
(图片来源: Mister rf, CC BY-SA 4.0 , via Wikimedia Commons)
Zilog Z80芯片刚刚迎来了它的50周年纪念。这款具有标志性的8位处理器,自1976年7月首次亮相以来,便持续生产了48年之久。直至2024年6月,已成为Littelfuse子公司的Zilog才停止接受该芯片的订单。然而,得益于社区资助的制造项目,一款开源替代品已接近以芯片原始的40引脚双列直插式封装(DIP)形式面世。
最初的Z80芯片采用4μm工艺制造,集成了8500个晶体管,其典型运行频率为2.5MHz,而后续的CMOS变体更是能达到20MHz。得益于与英特尔8080的二进制兼容性,Z80能够轻松运行现有的CP/M软件库。同时,其内置的DRAM刷新计数器有效减少了系统所需的支持芯片数量。据计算机历史博物馆介绍,开发该工作原型的成本约为40万美元,而埃克森美孚则提供了50万美元的资金支持。
这款芯片曾为ZX Spectrum、TRS-80、MSX计算机、任天堂的Game Boy、世嘉的Master System、吃豆人街机以及德州仪器的图形计算器提供强大动力。即便在家用计算机逐渐转向更强大的后继产品后,Z80仍在工业控制器中发挥着重要作用,持续使用了数十年。Zilog于2024年4月15日发布的停产通知告知客户,其晶圆代工厂将停止对Z84C00系列的支持,最后一次购买订单的截止日期为当年6月。
然而,就在停产通知发布后不久,Renaldas Zioma发起的FOSS Z80项目便取得了突破性进展,现已成功制造出可运行的芯片。首个版本采用SkyWater的130nm工艺制造,通过Tiny Tapeout 7在仅0.064平方毫米的芯片上得以实现。项目GitHub仓库已确认该芯片功能正常。随后,项目团队在Efabless CI2406班车服务上推出了暴露全部40个引脚的QFN64版本,并紧接着进行了两次IHP 130nm工艺的流片。当前,流片目标是通过Wafer.Space在全球晶圆代工厂(GlobalFoundries)的180nm GF180MCU节点上,利用板上芯片封装技术制造出经典的DIP40封装形式。最终目标是制造出能够直接替代ZX Spectrum和RC2014套件等机器中原有芯片的产品。
该设计基于Guy Hutchison的TV80 Verilog核心。据项目Tiny Tapeout页面介绍,130nm CMOS实现应能支持高达50MHz的时钟频率,而原始NMOS部件的时钟频率仅为4MHz。
与此同时,Zilog也在逐步缩减Z80官方后继产品的生产线。去年10月的一份产品变更通知将eZ80L92以及几款Z8F系列微控制器列为停产产品,理由是“需求极少或无需求”。最后一次购买订单的截止日期为今年1月20日,发货将持续至4月20日,且相关条款为不可取消、不可退货。值得注意的是,eZ80L92是通知中唯一提及的eZ80部件;而2001年推出、目前仍用于德州仪器当前TI-84 Plus CE计算器的流水线型eZ80架构则仍保留在Zilog的产品目录中。
尽管如此,爱好者们仍在不断探索原始芯片的新应用场景。例如,今年早些时候,一名开发者成功在配备64KB RAM的Z80上运行了一个小型对话式人工智能。
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