Mục lục
Năm mươi năm sau khi ra mắt, Am9080 vẫn là một bước ngoặt quan trọng trong quá trình phát triển của AMD, đưa công ty trở thành một nhà sản xuất chất bán dẫn lớn. Nó chưa phải là kiến trúc của AMD và cũng chưa phải là sự đổi mới theo nghĩa mà ngành công nghiệp nhớ đến AMD ngày nay – nhưng nó là bằng chứng cho thấy công ty có thể chế tạo một CPU tiên tiến từ đầu đến cuối, từ thiết kế silicon, đóng gói cho đến đạt tiêu chuẩn quân sự nghiêm ngặt. Am9080 được sản xuất hàng loạt vào năm 1975, là phiên bản của AMD dựa trên chip 8080 của Intel – một sản phẩm tương thích tập lệnh nhưng được xây dựng trên tiến trình n-channel MOS của riêng AMD thay vì sao chép hoàn toàn quy trình chế tạo. Chi tiết này rất quan trọng: Am9080 không phải là một con chip Intel bị đổi tên (rebadged).
AMD đã tự tái triển khai thiết kế bên trong, tinh chỉnh kiến trúc theo quy tắc chế tạo của nhà máy mình, và đủ điều kiện theo các tiêu chuẩn độ tin cậy khiến nó trở nên hấp dẫn đối với các khách hàng hàng không vũ trụ và quốc phòng. Mặc dù nguồn gốc của Am9080 bắt nguồn từ Intel 8080, câu chuyện của nó làm nổi bật cách mà việc reverse engineering (đảo ngược kỹ thuật), cấp phép khôn ngoan và các thỏa thuận sản xuất nguồn thứ hai đã định hình động lực ban đầu của thị trường vi xử lý.
Sự ra đời của Am9080: Chip sao chép đầu tiên của AMD
Con đường sản xuất của Am9080 bắt đầu vào mùa hè năm 1973, khi các kỹ sư Ashawna Hailey, Kim Hailey và Jay Kumar, lúc đó đang làm việc cho Xerox, đã kiểm tra một nguyên mẫu Intel 8080 ban đầu. Theo các tài liệu lịch sử, bộ ba này đã chụp ảnh con chip tiền sản xuất một cách chi tiết, thu được khoảng 400 bức ảnh tiết lộ cấu trúc và mạch điện của nó. Từ những bức ảnh đó, họ đã tái tạo lại sơ đồ logic và mạch điện của bộ xử lý – thực chất là đảo ngược kỹ thuật thiết kế của nó.
Với các sơ đồ đó trong tay, họ đã tiếp cận một số công ty ở Thung lũng Silicon để thăm dò sự quan tâm. Advanced Micro Devices, lúc đó là một công ty bán dẫn non trẻ với tham vọng mở rộng ra ngoài các linh kiện logic và bộ nhớ, đã nhận thấy một cơ hội chiến lược. Công ty vừa phát triển một tiến trình sản xuất n-channel MOS, và nhìn thấy cách để điều chỉnh thiết kế đã sao chép cho dây chuyền sản xuất của riêng mình, đồng thời tạo ra một khuôn chip nhỏ hơn, dày đặc hơn đáng kể so với bản gốc của Intel.
AMD đã sản xuất thử nghiệm vào năm 1974 và đi vào sản xuất hàng loạt vào năm 1975, đánh dấu sự gia nhập của AMD vào lĩnh vực vi xử lý. Con chip này khớp với tập lệnh và hiệu suất của Intel, và trong các phiên bản tốc độ cao hơn, nó vượt qua tần số cao nhất của Intel, đạt tới 4.0 MHz so với 3.125 MHz nhanh nhất của Intel. Thiết kế bố trí của AMD trên tiến trình riêng cũng tạo ra một khuôn chip nhỏ hơn.
Trong khi dựa trên tập lệnh và kiến trúc vi mô của Intel 8080, phiên bản của AMD được triển khai trên công nghệ tiến trình n-channel MOS nội bộ và đạt tiêu chuẩn sàng lọc môi trường và điện tử MIL-STD-883.
Khả năng sinh lời lớn và thỏa thuận cấp phép chiến lược với Intel
Khía cạnh kinh tế của sản xuất Am9080 rất ấn tượng. Các báo cáo cho rằng mỗi con chip Am9080 có thể được sản xuất với chi phí khoảng 0,50 USD mỗi khuôn (với khoảng 100 chip được sản xuất trên mỗi tấm wafer). Được bán chủ yếu cho các khách hàng quân sự và công nghiệp yêu cầu độ tin cậy và dự phòng, một số linh kiện được báo cáo là có giá lên tới khoảng 700 USD mỗi chiếc. Những con số cụ thể này được trích dẫn rộng rãi nhưng không được xác minh độc lập, với một số nguồn khác cho rằng chi phí gần hơn với 300-350 USD mỗi chip. Biên lợi nhuận sắc nét như vậy đã mang lại cho AMD một nền tảng tài chính vững chắc vào một thời điểm quan trọng trong quá trình phát triển của hãng.
Căng thẳng giữa Intel và AMD lẽ ra có thể leo thang thành một tranh chấp pháp lý kéo dài, nhưng cả hai công ty đều nhận thấy lợi ích thương mại chung. Năm 1976, họ đã ký một thỏa thuận cấp phép chéo (cross-licensing agreement). Thỏa thuận này hợp pháp hóa việc AMD sản xuất Am9080 và cho phép công ty trở thành nhà cung cấp nguồn thứ hai (second-source supplier) được ủy quyền của vi xử lý Intel.
Thỏa thuận yêu cầu AMD trả cho Intel một khoản phí ban đầu 25.000 USD và khoản phí cấp phép hàng năm 75.000 USD. Nó cũng xóa bỏ bất kỳ khiếu nại vi phạm tiềm năng nào trước đó. Quan trọng hơn, nó định vị AMD để đấu thầu các hợp đồng mua sắm quân sự béo bở, vốn thường yêu cầu ít nhất hai nhà sản xuất được chấp thuận cho các thành phần quan trọng nhiệm vụ. Thỏa thuận này đã tạo nên nền tảng vững chắc. Khi hai công ty mở rộng thỏa thuận cấp phép vào năm 1982, AMD đã giành được quyền sản xuất bộ xử lý Intel 286 theo giấy phép. Bước đi này đã trực tiếp dẫn đến việc AMD sau này tự phát triển các CPU tương thích x86 của riêng mình.
Trong suốt vòng đời sản xuất của mình, AMD đã sản xuất hơn 20 biến thể được biết đến của Am9080, với tốc độ xung nhịp dao động từ 2.083 MHz đến 4.0 MHz. Một số mẫu, chẳng hạn như AM9080A-2DM tuân thủ MIL-STD-883, được thiết kế cho môi trường khắc nghiệt và được xếp hạng hoạt động ở nhiệt độ từ −55 °C đến +125 °C. Để so sánh, các biến thể 8080 của Intel chỉ đạt tối đa 3.125 MHz. Việc AMD sử dụng tiến trình chế tạo n-channel MOS tiên tiến hơn và thiết kế tùy chỉnh dày đặc hơn đã cho phép tần số xung nhịp cao hơn và diện tích khuôn nhỏ hơn, thể hiện sự làm chủ sớm của công ty đối với các kỹ thuật sản xuất chất bán dẫn hiệu quả.