Ken Shirriff는 빈티지 컴퓨터와 장비 복원을 즐기는 통합 회로 리버스 엔지니어링 애호가입니다. 컴퓨터 역사학자는 8인치 HP 플로피 드라이브를 수리하는 동안 거의 쓸모가 없어진 오래된 제조 기술을 발견했습니다. Shirriff는 자신의 블로그에서 오래된 플로피 드라이브의 인터페이스 칩이 손상되었다고 설명했습니다. 그는 그것을 해독하기로 결정하고 사진을 찍었습니다. 칩의 기판은 사파이어 기판, 실리콘 구성 요소 및 금속 회로로 구성된 매우 특별합니다.
Shirriff는 이 "사파이어 실리콘" 칩이 부분적으로 투명하며 HP-IB(HP 인터페이스 버스)와 플로피 드라이브 컨트롤러의 허브인 Z80 프로세서 사이의 인터페이스 역할을 하도록 설계되었다고 지적했습니다.
사파이어 실리콘 칩은 다양한 HP 제품에서 버스 프로토콜을 관리하고 인터페이스 버스와 장치의 마이크로프로세서 사이의 데이터를 버퍼링하는 데 사용되는 PHI(Processor to HP-IB Interface) 구성 요소입니다. 사파이어 기판은 칩에 고유한 기능을 제공하며 Shirriff는 그의 기사에서 이에 대해 자세히 설명합니다.
일반 집적 회로와 달리 사파이어 기판은 절연체이기 때문에 칩의 트랜지스터는 완전히 절연되어 있습니다. 이는 트랜지스터 사이의 정전 용량이 감소하여 성능이 향상되고 방사선 및 저임피던스 단락에 대한 보호 기능이 제공됨을 의미합니다.
사파이어 실리콘은 자연적으로 방사선 경화에 대한 저항력이 있기 때문에 갈릴레오 탐사선을 포함한 우주선은 1963년 이전부터 사파이어 실리콘 구조를 사용해 왔습니다. Shirriff는 PHI 칩을 사파이어 기판과 순수 실리콘 기판으로 만들어진 1970년대의 다른 프로세서와 비교했습니다.
역사가에 따르면 Hewlett-Packard의 1977년 MC2 16비트 프로세서는 사파이어 실리콘 기술을 사용했으며 10,000개의 트랜지스터를 갖고 8MHz로 실행되었으며 소비 전력은 350밀리와트에 불과했습니다. 이에 비해 1978년 Intel 808 616비트 CPU는 CMOS 제조 공정이 아닌 NMOS를 사용하여 "일반" 실리콘 기판에 구현되었습니다. 이 칩에는 29,000개의 트랜지스터가 있으며 원래 5MHz로 작동하고 훨씬 더 높은 2.5와트의 전력을 소비했습니다.
사파이어 기판은 성능과 전력 소비 측면에서 특정 이점을 갖고 있지만 Shirriff의 연구에서 확인한 것처럼 사파이어 기판의 트랜지스터 밀도는 실리콘 기판만큼 높지 않습니다. 게다가 실리콘과 사파이어 사이의 "결정질 비호환성"도 제조 문제를 야기하여 HP의 수율은 9%에 불과했습니다. 이러한 어려움은 실리콘이 이후 몇 년 동안 집적 회로 제조를 위한 재료로 선택되는 데 중요한 역할을 했을 것입니다.