Intel 4004
Le 15 novembre 1971, une petite annonce paraît dans Electronic News. Intel Corporation y présente le 4004, qu'elle décrit comme un « ordinateur microprogrammable sur une puce ». Derrière cette formulation se cache une invention qui va changer le monde : le premier microprocesseur commercial de l'histoire.
Cette innovation naît d'une rencontre improbable entre une startup américaine spécialisée dans les mémoires et une entreprise japonaise de calculatrices. En 1969, Busicom cherche un partenaire pour développer les circuits intégrés de ses futures calculatrices. Intel, fondée l'année précédente par Bob Noyce et Gordon Moore, accepte ce contrat pour équilibrer ses finances en attendant que son activité principale décolle.
Les spécifications initiales de Busicom prévoient douze circuits intégrés différents, chacun dédié à une fonction précise. Trois ingénieurs japonais, dont Masatoshi Shima, débarquent chez Intel en juin 1969 pour superviser le projet. Ted Hoff, douzième employé de la société et responsable des applications, doit faire le lien avec cette équipe venue d'Asie. Il examine le cahier des charges et fronce les sourcils. Le système proposé nécessite trop de connexions entre les puces, ce qui rendra le produit final d'un coût prohibitif. Il propose d'abandonner l'idée de circuits spécialisés pour créer un processeur universel programmable, accompagné de quelques puces de mémoire. L'architecture serait plus simple, moins chère, et surtout infiniment plus flexible.
Stanley Mazor rejoint l'aventure en septembre 1969. Son expérience chez Fairchild dans la conception d'ordinateurs apporte la crédibilité technique nécessaire au projet. Ensemble, Hoff et Mazor peaufinent leur vision et parviennent à convaincre les sceptiques de Busicom. Ils développent un interpréteur de 20 octets pour exécuter des macro-instructions, démontrant ainsi la viabilité de leur approche.
En octobre 1969, lors d'une réunion officielle, Busicom donne son feu vert à la nouvelle architecture d'Intel. Shima prolonge son séjour jusqu'en décembre pour écrire les programmes de base de la calculatrice. Le contrat signé accorde à l'entreprise japonaise l'exclusivité sur ce système. Il n'y a plus qu'à transformer cette belle idée en réalité physique. Or ni Hoff ni Mazor ne maîtrisent la conception de circuits intégrés. Intel recrute Federico Faggin en avril 1970. Cet Italien avait mis au point chez Fairchild la technologie MOS à grille de silicium, indispensable pour atteindre les performances et la densité d'intégration souhaitées.
L'équipe finalise l'architecture du système MCS-4. Quatre circuits composent l'ensemble : le processeur 4004, la mémoire ROM 4001, la RAM 4002 et le registre d'entrée-sortie 4003. Le cœur du système, le 4004, rassemble environ 2 300 transistors sur une puce de 3,0 × 4,0 mm. Il exécute 8 000 instructions par seconde et adresse jusqu'à 4 Ko de ROM et 640 octets de RAM.
La fabrication des premiers prototypes démarre en octobre 1970. Les puces périphériques fonctionnent assez vite. Le 4004 résiste davantage mais exige quelques révisions avant d'atteindre sa maturité en mars 1971. Un mois plus tard, Busicom valide l'ensemble dans sa calculatrice. Intel négocie un coup de maître. En mai 1971, l'entreprise récupère les droits de commercialisation du MCS-4 pour toutes les applications autres que les calculatrices de bureau, en échange d'une baisse des prix pour Busicom. Ed Gelbach, nouveau vice-président marketing, orchestre le lancement officiel du 4004 en novembre 1971.
Le succès dépasse les espérances. Intel enchaîne avec le 8008, premier microprocesseur 8 bits, annoncé en avril 1972. Ces deux processeurs ouvrent deux voies distinctes qui structurent encore aujourd'hui l'industrie des semi-conducteurs : d'un côté les microcontrôleurs intégrés pour l'embarqué, héritiers du 4004, de l'autre les processeurs pour ordinateurs programmables, descendants du 8008.
La postérité du 4004 se mesure à l'aune de chiffres vertigineux. En 1995, vingt-quatre ans après sa naissance, les microcontrôleurs 4 bits représentent la moitié des unités produites dans le monde. L'architecture du 8008 évolue vers le 8080, puis vers les processeurs x86 qui équipent la majorité des ordinateurs personnels actuels.
En 2024, près de 70% des semi-conducteurs fabriqués mondialement sont des microprocesseurs, des microcontrôleurs ou des composants associés. Ce marché pèse plus de 100 milliards de dollars. Des automobiles aux téléphones, des appareils électroménagers aux objets connectés, ces puces issues de l'ADN du 4004 peuplent notre quotidien.
Cette technologie a modifié notre rapport aux machines et transformé notre façon de vivre. Elle illustre parfaitement comment une solution technique élégante à un problème industriel spécifique engendre parfois des bouleversements sociétaux imprévisibles. Le 4004 n'était au départ qu'un composant pour calculatrices japonaises. Il est devenu le fondement de notre civilisation numérique.