初期のマイクロコントローラーの歴史、パート 5: Motorola 6801

Motorola の半導体コンポーネントグループ (Motorola Semiconductor) は、さまざまな点でマイクロプロセッサパーティーに後れを取りました。同社はPMOSプロセス技術の開発に成功したことがなかったため、顧客向けの電卓チップなどのカスタムLSIチップ設計をMostekやAMS（Advanced Memory Systems）などの他の半導体メーカーに送っていた。同社は堅牢な RTL、DTL、TTL、および ECL ロジックチップファミリを備えたバイポーラ IC 製造のリーダーであるにもかかわらず、PMOS LSI プロセステクノロジを欠いていたため、モトローラは状況が変わるまでマイクロプロセッサなどの大型チップの設計と製造に取り組むことができませんでした。問題を強制した。実際にマイクロプロセッサである 8 ビット Motorola 6800 を開発したとき、その考え抜かれたアーキテクチャはマイクロプロセッサとして成功し、その後、複数のマイクロコントローラファミリの基礎アーキテクチャとしてさらに数十年にわたって成功を収めました。

C. レスター (レス) ホーガンは 1968 年にモトローラセミコンダクターを退職し、フェアチャイルドセミコンダクターの社長に就任しました。モトローラセミコンダクターの最高経営責任者 7 人（1 人を除くすべての最高幹部）がホーガン氏の後を継ぐために辞任し、ホーガン氏はすぐにフェアチャイルド社で新しいポストを見つけました。ホーガン氏は当初、フェアチャイルド社の経営に興味がなかったため、最初にオファーがあった際に辞退した。モトローラの半導体事業はすでにフェアチャイルドよりも規模が大きかった。さらに、フェアチャイルドはシリコンバレーの他の半導体企業や新興企業に人材を流出させた。それは醜い状況であり、ホーガンもそれを知っていた。そこでフェアチャイルドは、ホーガンを採用するために創業者のロバート・ノイスをアリゾナ州フェニックスに派遣した。彼は優秀なセールスマンだった、とホーガンは回想する。

ホーガンは自身のために（当時としては）巨額の報酬パッケージを受け入れ、交渉した。彼と彼の7人の幹部はモトローラ社を去り、フェアチャイルド社の出血を止めるためにシリコンバレーに行った。皮肉なことに、ホーガンが入社してすぐに、ノイスはフェアチャイルド・セミコンダクターを去り、ゴードン・ムーアとともにインテルを設立しました。伝えられるところによると、ノイス氏は、1957年に共同設立したフェアチャイルド・セミコンダクター社でトップのポストのオファーがなかったことに当然のことながら動揺しており、ホーガン氏が新しいポストを受け入れる前にすでに退職することをホーガン氏に伝えていたという。ホーガンと彼のチームは、優良船フェアチャイルド・セミコンダクターを立て直すことに成功したが、経営陣のほぼ全員が退職したことで、モトローラの半導体グループは戦略計画が混乱し、いくぶん漂流したままになった。

この 1968 年の経営陣の首切りにより、実用的な PMOS プロセス技術の開発など、モトローラ半導体の主要な開発プロジェクトが遅れたのは間違いありません。このようなプロセスが欠如しているため、営業担当者やマーケティング部門が持ち込む少数のカスタム LSI プロジェクトを除いて、野心的な LSI プロジェクトが帳簿に載らないことを意味していました。

3 年後の 1971 年、トムベネットはモトローラセミコンダクターに入社し、同社の電卓チップビジネスへの参入に貢献しました。当時最も熱いLSIチップビジネスでした。これは、テキサス・インスツルメンツがシングルチップ・マイクロコントローラーと呼べる最初のチップである TMS1802NC プログラマブル計算機チップを開発するきっかけとなったビジネスです。彼はコンピューター設計にかなりの経歴を持っており、1969 年にインテル 4004 マイクロプロセッサーの初期の設計アイデアを見ていました。ベネットがモトローラに入社するまでに、会社はプロジェクト開発に対する徹底的なボトムアップのアプローチを開発し、それを許可するのに十分なものでした。 NMOS LSI プロセス技術とモトローラ初のマイクロプロセッサ 6800 の開発。

Jeff LaVell は、Collins Radio で同社の C8500 コンピュータの開発に携わった後、1966 年に Motorola に入社し、そこでコンピュータアーキテクチャの開発について学びました。 Collins の C8500 は Motorola の ECL ロジックチップを使用して試作され、量産バージョンでは Motorola が 2 番目の供給元である Sylvania の SUHL TTL チップを使用しました。その結果、LaVell 氏と妻がフェニックスへの移住を決めたとき、LaVell 氏は Motorola のことをよく知っていました。彼は、モトローラのコンピュータ業界マーケティング組織のアプリケーションエンジニアとして入社しました。

LaVell の仕事の一部には、CDC (Control Data Corporation)、DEC (Digital Equipment Corporation)、Cray などの大手コンピューター企業と協力し、Motorola のような半導体企業がどこで支援できるかを検討することが含まれていました。コンピューター周辺機器という大きなチャンスが到来しました。この機器には、コスト、チップ数、設計時間、消費電力を最小限に抑えるために、高度に統合された機能が必要でした。この市場は、完全なサポートチップファミリを備えたマイクロプロセッサにとって理想的でした。

Bill Lattin は 1969 年にカリフォルニア大学バークレー校で修士号を取得し、そこで Intel の Andy Grove が教える半導体物理学のクラスを聴講しました。彼はすでにアリゾナ州立大学で博士号を取得するためにフェニックスに移る計画を立てており、モトローラセミコンダクターに就職し、他のいくつかの部門を転々とした後、最終的に同社の MOS プロセス開発グループに所属することになった。彼はグループの設計マネージャーとなり、会社の CAD ツールと新しい MOS チップ設計の開発を担当しました。彼はまた、既存の MOS プロセス技術と新しい MOS プロセスの開発に関するモトローラの問題にも取り組みました。

Bennett、LaVell、Lattin は共同で、未開発の NMOS プロセス技術を使用して製造されるマイクロプロセッサとサポートデバイスファミリを定義しました。彼らが定義した 15 個ほどのチップには次のようなものがあります。

Motorola チームは、新しい Motorola マイクロプロセッサチップセットのアイデアを売り込むために、HP の 2 つの部門、TRW の 2 つの部門、NCR (National Cash Register)、CDC を含む長いリストにある企業を訪問しました。彼らは牽引力を獲得し始めました。 CDC から 200,000 個の部品を発注される可能性があり、このプロジェクトは計画に載せられました。ロジック設計は 1972 年に始まりました。最初の 5 つのチップ (マイクロプロセッサ、RAM、ROM、PIA、および ACIA) のレイアウトは 1973 年にかけて行われました。最初の部品はほとんど機能しましたが、いくつかのバグがあり、1974 年 2 月に到着しました。顧客はチップを入手しました。 1974 年 6 月までに彼らのシステムで動作するようになりました。

コンピューター歴史博物館の Motorola 6800 オーラルヒストリーパネルの記録では、ベネットが最初に動作するシステムを確認するために初期の顧客を訪問したときの記録が、私の目を引きました。

「そして6月に、たしかラブランドのHPに行って、金曜日の午後にシステムを見たんです。そして、これは、彼らがそれを縮小したもので、驚くべきものでした。なぜなら、彼らは前と後を[見せた]からです。そして、その夜、彼らは上の公園に行く準備をしていました。そこにはクアーズのトラックが彼らのためにビールを積んで停まっていたからです。それから私たちは飛行機に乗って帰り、彼らは出発しました。でも彼らはやり続けました。それくらい早いよ。」

ちょうど 1 年後、私はその HP 部門、ラブランド電卓製品部門の研究室に加わることになりました。ベネットが口述歴史の中で説明しているプロトタイプシステムは、明らかにプロジェクト CJ のプロトタイプであり、1975 年に導入された HP 9815A プログラマブルデスクトップ電卓および計測器コントローラーになります。

HP 9815A プログラマブルデスクトップ電卓およびコントローラーは、Motorola の MC6800 マイクロプロセッサをベースにした最も初期の製品の 1 つです。画像クレジット: Fred Wenninger および HP9825.com

MC6800 マイクロプロセッサチップセットはすぐに成功を収めました。これはマイクロコントローラーではありませんでしたが、複数のチップセットを組み合わせることでマイクロコントローラーの機能を実現しました。必要なのは、チップセット内の 5 つの初期デバイスを 1 枚のシリコンに統合することだけでした。 Motorola は、1977 年にそのマイクロコントローラー MC6801 を発表しました。MC6801 は、主要顧客であるゼネラルモーターズ (GM) の要望に応じて、乗算命令を含むわずかにアップグレードされた 6800 CPU を搭載しています。 GM は当初、1978 年のキャデラックセビリアの TripMaster デジタルトリップメーターに MC6801 マイクロコントローラーを使用しました。それは非常に高価で、920ドルの工場オプションでした。

ゼネラルモーターズは、1978 年製キャデラックセビルの工場オプションとして、Motorola 6801 マイクロコントローラーをベースとした TripMaster トリップコンピューターを 920 ドルで提供しました。画像クレジット: sv1ambo、ウィキメディア・コモンズ

TripMaster のおかげで、モトローラは GM のテントに潜り込むことができ、GM はマイクロコントローラーベースのキャブレター用閉ループ制御システムを開発し、自社車が燃費とテールパイプ排出量に関する政府の新しい基準を満たすのを支援しました。 1980 年後半までに、GM は毎日 25,000 個の Motorola マイクロコントローラーを自社の自動車に組み込んでおり、これにより Motorola Semiconductor は 1980/1981 年の不況を乗り切ることができました。

Motorola 6801 マイクロコントローラは、MC6805、MC146805 と呼ばれる MC6805 の CMOS バージョン、MC68HC05、MC68HC08、MC68HC11、および MC68HC12 を含む、アーキテクチャ的に類似したマイクロコントローラファミリの長いラインを生み出しました。プロセステクノロジが向上するにつれて、モトローラはムーアの法則に乗って、より多くの RAM、より多くの ROM、より多くのオンチップ周辺機器、およびより多くの I/O 機能を備えたマイクロコントローラーを導入しました。これらのマイクロコントローラーは、Motorola Semiconductor の親会社である Motorola が製造していたポケベルや携帯電話に採用されました。 Motorola のマイクロコントローラーは大量に出荷されました。最終的に、モトローラは半導体グループをフリースケールとして分離し、2015 年に NXP と合併しました。NXP の Web サイトには、MC6800 の発表からほぼ半世紀が経過した今でも、オリジナルの MC6800 マイクロプロセッサアーキテクチャから派生したいくつかのマイクロコントローラがリストされています。

MC6800 マイクロプロセッサには、言及する価値のあるマイクロコントローラの遺産がもう 1 つあります。 Motorola は、一部の顧客に部品の信頼性を与えるために 2 番目の供給元を必要としていたため、最初の 2 番目の供給元として AMI (American Microsystem Inc) を選択しました。日本でも、日立製作所が MC6800 のセカンドソースとなり、同社のマイクロプロセッサ事業への参入に貢献しました。最終的に、同社は HD6301 と呼ばれる Motorola MC6801 マイクロコントローラの低電力 CMOS バージョンを開発し、これにより多くの新しいマイクロコントローラファミリが誕生し、現在は Renesas ブランドで入手可能です。

参考文献

「マイクロチップの背後にいる男: ロバート・ノイスとシリコンバレーの発明」、レスリー・バーリン、オックスフォード大学出版局、2005 年。

Motorola 6800 マイクロプロセッサの開発と普及に関するオーラルヒストリーパネル、コンピュータ歴史博物館、2008 年 3 月 28 日

C. Lester Hogan へのインタビュー、1995 年 1 月 24 日、Silicon Genesis: Oral Histories of Semiconductor Technology、スタンフォード図書館。