(La fondazione Make in Italy cdb sta organizzando una mostra per celebrare 50 anni di innovazioni italiane a partire dalla Programma 101. La mostra debutterà nel corso della grande Maker Faire Rome – The European Edition, il prossimo 2 ottobre. In questa serie di post Maria Teresa Cometto racconterà per le storie e gli oggetti che saranno in mostra)
Il primo microprocessore al mondo porta la firma di un italiano, Federico Faggin. La porta davvero, in senso letterale: “F.F.”, le sue iniziali, sono incise in un angolino di ogni chip Intel 4004, da quando Faggin l’ha inventato nel 1971. “Quando l’ho finito, mi piaceva la sua vista d’insieme: mi sembrava quasi un’opera d’arte, un quadro astratto, così l’ho firmato”, ricorda oggi Faggin.
E sono d’accordo con lui i collezionisti di elettronica vintage, che tuttora comprano su eBay lo storico chip per mille dollari.
Faggin è uno dei più grandi inventori dell’ultimo secolo – così lo definiscono gli storici della Silicon Valley, fra cui Michael Malone, autore del nuovo libro “The Intel Trinity” (Harper Business, luglio 2014) -, perché disegnando l’Intel 4004 ovvero “il computer su un chip” ha avviato la rivoluzione digitale che ha cambiato la nostra vita. I microchip discendenti da Intel 4004 sono infatti il “cervello” grazie a cui lo smartphone che teniamo nel palmo della mano è più potente e meno caro dei vecchi, giganteschi computer; e sono presenti in mille altri apparecchi “intelligenti” dei quali non possiamo più fare a meno.
“L’idea di creare un microprocessore era già in circolazione: obbiettivo, far stare l’unità centrale di un computer (CPU) su un solo chip – spiega Faggin -.
Quando la CPU era distribuita su tanti chip, perdeva velocità e costava di più. La chiave di volta per realizzare quell’idea è stata la Silicon Gate Technology (SGT) che avevo sviluppato io a Fairchild Semiconductor. Intel aveva ottenuto da Fairchild quella tecnologia nel ‘68, ma doveva ancora essere adattata per creare un chip della complessità di un microprocessore”.
Per arrivarci ci sono voluti il genio e la tenacia di un “ragazzo” che si era appassionato alla tecnologia guardando volare un modellino di aeroplano. Faggin aveva 11 anni e stava giocando in campagna vicino a Vicenza – la città dove è nato il 1° dicembre 1941 ed è cresciuto – quando ha notato un ventenne che faceva volare un aeroplanino. “Sono rimasto stupefatto a vedere che puoi costruire un giocattolo capace di volare”, ricorda.L’undicenne Faggin non ha i soldi per comprarlo, così cerca di farselo da solo: lo disegna, progetta la sua costruzione, compra i materiali, lo fabbrica e infine lo lancia.
Un flop: l’aereo non si alza da terra. Dopo altri tentativi fallimentari, Faggin capisce che anche per far alzare da terra un giocattolo bisogna studiare: con i risparmi compra un libro sui modelli di aeroplani e da lì – imparando come costruire una radio per telecomandare l’apparecchio – si accende la sua passione per l’elettronica.
Mentre frequenta l’Istituto Tecnico Industriale Statale “Alessandro Rossi” di Vicenza per diventare perito industriale, specializzato in Radiotecnica, Faggin studia per conto suo i computer e, appena diplomato, trova lavoro all’Olivetti, nel laboratorio di ricerca & sviluppo (R&D) sull’elettronica a Borgolombardo (Milano). Lì, a 19 anni, disegna e costruisce da solo un computer: “Era un progetto per capire quanto semplice poteva essere una macchina ed è servito poi per arrivare alla Programma 101”, spiega oggi Faggin. Capisce però anche che il suo diploma da perito non basta: vuole costruirsi le fondamenta teoriche per andare avanti nel mondo dell’elettronica e si iscrive a Fisica, all’Università di Padova, dove si laurea “summa cum laude” nel 1965 e insegna Laboratorio di elettronica durante l’anno accademico ’65-‘66.A metà del ’66 lascia l’accademia per l’industria e va a lavorare in una startup, Ceres, fondata dal suo ex boss all’Olivetti e rappresentante in Italia dei prodotti di GMe, General Micro electronics, che è uno spin-off della californiana Fairchild Semiconductor, nonché la prima azienda al mondo specializzata nella tecnologia MOS (metallo-ossido-semiconduttore). Il suo primo incarico è andare in California a seguire un corso di una settimana per studiare quella tecnologia, che era ai primi passi. E l’esperienza gli serve quando, pochi mesi dopo, salta l’accordo fra GMe e Ceres. È metà ’67 e Faggin, “esperto di MOS”, ottiene di andare a lavorare nell’R&D dell’unica azienda italiana che produce semiconduttori, la joint venture fra Fairchild e SGS (diventata poi l’attuale STMicroelectronics) ad Agrate Brianza. Da lì nel febbraio ’68 va per un periodo di sei mesi nel laboratorio di ricerca di Fairchild a Palo Alto, nel cuore della Silicon Valley, e ci resta anche quando Fairchild vende la sua partecipazione nella joint venture.
Fairchild era stata fondata nel ’57 da Gordon Moore, Robert Noyce e altre sei ex ricercatori dei Bell Labs ed ex collaboratori del Premio Nobel per la Fisica William Shockley nello Shockley Semiconductor Laboratory. È a Fairchild che si deve la nascita della Silicon Valley, grazie alla sua invenzione del processo planare basato sul silicio per fabbricare su scala industriale prima i transistor e poi i circuiti integrati, e grazie alle innumerevoli startup (il 70% delle oltre 130 società della Bay Area quotate al NASDAQ o al New York Stock Exchange, secondo uno studio di Endeavor Insight) create da persone che hanno lavorato a Fairchild. Ed è alla Fairchild Semiconductor che Faggin inventa la Silicon Gate Technology, “tecnica della porta al silicio auto-allineante”, che per la prima volta al mondo usa come conduttore il silicio policristallino drogato anziché l’alluminio, per fabbricare circuiti integrati, rendendoli più piccoli ed efficienti.
Lavorare nel laboratorio di ricerca di Fairchild è eccitante. “Ma era un po’ come essere in una ‘torre d’avorio’, separata dalle attività operative dell’azienda – ricorda Faggin -. Fairchild seguiva il modello Bell Lab, famoso per aver inventato fra l’altro il transistor. Era un modello poco efficiente, c’era una distanza anche psicologica fra ricercatori e produzione. Infatti Fairchild non ha saputo trarre grandi vantaggi dalle sue scoperte”. Nemmeno dalla SGT, di cui intuiscono la portata invece Moore e Noyce, che lasciano Fairchild nel luglio ’68 per fondare la propria startup, Intel.Prima di andarsene, chiedono a Faggin di presentare la SGT a una conferenza a Washington, DC in programma nell’ottobre 1968 (ISSCC, International Solid State Circuit Conference). Secondo le regole dei brevetti, entro un anno dalla conferenza Fairchild dovrebbe far domanda per la registrazione dell’invenzione, che altrimenti diventa di pubblico dominio. Ma nessuno se ne occupa e così Intel potrà poi usare la SGT liberamente. Moore e Noyce portano con sé nella loro startup una trentina di ottimi tecnici e dirigenti della Fairchild, fra cui Andy Grove. E nel ’70, frustrato per l’incapacità di Fairchild di sfruttare le sue scoperte, anche Faggin passa a Intel.
“Il modello Intel era stato pensato proprio in reazione alla difficoltà di trasformare in prodotti le tecnologie inventate – spiega Faggin -. Quindi la sua R&D era integrata nella parte operativa aziendale. Quando sono entrato io, Intel era ancora molto piccola e c’erano solo sei o sette addetti che si occupavano di MOS. Il business originale di Intel erano le memorie per computer: all’epoca della sua nascita erano magnetiche, ma i fondatori sapevano che i semiconduttori avrebbero sostituito la tecnologia delle memorie magnetiche, come in effetti è successo dalla fine degli anni Settanta. Proprio la SGT permetteva di fabbricare circuiti logici più piccoli, più affidabili, cinque volte più veloci e due volte più densi: un fattore dieci di vantaggio sulle memorie magnetiche”.
Faggin viene assunto però per occuparsi di un altro progetto: realizzare una nuova famiglia di microchip per il produttore giapponese di calcolatrici Busicom. L’architettura del progetto era stata proposta da Ted Hoff, con l’idea che la CPU potesse essere costruita su un singolo chip. Ma la sua realizzazione si deve solo a Faggin, che non solo impiega la sua tecnologia SGT per creare il microchip, ma disegna anche la metodologia necessaria: una logica non regolare (random logic), ben diversa dallo stile di progetto usato per una memoria.
“Lavoravo da solo, senza alcun supporto aziendale, perché sia Moore sia Grove non avevano capito il potenziale del microchip – ricorda Faggin -. Anzi Grove era decisamente contrario al progetto, perché toglieva energie e attenzione dal core business delle memorie: avevo la sensazione che sperasse in un mio fallimento per poter dimenticare l’esperimento. Ma per fortuna Grove all’inizio aveva poco potere, non era un fondatore ed era solo direttore delle operazioni. Solo quattro anni dopo è diventato un top manager ed è emerso come persona chiave nello sviluppo dell’azienda”.
Faggin lavora quindi nei laboratori Intel giorno e notte, perché il progetto Busicom è in ritardo di sei mesi. “Ho dovuto recuperare il tempo perso, facendo quello che normalmente avrebbero fatto tre o quattro ingegneri – continua a raccontare -. Mi aiutava solo Masatoshi Shima, un giapponese di Busicom, che però semplicemente eseguiva le mie istruzioni”. E nel gennaio 1971 ecco il momento magico di ogni inventore: è notte fonda e Faggin, da solo in laboratorio, fa il test del 4004 e il microchip “funziona!”, come annuncia per prima alla moglie Elvia, che all’alba lo aspetta a casa.
L’Intel 4004 è grande 3×4 millimetri quadrati e impiega solo 2300 transistori MOS, ma offre una potenza di calcolo superiore a quella dello storico ENIAC, il primo calcolatore elettronico al mondo costruito nel 1946, che impiegava 18 mila tubi elettronici e occupava lo spazio di un largo appartamento. Faggin ha ben chiaro da subito che il microprocessore può essere impiegato ben oltre gli scopi di Busicom e può essere venduto a tutti. Noyce è il più aperto alle sue idee e si fa convincere a negoziare con il giapponesi la cancellazione della clausola di esclusività. Cosi l’Intel 4004 viene lanciato sul mercato. È il novembre 1971 e Intel annuncia che una nuova era nella microelettronica è arrivata: “il computer su un chip”.
Eppure la vita di Faggin dentro Intel non diventa migliore, anzi. “Dovevo lottare per affermare tutte le mie idee – ricorda -. Un caso esemplare è l’8080, il primo microchip con un vero successo commerciale, che ha spianato la strada all’affermazione di Intel come la più grande azienda di semiconduttori al mondo: ho impiegato nove mesi per convincere i dirigenti che era un prodotto vincente”. Con Grove, poi, c’era poco feeling. “Era un tipo molto duro, dava poche soddisfazioni, solo critiche – continua a raccontare Faggin -. A un certo punto introdusse la regola per cui chi arrivava in azienda dopo le 8:30 doveva firmare un foglio all’ingresso e veniva richiamato. Io un giorno sono arrivato alle 9, dopo aver lavorato fino alle 3 di quella mattina e mi sono beccato un richiamo: mi sono arrabbiato davvero moltissimo. Così nel ‘74 ho deciso di uscire e fondare la mia startup dedicata completamente ai microchip, Zilog”.
Intel per una fase ha cercato di nascondere l’importanza del ruolo di Faggin nella creazione del SGT e del primo microchip, attribuendo addirittura la sua paternità a Ted Hoff. Ma la Medaglia Nazionale per la Tecnologia e l’Innovazione (National medal of technology and innovation), il più altoriconoscimento in questo campo negli Stati Uniti, che gli ha consegnato il presidente Barack Obama il 19 ottobre 2010 ha suggellato il suo ingresso ufficiale nella storia del progresso tecnologico.
Quanto alla Zilog, non ha battuto Intel per varie ragioni, spiega Faggin: “Non indifferente era il fatto che il mio partner Ralph Ungermann e io eravamo green, giovani e con poca esperienza. Inoltre era un momento di grave crisi del venture capital, che in tutto il ’75 ha investito 10 milioni di dollari, una cifra ridicola. Noi siamo riusciti a ottenere mezzo milione da Exxon Enterprise, una controllata di quello che oggi è il gruppo petrolifero ExxonMobil. Ma non avevamo capito che loro volevano fare un business solo interno al proprio gruppo. Per di più, non sapendo nulla di microprocessori, i loro rappresentanti nel nostro consiglio di amministrazione (board) non erano in grado di darci alcun contributo. Se avessimo realizzato tutto questo, avremmo dovuto porre un ultimatum: ‘ce ne andiamo se non lasciate entrare altri investitori nell’azienda e nel board’. Il colpo di grazia l’ha dato IBM quando ha scelto Intel invece di Zilog per i microchip dei suoi computer, perché considerava Exxon un concorrente”.
Si è mai sentito discriminato nella Silicon Valley perché italiano?, chiedo a Faggin. Lui si mette a ridere: “Ero più discriminato ad Agrate Brianza perché sono veneto! Mi sono inserito nella Silicon Valley senza alcun trauma. Del resto anche gli americani nella Valle venivano da altri stati. C’era un clima di frontiera, di avventura. Tutti erano benvenuti e tutti venivano con l’idea di creare qualcosa di nuovo, non frenati da un ambiente vecchio e conservativo”.
Dopo aver fondato altre startup di successo – Cygnet Technologies nell’82, Synapticsnell’86, Foveon nel 2004 – da cinque anni Faggin è uscito dal business. Ha creato la Federico and Elvia Faggin Foundation a San Francisco per lo studio della consapevolezza: “quella capacità umana, ma anche animale, di avere sensazioni – spiega -. È una proprietà fondamentale della natura non ancora apprezzata abbastanza dalla scienza. Ci hanno abituato a pensare che siamo solo macchine. Non sono d’accordo. L’uomo ha immaginazione, intuizione, fantasia: l’idea che le macchine possano riprodurre queste facoltà è fasulla. Le macchine sono una forma di schiavitù se non sono domate. L’uomo deve capirlo se vuole riprendersi il futuro”.
Il “ragazzo” di Vicenza, a 72 anni non ha ancora smesso di voler far volare i suoi sogni
Per saperne di più:
http://archive.computerhistory.org/resources/access/text/2012/07/102658025-05-01-acc.pdf
http://www.intel4004.com/index.htm
http://www.intel.com/content/www/us/en/history/museum-story-of-intel-4004.html
