，也有了与系统对抗的经验。他不得不与校园计算机中心的官员打交道，这些官员认为所有的计算机都应该在一个地方，由处理研究人员交付的打孔卡片的专家来管理。研究人员应该对计算机系统进行交互式编程的想法，对他们来说是一种厌恶。
霍夫表示："我们所有关于微处理器的工作的一个结果一直让我感到高兴，我们把计算机从那些人那里弄走了。"
到1968年，学生对美国政府在越战问题上的敌意越来越大，校园里那些像霍夫一样依赖政府资助的研究人员的生活看起来似乎变得很不舒服。当霍夫接到罗伯特·诺伊斯（Robert Noyce）的电话时，他已经在考虑工业工作的可能性，诺伊斯告诉他，他正在创办一家新公司：英特尔公司，并听说霍夫可能对一份工作感兴趣。他问霍夫，半导体集成电路业务将在哪里找到它的下一个增长点。"存储"，霍夫回答。
这就是诺伊斯心目中的答案：英特尔是作为一家存储器制造商推出的，那一年，他雇用霍夫作为技术人员的一员，霍夫是英特尔的第12名雇员。霍夫从事存储器技术工作，很快获得了一项用于MOS随机存取集成电路存储器的单元专利。后来成为应用研究经理，他有了职业生涯中的第一次客户接触。
霍夫发现工程人员往往对市场营销有一种非常傲慢的态度，但霍夫发现，如果在这个领域保持自己的眼睛和耳朵，你会学到大量的东西。
霍夫说当时认为工程界人士往往对营销有一种非常傲慢的态度，但霍夫发现，如果在现场睁大眼睛和耳朵，就能从客户那里会学到大量的东西。试图了解人们正在努力解决的问题是非常有帮助的。回到实验室的人如果没有这种接触，就会在工作中处于不利地位。
从12块芯片到一个微处理器
霍夫接触到的一组客户是来自东京的Busicom公司。Busicom公司聘请英特尔公司为一种低成本的计算器开发一套定制芯片，并派了三名工程师到圣克拉拉从事芯片设计工作。霍夫被派来照顾他们，给他们拿铅笔和纸，告诉他们午餐室在哪里，这些陪伴工作没有什么技术含量。
但霍夫头脑中的技术部分没有关闭开关，他很快得出结论，这些工程师的方向是错误的。12个芯片，每个都有3000多个晶体管和36根引线，要处理计算器逻辑和控制的不同元素，他推测光是包装的成本就会超过计算器的目标零售价格。与他目前在另一个项目中使用的PDP-8微型计算机的简单性相比，霍夫对这个小小的计算器的复杂性感到震惊，他得出结论，一个能够处理计算器功能的简单计算机可以用大约1900个晶体管来设计。鉴于英特尔先进的MOS工艺，他认为所有这些，都可以装在一个芯片上。
002
Busicom公司的工程师们没有兴趣放弃他们的设计而支持霍夫的未经证实的建议。但霍夫在诺伊斯的祝福下，开始了该项目工作。很快，当时在英特尔公司担任研究工程师的马佐尔加入了他的行列，两人继续研究霍夫的想法，开发了一个简单的指令集，可以用大约2000个晶体管实现。他们表明，这套指令可以处理小数加法，扫描键盘，维持显示，并执行其他功能，这些功能在Busicom设计中被分配到不同的芯片上。
1969年10月，霍夫、马佐尔和三位日本工程师与从日本来访的Busicom管理层会面，并描述了他们不同的方法。Busicom的经理们选择了霍夫的方法，霍夫说，部分原因是他们理解该芯片可以有超出计算器的各种应用。该项目被赋予了 "4004 "的内部名称。
费德里科·法金（Federico Faggin），现在是加利福尼亚州圣何塞市Synaptics公司的总裁兼首席执行官，被指派设计该芯片，并在9个月内提出了一个4位、2300晶体管的 "芯片上的微可编程计算机 "的工作原型。1971年2月，Busicom公司收到了第一批设备的货物。
法金回忆说，当他开始实施微处理器时，霍夫似乎对这个项目失去了兴趣，而且很少与他交流。霍夫当时已经在进行他的下一个项目，为美国德克萨斯州圣安东尼奥的计算机终端公司初步设计了一款8位的微程序计算机，由计算机终端公司设计，被命名为8008型。霍夫总是 "不得不做非常前沿的工作，我可以看到他有一种紧张感，总是站在正在发生的事情的最前沿。"
在英特尔早期的那些日子里，马佐尔回忆说，霍夫有许多项目的想法，其中许多虽然没有取得商业上的成功，但被证明是有先见之明的：一个像数码相机一样的RAM芯片，可以在内存中捕捉图像，一个有移动飞船的视频游戏，一个用于编程的可擦除可编程ROM的装置，以及用于逻辑模拟的计算机辅助设计工具。
英特尔营销部门估计，微处理器的销售量每年可能只有2000片。
与此同时，在当时的美国和日本，微处理器革命正在加速进行，尽管这种革命的进展缓慢，信息技术革命也处在爆发的前夜。霍夫作为微处理器的布道者加入了法金的公司，试图说服人们相信通用的单芯片计算机是有意义的。霍夫说，他最艰难的推销对象是英特尔的营销部门。
当时英特尔公司一时风头无两，他们对这个想法相当敌视，有几个原因。首先，他们认为英特尔所能制造的所有芯片将在几年内被一家公司使用，所以向其他公司推销这些芯片没有什么意义。第二，英特尔公司有二极管销售员在外面疯狂地销售存储器，而想让他们销售计算机？ 最后，他们估计一年的销售总额可能只有2000个芯片。
但消息传出去了。1971年5月，《Datamation》杂志上的一篇文章提到了该产品，次年11月，英特尔为4004 CPU制作了第一个广告，并刊登在《电子新闻》上。到1972年，关于开始被称为微处理器的奇迹的故事开始定期出现在媒体上，英特尔的竞争对手也紧随其后，推出了自己的微处理器产品。
霍夫甚至从未考虑过为微处理器申请专利。对他来说，这项发明似乎是显而易见的。
当时霍夫没有采取的一个步骤是申请专利，尽管他已经成功地为几项发明申请了专利。后来，他与麦泽尔（Mazor）和法金（Faggin）一起申请了 "多芯片数字计算机的存储系统 "的专利，同年并获得了该专利。
回想起来，霍夫回忆说，他在那些日子里甚至从未考虑过为微处理器申请专利。对他来说，这项发明似乎是显而易见的，而显而易见被认为是拒绝专利申请的理由。不过，霍夫痛苦地说，当时的美国专利局目前似乎无视这一规则。对霍夫来说，如果在一年内可以在100个芯片上构建1000个电路的计算机，如果在第二年可以将这1000个电路放到10个芯片上，那么最终这1000个电路就可以在一个芯片上构建，这是显而易见的。
霍夫在1970年3月没有申请专利，而是在1970年IEEE国际会议的会议记录中发表了一篇文章，指出。霍夫认为一个全新的方法来设计非常小的计算机，是由MOS技术所带来的巨大的电路复杂性所实现的。每块芯片有1000到6000个MOS器件，整个中央处理器可以在一块芯片上制造出来。
但在1970年12月，一个在小集团的半导体行业之外的独立发明家吉尔伯特·海特申请了一个处理器的专利，并提到要在单个芯片上制作。1990年，经过多次上诉和延期，凯亚特被授予该专利，并开始向许多微处理器制造商收取专利费。目前，虽然历史上将今天的微处理器追溯到霍夫、马佐尔和法金，但该发明的法律权利属于凯特。
编解码器的发明
虽然微处理器已被证明是他最著名的成就，但霍夫并不认为它是他最大的技术突破。他把这一称号留给了单芯片模数/数模编/解码器（编解码器）。
"现在，这项工作是一个令人振奋的技术挑战，"霍夫有些高兴地回忆说，"因为有很多人说这是做不到的。"
该项目是由诺伊斯启动的，他发现电话行业对新技术的需求已经成熟，并敦促霍夫为该市场找到一个重要产品。在研究电话通信时，霍夫和其他几位研究人员看到，当时在中央办公室之间使用的数字化语音传输，取决于使用复杂昂贵的编解码器，与机电开关相连接。
霍夫认为可以把模拟-数字转换，集成在一个芯片上，然后用这些电路作为开关的基础。这种做法除了降低电话公司的系统成本外，这种芯片将使公司能够建立以电子方式处理交换的小型分支交换机。
霍夫和他的小组开发了一种复用的转换方法，其中一个单一的转换器被发送和接收通道共享。他们还建立了一些其他的转换和解码技术，霍夫认为这些技术并不明显，并因此获得了专利。
随着该项目在1980年完成，经过六年的努力，并将其转移到英特尔在美国亚利桑那州钱德勒的制造厂，霍夫成为英特尔研究员，可以自由地追求他感兴趣的任何技术。他感兴趣的是回到他在自适应结构方面的工作，将他在斯坦福大学所研究的概念与微处理器的能力结合起来，为语音识别服务。一年后，他建立了一个识别系统，英特尔在市场上销售了好几年。
该系统的一个主要客户是汽车行业。它的检查员使用该系统来帮助他们检查一辆最终离开装配线的汽车。当检查员大声指出需要修理的各种问题时，系统会提示他提供进一步的信息，并将他的回答记录在计算机中。
从英特尔到雅达利
虽然他作为英特尔研究员的职位给了霍夫相当多的自由，但他发现自己越来越无聊。1983年，英特尔在微处理器方面的成功使其成为一个芯片供应商，而其他公司正在将芯片设计成系统。
霍夫一直对系统比对芯片更感兴趣，而且他已经在英特尔工作了14年，当时在硅谷一家公司的平均工作时间是三年。
同样，霍夫还没来得及考虑离开英特尔，一份新工作就找上门来了。位于美国加州桑尼维尔的雅达利公司（Atari Inc.）当时是一家蓬勃发展的视频游戏公司，属于华纳通信公司，也是微处理器的主要用户，该公司正在寻找一名企业技术副总裁。1983年2月，在讨论了雅达利研究人员所追求的想法的范围后，霍夫抓住了这个机会。
英特尔从一开始就有一个结构化的、高度控制的文化。而雅达利公司则是一片混乱。
英特尔从一开始就有一个结构化的、高度控制的文化。雅达利公司则混乱不堪。在霍夫的领导下，位于美国加州桑尼维尔、洛杉矶和草谷、马萨诸塞州坎布里奇和纽约市的研究实验室。研究人员正在研究图像电话、慢跑者的电子辅助工具、提供触觉反馈的计算机控制、类似于今天的虚拟现实的图形环境、数字声音合成、先进的个人计算机和通过调频边带的软件分发。
但霍夫几乎没有时间了解所有正在进行的研究项目，就在视频游戏业务发生了广为人知的暴跌。由于没有坚实的内部控制，雅达利公司无法确定其游戏在零售点的销售情况，而经销商则退回了数十万个卡带和游戏机。霍夫开始每月收到裁员的命令。
1984年7月，当霍夫正在参加他的第30届高中同学聚会时，华纳将雅达利公司卖给了杰克·特拉米尔。然后，霍夫不得不选择说服特拉米尔，让他在一个对资助未来主义研究不感兴趣的狭隘的公司中发挥作用，或者让华纳买断他的合同。他选择了后者。
回想起来，当年在雅达利公司的大多数人现在都对这些日子看得很黯淡。但霍夫回忆说，他在那里的一年是一次愉快的、最终有用的经历。霍夫非常积极地看待这段经历。
他现在一半时间做顾问，一半时间从事自己设计的技术项目：机床的读出装置、各种类型的抓帧器、模式识别以及模数转换技术。这种多变的日程安排对他来说是完美的。他一直觉得自己是个通才，很难只专注于一种技术。
"我很容易分心，"他说。"每当你在研究一个问题时，这边总有另一个问题看起来更有趣。但现在我自己的项目更有可能被推迟，而不是对其他人和他们的就业至关重要的事情。"
法金对这种独立工作吸引霍夫并不感到惊讶。"他从来不是那种好客的人，"法金说。"他喜欢内向的工作，喜欢思考，喜欢琢磨新事物。这是他所擅长的。我总是对他能够为一个新的集成电路设想一个架构而印象深刻，几乎是当场就能做到。"
他想出了一个又一个的主意，一个又一个的情况。如果他愿意，霍夫可以坐下来，一个月就能搞出一个专利。这就是这个精力旺盛的电子工程师的常态。
山景城Teklicon公司的总裁兼首席执行官加里·萨默斯（Gary Summers）说，这家咨询公司今天雇用了霍夫。"他想出了一个又一个的点子，一个又一个的情况。我认为，如果他愿意，泰德可以坐下来，一个月就能搞出一个专利。"
马佐尔说："在我看来，毫无疑问，他是一个天才"。萨默斯欣然同意。
霍夫在雅达利之后的第一个项目是一个声控音乐合成器，当有人对着它唱歌时，它就会发出选定乐器的声音。霍夫对该项目最大的贡献是建立了一个系统，确保出现的音符符合曲调，或者至少在和声上补充曲调，即使歌手偏离了音调。他为这个系统获得了另一项专利，这个小工具通过Sharper Image目录短暂销售，但从未获得巨大成功。
霍夫仍然偶尔为产品设计做出贡献。然而，在他担任副总裁兼首席技术官的Teklicon公司，他的大部分咨询都是为律师做的。霍夫有一个独特的组合，那就是长期的电子设计经验和长期的打包习惯。他的家庭工作室里有大约八台不同品牌和年份的个人电脑，五台示波器，包括一台老式的泰克545示波器，15000个集成电路的清单和档案，以及满架子的集成电路数据书，可以追溯到1960年代。
马佐尔对霍夫有清醒的认识："如果我的洗衣机坏了，我就打电话给维修人员。大多数聪明的工程师会买来替换的齿轮并安装。特德有能力分析齿轮首先发生故障的原因，从基本原理上重新设计一个更好的齿轮，用木头雕刻出来，在他家里铸造，并在安装之前在他的车床上进行动态平衡。"
当律师给他看一份专利披露，即使是几十年前的，他也能确定它当时是否可以 "转化为实践"，以及它是否提供了足够的信息，使 "本行业的普通技术人员 "能够实践该发明。然后，他可以用他收藏的古董部件建立一个模型来证明他的结论，并作为专家证人在法庭上演示这个模型。这种模型建造可以变得非常基本。霍夫试图为最近的法庭演示种植的罗谢尔盐晶体堆满了他的车间地板，旁边还有他用来为模型建造外壳的金属加工设备。
霍夫认为这种深入浅出的能力是他的优势之一。他说："我把事情与基本原则联系起来。不对进入问题的假设提出质疑的人，最终往往解决了错误的问题。"
做法律侦探工作吸引霍夫的另一个原因是：这让他有借口在跳蚤市场和电子商店寻找有趣的 "古董 "部件。
霍夫不能讨论他所参与的专利案件的具体细节。最近的几起案件是在视频游戏领域；其他案件则涉及各种集成电路公司。在一些案件中，霍夫确信他的一方是正确的，而他的一方还是输了，所以当微处理器专利被授予凯悦公司时，他并不感到惊讶。(不过，在裁决之后，他确实坐下来研究了凯悦公司的专利申请，并试图根据凯悦公司的披露内容设计一个可以工作的微处理器。他发现了几个不协调的地方，如只适合双极技术的时钟频率和只能在MOS技术中实现的逻辑，以及需要太多的晶体管才能放在芯片上的逻辑，在他看来，该奖项是不正确的）。
"看到别人获得微处理器的荣誉，特别是在最近的媒体报道中，是令人恼火的，但我不会让它困扰我，因为我知道我做了什么，我知道我们项目的所有其他人做了什么，我也知道英特尔是什么样的公司。而且我知道我是在行动的地方。"霍夫表示。
泰德·霍夫：全名“小马西恩·爱德华·"特德"-霍夫”：霍夫于1958年从伦斯勒理工学院获得了电气工程学士学位。他在本科阶段的夏天为纽约罗切斯特的通用铁路信号公司工作，并以此为基础申请了他的前两项专利。他获得了国家科学基金会的奖学金，进入斯坦福大学学习，1959年获得硕士学位，1962年获得博士学位。霍夫于1968年作为第12号雇员加入英特尔公司，他提出了使用 "通用处理器 "而不是各种定制设计的电路的想法，并在1969年与斯坦利-马佐尔一起为英特尔4004制定了指令集，该芯片在70年代初开始了微处理器革命。硅门设计方法的开发和实际的芯片设计是由Federico Faggin完成的，他在1970-1971年期间也领导了这个项目。Busicom的Masatoshi Shima定义了逻辑。1980年，霍夫被任命为第一位英特尔研究员，这是该公司的最高技术职位。他在这个职位上一直待到1983年，当时他去了雅达利公司。他在雅达利公司一直待到1995年3月。1996年，他成为美国世嘉公司的销售和市场执行副总裁。