Scritto da: Vittorio Pallottino
Fonte: http://www.roma1.infn.it/rog/pallottino/articoli%20divulgativi/Faggin.htm
Il microprocessore? Tutti sanno cos’è questo oggetto veramente straordinario, ma soltanto pochi sanno che a costruire il primo microprocessore della storia è stato un italiano, il vicentino Federico Faggin, classe 1941: un elettronico di altissimo livello, laureato in Fisica a Padova. Che ha costruito il mitico 4004 Intel e lo ha pure firmato: sul chip figurano infatti le sue iniziali: F.F. Sicchè la targa d’onore che il 14 febbraio scorso il ministro Gasparri ha consegnato a Faggin in una cerimonia svoltasi a Roma è stata più che meritata.
Stabilire gli autori delle invenzioni, in effetti, è tutt’altro che facile e a volte richiede anche che passi del tempo. Le diatribe sull’invenzione della radio o del telefono, per esempio, sono durate decenni. E del resto ancora oggi molti credono che la bussola sia stata inventata dall’amalfitano Flavio Gioia, che invece non è mai esistito (e lasciamo pure ai navigatori di Amalfi il merito di aver diffuso in Europa l’impiego della bussola, probabilmente un’invenzione cinese arrivata a noi attraverso i contatti con il mondo islamico). Ricordiamo anche che l’invenzione del circuito integrato, avvenuta nel 1958, è stata attribuita definitivamente a Jack St.Clair Kilby solo nel 2000 con il conferimento del premio Nobel per la Fisica.
A complicare queste vicende giocano infatti vari fattori. Come le questioni di orgoglio nazionale: ricordiamo il caso Popov a proposito dell’invenzione della radio; oppure gli interessi industriali: Kilby costruì il primo circuito integrato nei laboratori della Texas Instruments, ma altri contributi essenziali vennero poi dai laboratori della Fairchild, all’epoca uno dei maggiori produttori di semiconduttori in diretta competizione commerciale con la Texas, sicché l’attribuzione dell’invenzione fu alquanto combattuta.
Ma torniamo a Faggin. Per ricordare innanzitutto che il nostro, dopo aver conseguito il diploma all’Istituto Industriale di Vicenza, cominciò subito a occuparsi di calcolatori presso la Olivetti di Borgolombardo, che all’epoca era all’avanguardia nel settore. Ma il desiderio di approfondire le sue conoscenze portò poi Faggin all’università di Padova, dove conseguì la laurea in Fisica nel 1965. Subito dopo egli entrò a far parte della SGS: una società produttrice di semiconduttori (che oggi si chiama ST, dopo la fusione con una società francese). A quel tempo la SGS era collegata con la californiana Fairchild sicché avvenne che Faggin fu inviato per un periodo di aggiornamento negli Stati Uniti, dove poi scelse di rimanere.
Qui Faggin si dedicò alla tecnologia MOS (metallo-ossido-semiconduttore) che allora, siamo alla fine degli anni ’60, era appena agli inizi. A quel tempo, a differenza di oggi, la tecnologia dominante per realizzare i circuiti integrati era infatti quella bipolare: la tecnologia MOS, introdotta solo da pochi anni, offriva certamente grandi vantaggi dal punto di vista della semplicità di realizzazione, ma presentava anche vari problemi irrisolti, in particolare richiedeva tensioni di lavoro relativamente elevate (non garantendo così la compatibilità con i circuiti in logica TTL). E proprio Faggin fu l’autore di innovazioni essenziali per l’affermazione della tecnologia MOS. Fra queste, lo sviluppo della tecnica della porta al silicio (silicon gate) usando come conduttore silicio policristallino drogato anziché alluminio.
Ma la vicenda che qui ci interessa ha inizio quando Faggin lascia la Fairchild per entrare a far parte di un’altra società operante nella Silicon Valley, la piccola Intel, fondata da poco ma destinata a fare parecchia strada, certamente anche per merito del nostro, fino a diventare quel colosso mondiale dell’elettronica che è oggi. All’epoca, il prodotto che garantiva il fatturato di Intel erano le memorie a semiconduttore, su cui si puntava per sostituire i tradizionali anellini di ferrite (per chi non lo sapesse, a ogni bit di memoria corrispondeva un minuscolo anellino di materiale ferromagnetico, che veniva magnetizzato in un verso o in quello opposto, e quindi costruire memorie di grande capacità con questa tecnica era semplicemente impensabile). Sicché quando la società giapponese Busicom nel 1969 propose a Intel di realizzare i chip necessari a costruire una macchina calcolatrice programmabile, il progetto fu accettato e affidato all’ingegnere Ted Hoff e al programmatore Stanley Mazor, ma poi rimase a languire a lungo senza sviluppi. Tanto che la Busicom, a un certo punto, fu a un passo dal rescindere il contratto.
Qui entra in gioco il neoassunto Faggin, a cui viene affidato il compito di portare avanti il progetto Busicom, considerato dai manager dell’azienda del tutto secondario rispetto al settore di punta delle memorie. Allora il giovane fisico vicentino avvia subito la progettazione del chip set, grazie al know how specifico di cui dispone a riguardo della tecnologia MOS. Si trattava di quattro moduli, che poi saranno denominati con le sigle da 4001 a 4004: i primi tre erano dispositivi di memoria (ROM, RAM e registri) relativamente standard; il quarto, denominato 4004, costituiva una unità centrale di elaborazione (CPU) completa di tutte le sue parti, per la prima volta realizzata nella forma di un unico integrato
Qui bisogna dire che l’idea del “computer on a chip”, cioè realizzare tutte le parti essenziali di un calcolatore in una lastrina di silicio, era già nell’aria da qualche tempo. Ma l’idea andava concretizzata, cosa per nulla facile tenendo conto del livello della tecnologia che era disponibile all’epoca. E in questo sta appunto l’opera di Faggin, che riesce a centrare l’obiettivo apportando contributi fortemente innovativi sia a livello circuitale sia riguardanti la tecnologia degli integrati: egli progetta sia la logica del sistema che i circuiti, disegna i quattro integrati che li realizzano, costruisce anche gli apparati di prova necessari per i test. Lavorando, come egli racconterà poi in una intervista, fra 12 e 14 ore al giorno per vari mesi consecutivi. La consegna del prodotto al committente avviene nel febbraio 1971. Si noti che il modulo 4004, che sarà poi battezzato come microprocessore, impiega appena 2300 transistori MOS, contro le decine di milioni usati nei microprocessori di oggi, e occupa un’area di 3×4 millimetri quadrati, ma offre una potenza di calcolo comparabile a quella del famoso calcolatore ENIAC costruito nel 1946, che impiegava 18 mila tubi elettronici e occupava lo spazio di un vasto appartamento (una curiosità che vale la pena di menzionare è che il 4004, montato negli apparati di bordo della sonda spaziale Pioneer 10, lanciata nel febbraio 1972, fu il primo microprocessore ad allontanarsi dalla Terra fino a raggiungere, oltre Marte, la fascia degli asteroidi).
Ma non basta: negli anni successivi Faggin segue come supervisore lo sviluppo di altri due microprocessori, costruiti utilizzando le tecnologie messe a punto per realizzare il 4004: questi dispositivi, denominati 8008 e 8080, sono i progenitori della famiglia dei microprocessori più usati oggi, cioè quella che ha condotto Intel al successo. E non basta ancora, perché a Faggin si deve anche, sin dall’inizio, una chiara visione delle prospettive del microprocessore al di là del suo impiego nelle macchine da calcolo, intendendolo cioè come dispositivo programmabile d’impiego generale in apparati di controllo, e quindi con potenzialità d’impiego assai più vaste. Questa visione, inizialmente non condivisa dai manager di Intel, lo condusse infatti a trasformare i quattro chip sviluppati per la società Busicom in un chip set di impiego generale (MCS-4), il cui successo commerciale, come pure quello di dispositivi simili realizzati poi da altri costruttori, verificò in seguito più che pienamente l’ipotesi di Faggin. Infatti i microprocessori non li troviamo soltanto nei calcolatori, ma anche in una miriade di altri apparecchi, dalle macchine fotografiche alle lavatrici.
Quanto alla paternità del microprocessore, sebbene il brevetto Usa 3,821,715 porti i nomi di Faggin, Hoff e Mazor,Intel preferì attribuirla ufficialmente a Ted Hoff, che aveva affrontato inizialmente il progetto, e solo dopo parecchi anni riconobbe il contributo di Faggin, che lo aveva effettivamente svolto e portato a termine. E del resto il nostro lasciò presto Intel per intraprendere una fortunata carriera industriale come scienziato-imprenditore, come non di rado avviene negli Stati Uniti: nel 1974 fonda la Zilog, dove sviluppa lo Z80 (che ebbe larghissima diffusione ed è utilizzato ancora oggi), nel 1982 la Cygnet Technologies e nel 1986 la Synaptics, di cui è attualmente presidente.
Bisogna dire, per concludere che il microprocessore costituisce una innovazione la cui diffusione ha veramente cambiato il volto della nostra società, non soltanto per ciò che ha rappresentato in termini puramente tecnici, ma sopratutto per l’influenza che ha avuto sul modo di lavorare e anche di trascorrere il tempo libero. Sicché Federico Faggin ha fatto veramente onore all’Italia, più che meritando i riconoscimenti che ha avuto, anche se così tanti anni dopo la sua impresa. E ci aspettiamo che ne riceva altri ancora. Ma intanto voglio preannunciare la prossima uscita di un libro sulla vita di Faggin, scritto da Angelo Gallippi, nel quale la vicenda della nascita del microprocessore è narrata con tutti i dettagli, anche tecnici, dando ampio spazio anche alle più recenti imprese industriali del nostro personaggio.
Immagini sui siti
http://micro.magnet.fsu.edu/creatures/pages/faggin.html (da qui proviene la figura nel testo)
http://www.invent.org/hall_of_fame/1_1_6_detail.asp?vInventorID=55