فيديريكو فاجين

انضم فاجين إلى شركة أوليفيتي في سن التاسعة عشرة. هناك، شارك في تصميم وتطوير حاسوب ترانزستور رقمي صغير مزود بذاكرة مغناطيسية سعتها 4 كيلو × 12 بت (1960). ^{[ 7 ]} ثم طوّر قسم البحث والتطوير في أوليفيتي لاحقًا أحد أوائل الآلات الحاسبة الإلكترونية المكتبية القابلة للبرمجة في العالم، وهي أوليفيتي بروجراما 101 (1964). ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]} بعد هذه التجربة العملية الأولى، درس فاجين الفيزياء في جامعة بادوا، وقام بتدريس مقرر مختبر الإلكترونيات لطلاب السنة الثالثة في الفيزياء خلال العام الدراسي 1965-1966.

في عام 1967، انضم فاجين إلى شركة SGS-Fairchild، وهي مشروع مشترك مقره إيطاليا بين شركة Società Generale Semiconductori الإيطالية وشركة Fairchild Semiconductor الأمريكية. هناك، كان رائدًا في تقنية تصنيع البوابات المعدنية MOS ، وصمم أول دائرتين متكاملتين تجاريتين بتقنية MOS . وإعجابًا بإنجازاته، نقلت الشركة فاجين إلى مكاتب Fairchild في بالو ألتو، كاليفورنيا، في فبراير 1968. وعندما انسحبت Fairchild من المشروع المشترك، قبل فاجين عرض عمل للبقاء مع الشركة.

في بالو ألتو، قاد فاجين تطوير تقنية البوابة السيليكونية (SGT)، مصممًا بنية عملية فريدة لها. ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]} أصبحت تقنية البوابة السيليكونية، وهي عبارة عن ترانزستور MOSFET ببوابة سيليكونية ذاتية المحاذاة ، واحدة من أكثر التطورات التحويلية في مجال الإلكترونيات الدقيقة.

أرست تقنية SGT الأساس لجميع الدوائر المتكاملة الحديثة من نوعي NMOS و CMOS . وقد أتاحت ابتكارات رئيسية، بما في ذلك رقائق ذاكرة أشباه الموصلات MOS ، وأول معالج دقيق ، وأول شريحة CCD وذاكرة EPROM ببوابات سيليكون عائمة . وباستبدالها لتقنية MOS ذات البوابة المعدنية السابقة، انتشرت تقنية SGT بسرعة في جميع أنحاء العالم، وفي غضون عقد من الزمن، جعلت الدوائر المتكاملة القائمة على الترانزستورات ثنائية القطبية عتيقة الطراز.

في شركة فيرتشايلد، صمّم فاجين أول دارة متكاملة تجارية باستخدام تقنية البوابة السيليكونية مع ترانزستورات MOSFET ذاتية المحاذاة : فيرتشايلد 3708. ^{[ 15 ]} كانت الدارة 3708 عبارة عن مُضاعِف إشارات تناظري 8 بت مع منطق فك التشفير، لتحل محل الدارة المكافئة فيرتشايلد 3705 التي استخدمت تقنية البوابة المعدنية . كانت الدارة 3708 أسرع بخمس مرات، ^{[ 7 ]} وكان تسريب الوصلة فيها أقل بمئة مرة، وكانت أكثر موثوقية بكثير من الدارة 3705، مما يُظهر تفوق تقنية البوابة السيليكونية على تقنية MOSFET ذات البوابة المعدنية. انظر أيضًا: فاجين، ف.، كلاين، ت. (1969). "جيل أسرع من أجهزة MOSFET ذات عتبة منخفضة يركب قمة الموجة الجديدة، دوائر متكاملة ذات بوابة سيليكونية". إلكترونيات، 29 سبتمبر 1969. ^{[ 15 ]}

انضم فيديريكو فاجين إلى شركة إنتل قادمًا من شركة فيرتشايلد عام 1970 كقائد مشروع ومصمم لعائلة معالجات MCS-4 الدقيقة، والتي تضمنت المعالج 4004، أول معالج دقيق أحادي الشريحة في العالم. ^{[ 16 ]} لم تكن شركة فيرتشايلد تستفيد من تقنية SGT، وكان فاجين يرغب في استخدام تقنيته الجديدة لتصميم رقائق متطورة.

أصبح معالج 4004 (1971) ممكنًا بفضل الإمكانيات المتقدمة لتقنية بوابة السيليكون (SGT)، والتي تم تعزيزها من خلال منهجية تصميم رقائق المنطق العشوائي المبتكرة التي ابتكرها فاجين في شركة إنتل. هذه المنهجية الجديدة، إلى جانب العديد من ابتكاراته التصميمية، هي التي سمحت له بوضع المعالج الدقيق في شريحة صغيرة واحدة. ^{[ 17 ] [ 18 ]} أصبح المعالج الدقيق أحادي الشريحة - وهي فكرة كان من المتوقع أن تتحقق بعد سنوات عديدة - ممكنًا في عام 1971 باستخدام تقنية بوابة السيليكون مع ابتكارين إضافيين: (1) "الوصلات المدفونة" التي ضاعفت كثافة الدائرة، و(2) استخدام أحمال التمهيد مع ساعات ثنائية الطور - والتي كانت تُعتبر مستحيلة سابقًا مع تقنية بوابة السيليكون - مما حسّن السرعة بمقدار 5 أضعاف، مع تقليل مساحة الشريحة إلى النصف مقارنةً بتقنية MOS ذات البوابة المعدنية. ^{[ 19 ]}

تم استخدام منهجية التصميم التي ابتكرها فاجين ^{[ 18 ]} لتنفيذ جميع المعالجات الدقيقة المبكرة لشركة إنتل، ولاحقًا أيضًا لمعالج Z80 من شركة زيلوج . ^{[ 20 ]}

كانت وحدة المعالجة المركزية Intel 4004 ، وهي وحدة معالجة مركزية (CPU) رباعية البتات مدمجة في شريحة واحدة، جزءًا من عائلة مكونة من أربع شرائح مصممة خصيصًا لشركة Busicom ، وهي شركة يابانية لتصنيع الآلات الحاسبة. أما الشرائح الأخرى من هذه العائلة (التي تُشكل عائلة MCS-4) فهي: 4001، وهي ذاكرة قراءة فقط قابلة للبرمجة (ROM) بسعة 2 كيلوبت مع خطوط إدخال/إخراج قابلة للبرمجة؛ و4002، وهي ذاكرة وصول عشوائي ديناميكية (DRAM) بسعة 320 بت مع منفذ إخراج رباعي البتات؛ و4003، وهي مسجل إزاحة ثابت ذو مدخلات ومخرجات تسلسلية/متوازية بسعة 10 بتات، يُستخدم كموسع للإدخال/الإخراج. روّج فاجين لفكرة تسويق MCS-4 على نطاق واسع لعملاء آخرين غير Busicom من خلال إظهاره لإدارة Intel كيف يمكن للعملاء تصميم نظام تحكم باستخدام 4004. قام بتصميم وبناء جهاز اختبار 4004 باستخدام 4004 كوحدة تحكم في جهاز الاختبار، وبالتالي أقنع بوب نويس بإعادة التفاوض على بند الحصرية مع Busicom الذي لم يسمح لشركة Intel ببيع خط MCS-4 لعملاء آخرين.

في عام ٢٠٠٩، انضمّ المساهمون الأربعة في تطوير معالج 4004 إلى زمالة متحف تاريخ الحاسوب. وضع تيد هوف ، رئيس قسم أبحاث التطبيقات، المقترح المعماري ومجموعة التعليمات بمساعدة ستان مازور وبالتعاون مع ماساتوشي شيما من شركة بوسيكوم . مع ذلك، لم يكن أيٌّ منهم مصمم رقائق، ولم يكن أيٌّ منهم على دراية بتقنية بوابة السيليكون (SGT) الجديدة. كان تصميم السيليكون هو العنصر الأساسي المفقود لصنع معالج دقيق، إذ كانت جميع العناصر الأخرى معروفة مسبقًا. قاد فيديريكو فاجين المشروع في قسم مختلف دون مشاركة هوف ومازور. كان فاجين قد اخترع تقنية بوابة السيليكون الأصلية في شركة فيرتشايلد لأشباه الموصلات عام ١٩٦٨، وقدّم تحسينات واختراعات إضافية مكّنت من تنفيذ معالج 4004 في شريحة واحدة. وبمساعدة شيما المعتادة، أكمل فاجين تصميم الشريحة في يناير ١٩٧١.

تُعدّ ذاكرة Intel 2102A إعادة تصميم لذاكرة Intel 2102 الثابتة، حيث قدّم فيديريكو فاجين لشركة إنتل، لأول مرة، تقنية استنزاف الحمل، جامعًا بين تقنية بوابة السيليكون وتقنية الزرع الأيوني. وقد صُمّمت هذه الذاكرة في أواخر عام 1973 على يد فيديريكو فاجين وديك باشلي. وكانت ذاكرة 2102A أسرع بخمس مرات من ذاكرة 2102، مما فتح آفاقًا جديدة لشركة إنتل. ^{[ 21 ]}

استُخدمت منهجية تصميم السيليكون الخاصة بفاجين لتنفيذ جميع المعالجات الدقيقة المبكرة لشركة إنتل. ^{[ 17 ]}

كان معالج إنتل 8008 أول معالج مركزي أحادي الشريحة في العالم ذو 8 بت، ومثل معالج 4004، تم بناؤه بتقنية SGT من نوع p-channel. أُسند تطوير معالج 8008 في البداية إلى هال فيني في مارس 1970، ولكن تم تعليقه حتى اكتمال معالج 4004. استؤنف التطوير في يناير 1971 تحت إشراف فاجين، باستخدام الدوائر الأساسية والمنهجية التي طورها لمعالج 4004، بينما تولى هال فيني تصميم الشريحة. صُممت بنية معالج 8008 في الأصل بواسطة شركة CTC Inc. لجهاز Datapoint 2200 الذكي، حيث تم تنفيذها باستخدام منطق الدوائر المتكاملة المنفصلة.

كان المعالج الدقيق إنتل 4040 (1974) نسخةً محسّنةً للغاية ومتوافقةً مع لغة الآلة من المعالج 4004، مما سمح له بالاتصال مباشرةً بالذاكرة القياسية وأجهزة الإدخال/الإخراج. وقد وضع فيديريكو فاجين بنية المعالج 4040 وأشرف على توم إينيس الذي قام بتصميمه.

كان المعالج الدقيق 8080 (1974) أول معالج دقيق عالي الأداء من 8 بت في السوق، مستخدمًا تقنية SGT الأسرع ذات القناة n. وقد ابتكر فاجين تصميمه المعماري، وصممه ماساتوشي شيما تحت إشراف فاجين. ^{[ 22 ]} شكّل المعالج 8080 تحسينًا كبيرًا على بنية المعالج 8008، مع احتفاظه بتوافقه البرمجي معه. وكان أسرع بكثير وأسهل في التوصيل بالذاكرة الخارجية وأجهزة الإدخال/الإخراج مقارنةً بالمعالج 8008. وقد مكّن الأداء العالي والتكلفة المنخفضة للمعالج 8080 المطورين من استخدام المعالجات الدقيقة في العديد من التطبيقات الجديدة، بما في ذلك التطبيقات الرائدة للحاسوب الشخصي. ^{[ 23 ] [ 24 ]}

عندما غادر فاجين شركة إنتل في نهاية عام 1974 ليؤسس شركة زيلوج مع رالف أونجرمان، كان مدير قسم البحث والتطوير المسؤول عن جميع منتجات MOS، باستثناء الذواكر الديناميكية. ^{[ 22 ]}

كان معالج Zilog Z80 أول معالج دقيق من إنتاج شركة Zilog ، أول شركة متخصصة كليًا في مجال المعالجات الدقيقة. أسسها فيديريكو فاجين ورالف أونجرمان في نوفمبر 1974. شغل فاجين منصب رئيس شركة Zilog ومديرها التنفيذي حتى نهاية عام 1980، وهو من ابتكر وصمم وحدة المعالجة المركزية Z80 ومجموعة مكوناتها الطرفية القابلة للبرمجة. كما شارك في تصميم وحدة المعالجة المركزية التي قاد مشروعها ماساتوشي شيما . ^{[ 25 ]} مثّل معالج Z80 تحسينًا كبيرًا على معالج 8080، مع الحفاظ على توافقه البرمجي معه. كان معالج Z80 أسرع بكثير، ويحتوي على أكثر من ضعف عدد المسجلات والتعليمات مقارنةً بمعالج 8080، وكان جزءًا من عائلة من المكونات التي تضمنت العديد من الأجهزة الطرفية الذكية (مثل Z80-PIO، وهو متحكم إدخال/إخراج متوازي قابل للبرمجة؛ وZ80-CTC، وهو عداد/مؤقت قابل للبرمجة؛ وZ80-SIO، وهو متحكم واجهة اتصالات تسلسلية قابل للبرمجة؛ وZ80-DMA، ^{وهو متحكم وصول مباشر للذاكرة قابل للبرمجة} ). سمحت هذه العائلة من الرقاقات بتصميم حواسيب دقيقة قوية ومنخفضة التكلفة ذات أداء يُضاهي أداء الحواسيب الصغيرة. تميز معالج Z80-CPU ببنية ناقل وبنية مقاطعات أفضل بكثير من معالج 8080، وكان بإمكانه الاتصال مباشرةً بذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM) لاحتوائه على متحكم داخلي لتحديث الذاكرة. استُخدم معالج Z80 في العديد من الحواسيب الشخصية المبكرة ، بالإضافة إلى أنظمة ألعاب الفيديو مثل MSX و ColecoVision و Master System . توقف إنتاج معالج Z80 في عام 2024.

كان المتحكم الدقيق Zilog Z8 (1978) من أوائل المتحكمات الدقيقة أحادية الشريحة في السوق. وقد دمج وحدة معالجة مركزية 8 بت، وذاكرة وصول عشوائي (RAM)، وذاكرة قراءة فقط (ROM)، ووحدات إدخال/إخراج، ما يكفي للعديد من تطبيقات التحكم. ابتكر فاجين فكرة Z8 في عام 1974، بعد فترة وجيزة من تأسيسه لشركة Zilog، لكنه قرر لاحقًا إعطاء الأولوية لـ Z80. صُمم Z8 في الفترة من 1976 إلى 1978، وتوقف إنتاجه في عام 2024. ^{[ 27 ]}

نظام الاتصالات المشترك (1984). ابتكر فاجين هذا النظام، وصممته وأنتجته شركة سيجنيت تكنولوجيز، وهي ثاني شركة ناشئة أسسها فاجين. يتصل النظام بجهاز كمبيوتر شخصي وخط هاتف عادي، ويتولى تلقائيًا جميع اتصالات المستخدم الصوتية والبيانات، بما في ذلك البريد الإلكتروني، والوصول إلى قواعد البيانات، ونقل شاشة الكمبيوتر أثناء المكالمات الصوتية، وحفظ سجلات المكالمات، وغيرها. وتُعد براءة الاختراع التي تغطي هذا النظام ^{[ 28 ]} مرجعًا هامًا في مجال الاتصالات الشخصية.

في عام ١٩٨٦، شارك فاجين في تأسيس شركة سينابتكس وشغل منصب الرئيس التنفيذي فيها ^{[ ٢٩ ]} حتى عام ١٩٩٩، ثم أصبح رئيسًا لمجلس إدارتها من عام ١٩٩٩ إلى عام ٢٠٠٩. كانت سينابتكس في البداية متخصصة في البحث والتطوير في مجال الشبكات العصبية الاصطناعية لتطبيقات التعرف على الأنماط باستخدام الدوائر المتكاملة التناظرية واسعة النطاق (VLSI). وفي عام ١٩٩١، طرحت سينابتكس جهاز I1000، أول جهاز في العالم للتعرف الضوئي على الأحرف على شريحة واحدة. وفي عام ١٩٩٤، قدمت سينابتكس لوحة اللمس لتحل محل كرة التتبع الضخمة التي كانت تُستخدم آنذاك في أجهزة الكمبيوتر المحمولة. وقد لاقت لوحة اللمس رواجًا واسعًا في الصناعة. كما قدمت سينابتكس شاشات اللمس الأولى التي تم اعتمادها لاحقًا في الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية؛ وهي تطبيقات تهيمن الآن على السوق. ابتكر فاجين الفكرة العامة للمنتج وقاد فريقًا من المهندسين الذين قاموا بتطويرها من خلال جلسات عصف ذهني عديدة. فاجين هو أحد مخترعي عشر براءات اختراع مسجلة باسم سينابتكس، وهو الرئيس الفخري للشركة.

خلال فترة رئاسته التنفيذية لشركة فوفيون ، من عام ٢٠٠٣ إلى ٢٠٠٨، أعاد فاجين تنشيط الشركة ووضع توجهاً تقنياً وتجارياً جديداً، مما أدى إلى إنتاج مستشعرات صور متفوقة في جميع المعايير الحاسمة على أفضل مستشعرات المنافسين، مع استخدام نصف حجم الشريحة تقريباً مقارنةً بالأجهزة المنافسة. كما أشرف فاجين على عملية الاستحواذ الناجحة لشركة سيجما اليابانية على فوفيون في نوفمبر ٢٠٠٨.

تأسست "مؤسسة فيديريكو وإلفيا فاجين" عام 2011 لدعم الدراسات العلمية للوعي في الجامعات والمعاهد البحثية الأمريكية. وتهدف المؤسسة إلى تعزيز فهم الوعي من خلال البحوث النظرية والتجريبية. ويعود اهتمام فاجين بالوعي إلى دراسته للشبكات العصبية الاصطناعية في شركة "سينابتكس" التي أسسها عام 1986، الأمر الذي دفعه إلى التساؤل عما إذا كان من الممكن بناء حاسوب واعٍ. ^{[ 30 ]}

• فاجين، ف.، كلاين، ت.، وفاداسز، ل.: دوائر متكاملة من ترانزستورات تأثير المجال ذات البوابة المعزولة مع بوابات السيليكون . قدم مطور تقنية بوابة السيليكون ذات البوابات ذاتية المحاذاة، فيديريكو فاجين، في الاجتماع الدولي لأجهزة الإلكترونيات التابع لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) في 23 أكتوبر 1968، في واشنطن العاصمة. وقد مكّنت هذه التقنية الجديدة من تصميم ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM)، والذاكرة غير المتطايرة، ومستشعرات CCD، والمعالج الدقيق.
• فيديريكو فاجين وتوماس كلاين: "جيل أسرع من أجهزة MOS ذات عتبات منخفضة يتصدر الموجة الجديدة، دوائر متكاملة ببوابة السيليكون" . نُشرت هذه المقالة في مجلة Electronics (29 سبتمبر 1969) وتُعرّف بدائرة Fairchild 3708، وهي أول دائرة متكاملة تجارية في العالم تستخدم تقنية بوابة السيليكون، والتي صممها فيديريكو فاجين في شركة Fairchild عام 1968.
• ف. فاجين، ت. كلاين: تقنية البوابة السيليكونية . "إلكترونيات الحالة الصلبة"، 1970، المجلد  13، الصفحات  1125-1144

• ف. فاجين وم. إ. هوف: "دمج الأجزاء القياسية والتصميم المخصص في مجموعة معالج رباعي الرقاقات". إلكترونيات ، 24 أبريل 1972
• ف. فاجين وآخرون: "نظام MCS-4: نظام حاسوب دقيق LSI". مؤتمر IEEE الإقليمي السادس لعام 1972 .
• فاجين، فيديريكو؛ كابوكاشيا، ف. "مسجل إزاحة MOS متكامل جديد"، وقائع المؤتمر العلمي الدولي الخامس عشر للإلكترونيات، روما، أبريل 1968، الصفحات  143-152. تصف هذه الورقة البحثية مسجل إزاحة MOS ثابتًا جديدًا، طُوِّر في شركة SGS-Fairchild (التي تُعرف الآن باسم ST Micro) في نهاية عام 1967، قبل انضمام فيديريكو فاجين إلى قسم البحث والتطوير في شركة Fairchild في بالو ألتو (كاليفورنيا) في فبراير 1968. استخدم فاجين لاحقًا مسجل الإزاحة الجديد هذا في رقائق MCS-4، بما في ذلك الرقاقة 4004.
• الأحرف الأولى FF (فيديريكو فاجين) على تصميم 4004 (1971) . يحمل تصميم 4004 الأحرف الأولى FF لمصممه، فيديريكو فاجين، محفورة على إحدى زوايا الشريحة. كان توقيع الشريحة بمثابة لفتة عفوية تعكس فخر المصمم، كما كانت فكرة مبتكرة قلدها العديد من مصممي إنتل بعده.
• نموذج أولي هندسي لآلة حاسبة Busicom 141-PF للطباعة (1971) . (هدية من فيديريكو فاجين إلى متحف تاريخ الحاسوب، ماونتن فيو، كاليفورنيا). يعرض كتالوج مجموعة متحف تاريخ الحاسوب صورًا للنموذج الأولي الهندسي لآلة حاسبة Busicom 141-PF المكتبية. استخدم هذا النموذج أول معالج دقيق تم إنتاجه في العالم. كان هذا النموذج الفريد هدية شخصية من رئيس شركة Busicom، السيد يوشيو كوجيما، إلى فيديريكو فاجين تقديرًا لجهوده القيادية الناجحة في تصميم وتطوير معالج 4004 وثلاث رقاقات أخرى للذاكرة والإدخال/الإخراج (مجموعة رقاقات MCS-4). بعد أن احتفظ به فاجين في منزله لمدة 25 عامًا، تبرع به إلى متحف تاريخ الحاسوب عام 1996.

• "ميلاد المعالج الدقيق" بقلم فيديريكو فاجين. بايت، مارس 1992، المجلد 17، العدد 3، الصفحات  145-150.
• "تاريخ 4004" بقلم فيديريكو فاجين، ومارقيان إي. هوف جونيور، وستانلي مازور، وماساتوشي شيما . IEEE Micro، ديسمبر 1996، المجلد 16، العدد 6.
• "المعالج الدقيق 4004 من تصميم فاجين، هوف، مازور، وشيما". مجلة IEEE للدوائر المتكاملة، شتاء 2009، المجلد 1، العدد 1.
• "تقنية بوابة السيليكون MOS وأولى المعالجات الدقيقة" بقلم فيديريكو فاجين. مجلة لا ريفيستا ديل نوفو سيمينتو، عام 2015، العدد 12 ديسمبر. الجمعية الفيزيائية الإيطالية (SIF).
• "كيف صنعنا المعالج الدقيق" بقلم فيديريكو فاجين. مجلة نيتشر إلكترونيكس، المجلد 1، يناير 2018. نُشر إلكترونياً: 8 يناير 2018
• "المشكلة الصعبة والإرادة الحرة: مقاربة نظرية المعلومات" بقلم جياكومو ماورو داريانو وفيديريكو فاجين. arXiv:2012.06580، 28 يناير 2021

• السيليكون: من اختراع المعالج الدقيق إلى علم الوعي الجديد، بقلم فيديريكو فاجين. إنتاج ووترسايد (فبراير 2021)
• الذكاء الاصطناعي مقابل الذكاء الطبيعي . دار نشر سبرينغر الدولية، يناير 2022
• Irriducibile - المطبخ والحياة والكمبيوتر والطبيعة من تأليف فيديريكو فاجين. موندادوري (أغسطس 2022) "أنا مقتنع بأنه عندما تكتشف أن الفيزياء الكمية لا تصف الواقع الخارجي ولكن هذا الداخل لا يمكن فهمه."
• كتاب "غير قابل للاختزال - الوعي والحياة والحواسيب والطبيعة البشرية" بقلم فيديريكو فاجين. دار إسينشيا للنشر، 2024.
• المزيد من غير مرئية. حمامة العلم والروحانية si unscono Mondadori (يونيو 2024).