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Federico Faggin é um físico, engenheiro, inventor e empresário ítalo-americano. É mais conhecido por projetar o primeiro microprocessador comercial, o Intel 4004. Ele liderou o projeto 4004 MCS-4 e o grupo de design durante os primeiros cinco anos do esforço de microprocessador da Intel. Faggin também criou, enquanto trabalhava na Fairchild Semiconductor em 1968, a tecnologia de porta de silício autoalinhada SGT metal-óxido-semicondutor MOS, que tornou possíveis chips de memória semicondutora MOS, sensores de imagem CCD e o microprocessador. Após o 4004, ele liderou o desenvolvimento do Intel 8008 e 8080, usando sua metodologia SGT para design de chips de lógica aleatória, que foi essencial para a criação dos primeiros microprocessadores Intel. Ele foi cofundador com Ralph Ungermann e CEO da Zilog, a primeira empresa dedicada exclusivamente a microprocessadores, e liderou o desenvolvimento dos processadores Zilog Z80 e Z8. Mais tarde, foi cofundador e CEO da Cygnet Technologies e depois da Synaptics.
Em 2010, recebeu a Medalha Nacional de Tecnologia e Inovação 2009, a maior honra que os Estados Unidos conferem por realizações relacionadas ao progresso tecnológico. Em 2011, Faggin fundou a Federico and Elvia Faggin Foundation para apoiar o estudo científico da consciência em universidades e institutos de pesquisa dos EUA. Em 2015, a Fundação Faggin ajudou a estabelecer um fundo de dotação de 1 milhão de dólares para a Cátedra Presidencial da Família Faggin em Física da Informação na UC Santa Cruz para promover o estudo de "questões fundamentais na interface da física e campos relacionados incluindo matemática, sistemas complexos, biofísica e ciência cognitiva, com o tema unificador de informação na física." Federico Faggin é residente do Silicon Valley desde 1968 e é cidadão naturalizado dos EUA.
Educação e carreira inicial
Nascido em Vicenza, Itália, Federico cresceu em um ambiente intelectual. Seu pai, Giuseppe Faggin, era um estudioso que escreveu muitos livros acadêmicos e traduziu, com comentários, as Enéadas de Plotino do grego original para o italiano moderno. Federico teve um forte interesse em tecnologia desde cedo. Frequentou uma escola técnica em Vicenza, I.T.I.S. Alessandro Rossi, e mais tarde obteve um grau de laurea em física, summa cum laude, da Universidade de Pádua.
Laboratórios de P&D Olivetti
Faggin se juntou à Olivetti aos 19 anos. Lá ele co-projetou e liderou a implementação de um pequeno computador transistor digital com 4 K × 12 bits de memória magnética em 1960. O departamento de P&D da Olivetti subsequentemente desenvolveu uma das primeiras calculadoras eletrônicas de mesa programáveis do mundo, a Olivetti Programma 101 em 1964. Após essa primeira experiência profissional, Faggin estudou física na Universidade de Pádua e ensinou o curso de laboratório de eletrônica para alunos de física do 3º ano no ano acadêmico 1965–1966.
SGS-Fairchild
Em 1967 ingressou na SGS Fairchild, hoje STMicroelectronics, na Itália, onde desenvolveu sua primeira tecnologia de processo MOS metal-gate e projetou seus dois primeiros circuitos integrados MOS comerciais. A SGS o enviou para a Califórnia em 1968. Quando a Fairchild vendeu a SGS-Fairchild, Faggin aceitou uma oferta para completar o desenvolvimento da tecnologia de porta de silício com a Fairchild.
Carreira no Silicon Valley
Fairchild Semiconductor
A tecnologia de porta de silício SGT é uma das tecnologias mais influentes que impulsionaram o progresso da microeletrônica desde o MOSFET. Sem a SGT, o primeiro microprocessador não poderia ter sido feito durante 1970–1971.
Em fevereiro de 1968, Federico Faggin se juntou à Fairchild Semiconductor em Palo Alto onde foi o líder de projeto da tecnologia MOS com porta de silício, um MOSFET com porta autoalinhada de silício, e o inventor de sua arquitetura de processo única. A SGT tornou-se a base de todos os circuitos integrados NMOS e CMOS modernos. Tornou possível a criação de chips de memória semicondutora MOS durante 1969–1970, o primeiro microprocessador durante 1970–1971, e o primeiro CCD e EPROM memória programável somente de leitura eletricamente com portas de silício flutuante 1970-1971. A SGT substituiu a tecnologia MOS de porta de alumínio incumbente e foi adotada mundialmente dentro de 10 anos, eventualmente tornando obsoletos os circuitos integrados originais construídos com transistores bipolares.
Fairchild 3708
Na Fairchild, Faggin projetou o primeiro circuito integrado comercial usando Silicon Gate Technology com transistores MOSFET autoalinhados: o Fairchild 3708. O 3708 era um multiplexador analógico de 8 bits com lógica de decodificação, substituindo o equivalente Fairchild 3705 que usava tecnologia de porta de metal. O 3708 era 5 vezes mais rápido, tinha 100 vezes menos vazamento de junção e era muito mais confiável do que o 3705, demonstrando a superioridade da SGT sobre MOS de porta de metal. Veja também: 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
O Intel 4004. Federico Faggin ingressou na Intel vindo da Fairchild em 1970 como líder de projeto e designer da família MCS-4, que incluía o 4004, o primeiro microprocessador single-chip do mundo. A Fairchild não estava aproveitando a SGT e Faggin estava queimando com o desejo de usar sua nova tecnologia para projetar chips avançados.
O 4004 em 1971 foi possibilitado pelas capacidades avançadas da tecnologia de porta de silício SGT sendo aprimoradas através da metodologia de design de chip de lógica aleatória novel que Faggin criou na Intel. Foi essa nova metodologia, juntamente com suas várias inovações de design, que lhe permitiu encaixar o microprocessador em um pequeno chip. Um microprocessador single-chip – uma ideia que se esperava ocorrer muitos anos no futuro – tornou-se possível em 1971 usando SGT com duas inovações adicionais: 1 "buried contacts" que duplicou a densidade do circuito, e 2 o uso de bootstrap loads com clocks de 2 fases—anteriormente considerado impossível com SGT— que melhorou a velocidade 5 vezes, enquanto reduzia a área do chip pela metade em comparação com MOS de porta de metal.
A metodologia de design criada por Faggin foi utilizada para a implementação de todos os primeiros microprocessadores Intel e mais tarde também para o Z80 da Zilog.
O Intel 4004 – uma CPU unidade central de processamento de 4 bits em um único chip – era um membro de uma família de 4 chips customizados projetados para a Busicom, um fabricante de calculadoras japonês. Os outros membros da família constituindo a família MCS-4 eram: o 4001, uma ROM programável por máscara de metal de 2k-bit com linhas de entrada-saída programáveis; o 4002, uma RAM dinâmica de 320 bits com uma porta de saída de 4 bits; e o 4003, um registrador de deslocamento serial com entrada serial e saída serial/paralela de 10 bits para usar como expansor de E/S. Faggin promoveu a ideia de comercializar amplamente a MCS-4 para clientes além da Busicom mostrando à administração da Intel como os clientes poderiam projetar um sistema de controle usando o 4004. Ele projetou e construiu um testador 4004 usando o 4004 como controlador do testador, convencendo assim Bob Noyce a renegociar a cláusula de exclusividade com a Busicom que não permitia à Intel vender a linha MCS-4 para outros clientes.
Em 2009, os quatro colaboradores do 4004 foram incluídos como Fellows do Computer History Museum. Ted Hoff, chefe do Application Research Department, formulou a proposta de arquitetura e o conjunto de instruções com assistência de Stan Mazor e trabalhando em conjunto com Masatoshi Shima da Busicom. Porém, nenhum deles era um designer de chip e nenhum estava familiarizado com a nova Silicon Gate Technology SGT. O design de silício foi o ingrediente essencial ausente para fazer um microprocessador já que tudo mais era já conhecido. Federico Faggin liderou o projeto em um departamento diferente sem envolvimento de Hoff e Mazor. Faggin havia inventado a SGT original na Fairchild Semiconductor em 1968 e forneceu refinamentos e invenções adicionais para tornar possível a implementação do 4004 em um único chip. Com ajuda rotineira de Shima, Faggin completou o design do chip em janeiro de 1971.
O Intel 2102A é um redesign do Intel 2102 RAM estática, onde Federico Faggin introduziu à Intel, pela primeira vez, a depletion load, combinando a tecnologia de porta de silício com implantação iônica. O design foi feito para o final de 1973 por Federico Faggin e Dick Pashley. O 2102A era 5 vezes mais rápido do que o 2102, abrindo uma nova direção para a Intel.
Primeiros microprocessadores Intel
A metodologia de design de silício de Faggin foi usada para implementar todos os primeiros microprocessadores Intel.
O Intel 8008 foi o primeiro CPU de 8 bits single-chip do mundo e, como o 4004, foi construído com SGT p-channel. O desenvolvimento do 8008 foi originalmente atribuído a Hal Feeney em março de 1970, mas foi suspenso até o 4004 ser concluído. Foi retomado em janeiro de 1971 sob a direção de Faggin utilizando os circuitos básicos e a metodologia que ele havia desenvolvido para o 4004, com Hal Feeney fazendo o design do chip. A arquitetura da CPU do 8008 foi originalmente criada pela CTC Inc. para o terminal inteligente Datapoint 2200, no qual foi implementada em lógica IC discreta.
O microprocessador Intel 4040 em 1974 era uma versão muito melhorada, compatível com código de máquina, da CPU 4004 permitindo que interfaceasse diretamente com memórias padrão e dispositivos de E/S. Federico Faggin criou a arquitetura do 4040 e supervisionou Tom Innes que fez o trabalho de design.
O microprocessador 8080 em 1974 foi o primeiro microprocessador de 8 bits de alto desempenho no mercado, usando o SGT n-channel mais rápido. O 8080 foi concebido e projetado por Faggin, e projetado por Masatoshi Shima sob supervisão de Faggin. O 8080 foi uma grande melhoria sobre a arquitetura 8008, mas manteve compatibilidade de software com ela. Era muito mais rápido e mais fácil interfacear com memória externa e dispositivos de E/S do que o 8008. O alto desempenho e baixo custo do 8080 permitiram aos desenvolvedores usar microprocessadores para muitas aplicações novas, incluindo os precursores do computador pessoal.
Quando Faggin deixou a Intel no final de 1974 para fundar a Zilog com Ralph Ungermann, ele era gerente de departamento de P&D responsável por todos os produtos MOS, exceto por memórias dinâmicas.
Zilog
A Zilog foi a primeira empresa inteiramente dedicada a microprocessadores iniciada por Federico Faggin e Ralph Ungermann em novembro de 1974. Faggin foi presidente e CEO da Zilog até o final de 1980 e concebeu e projetou a CPU Z80 e sua família de componentes periféricos programáveis. Ele também co-projetou a CPU cujo líder de projeto era Masatoshi Shima. A Z80-CPU foi uma grande melhoria sobre o 8080, mas manteve compatibilidade de software com ele. Muito mais rápida e com mais do que o dobro de registradores e instruções do 8080, era parte de uma família de componentes que incluía vários periféricos inteligentes o Z80-PIO, um controlador de entrada-saída paralela programável; o Z80-CTC, um contador-temporizador programável; o Z80-SIO, controlador de interface de comunicações seriais programável, e o Z80-DMA, controlador de acesso direto à memória programável. Essa família de chips permitiu o design de microcomputadores poderosos e de baixo custo com desempenho comparável ao de minicomputadores. A Z80-CPU tinha uma estrutura de barramento e estrutura de interrupção substancialmente melhor do que o 8080 e podia interfacear diretamente com RAM dinâmica, já que incluía um controlador de atualização de memória interno. O Z80 foi usado em muitos dos primeiros computadores pessoais, bem como em sistemas de videogame como MSX, ColecoVision, Sega Master System e Game Boy. O Z80 ainda está em produção em volume em 2017 como microprocessador core em vários sistemas-em-chip.
O micro controlador Zilog Z8 em 1978 foi um dos primeiros microcontroladores single-chip no mercado. Integrou uma CPU de 8 bits, RAM, ROM e facilidades de E/S, suficientes para muitas aplicações de controle. Faggin concebeu o Z8 em 1974, logo após fundar a Zilog, mas decidiu dar prioridade ao Z80. O Z8 foi projetado em 1976–78 e ainda está em produção em volume hoje em 2017.
The Communication CoSystem
O Communication CoSystem em 1984. O Cosystem foi concebido por Faggin e projetado e produzido pela Cygnet Technologies, Inc., a segunda empresa startup de Faggin. Anexado a um computador pessoal e a uma linha telefônica padrão, o CoSystem poderia manipular automaticamente todas as comunicações de voz e dados pessoais do usuário, incluindo correio eletrônico, acesso a banco de dados, transferências de tela de computador durante uma comunicação de voz, manutenção de registro de chamadas, etc. A patente cobrindo o CoSystem é altamente citada no campo de comunicação pessoal.
Synaptics
Em 1986 Faggin co-fundou e foi CEO da Synaptics até 1999, tornando-se presidente de 1999 a 2009. A Synaptics foi inicialmente dedicada a P&D em redes neurais artificiais para aplicações de reconhecimento de padrões usando VLSI analógico. A Synaptics introduziu o I1000, o primeiro reconhecedor óptico de caracteres single-chip do mundo em 1991. Em 1994, a Synaptics introduziu o touchpad para substituir o incômodo trackball então em uso em computadores portáteis. O touchpad foi amplamente adotado pela indústria. A Synaptics também introduziu as primeiras touchscreens que foram eventualmente adotadas para telefones inteligentes e tablets; aplicações que agora dominam o mercado. Faggin surgiu com a ideia geral do produto e liderou um grupo de engenheiros que refinaram ainda mais a ideia através de muitas sessões de brainstorming. Faggin é co-inventor de dez patentes atribuídas à Synaptics. Ele é presidente emerit
