- Tenunan tradisional Navajo menerjemahkan gambar die Intel Pentium menjadi karya seni, menjadi contoh langka pertemuan antara tata letak semikonduktor dan abstraksi tekstil
- Marilou Schultz membuat Replica of a Chip pada 1994 dengan bahan dan teknik tradisional, dan Intel menugaskan karya ini sebagai hadiah untuk AISES
- Karya ini bukan sekadar dekorasi; ia merefleksikan struktur die Pentium dengan cukup akurat hingga unit eksekusi, cache, antarmuka bus, bahkan multiprocessor logic dapat diidentifikasi
- Fasilitas Intel di New Mexico dan pabrik Fairchild Shiprock menunjukkan hubungan ekonomi, budaya, dan tenaga kerja yang kompleks antara industri semikonduktor dan komunitas Navajo
- Kontras antara Fairchild 9040 dan Pentium memperlihatkan secara intuitif perubahan skala sirkuit terpadu, dari 16 transistor menjadi 3,3 juta transistor
Karya yang menerjemahkan die Pentium ke dalam tenunan
- Karya Marilou Schultz tahun 1994, Replica of a Chip, adalah karya tenun Navajo yang dibuat berdasarkan gambar chip Intel Pentium
- Intel menugaskannya sebagai hadiah untuk AISES
- Karya ini termasuk dalam pameran Woven Histories: Textiles and Modern Abstraction, yang membahas persinggungan antara seni abstrak dan tekstil
- Schultz adalah penenun Navajo/Diné sekaligus guru matematika, dan berasal dari keluarga penenun selama empat generasi; sejak kecil ia belajar menyiapkan wol, memintal benang, dan menenun
- Tenunan Pentium dibuat berdasarkan foto die
- Setiap sisi die dibagi menjadi 64 bagian untuk memindahkan polanya
- Ia menggunakan teknik raised outline yang memberi kesan tiga dimensi pada batas-batasnya
- Pewarna yang digunakan adalah pewarna nabati tradisional, sedangkan area berwarna krem adalah warna alami wol Navajo-Churro
- Benangnya sedikit lebih tipis daripada benang rajut biasa, dan dalam satu hari kerja tenunan bertambah sekitar 1–1,5 inci
- Berbeda dari permadani tradisional, Pentium memiliki struktur yang kurang simetris, sehingga menjadi bentuk yang menarik sebagai objek tenun
Sisi yang dipamerkan dan orientasi die sebenarnya
- Tenunan Pentium mereproduksi dengan cukup akurat lebih dari 3 juta transistor dan struktur permukaan pada die silikon seukuran kuku
- Jika dibandingkan dengan die Pentium sebenarnya, tenunan yang dipamerkan tampak seperti citra cermin
- Schultz menjelaskan bahwa ia menenunnya agar sesuai dengan foto
- Dalam tenun Navajo, tidak ada sisi depan dan belakang yang ditetapkan, dan desain di kedua sisi mirip, sehingga galeri memamerkan salah satu sisi secara arbitrer
- Akibatnya, dari sudut pandang die fisik, citra yang dipamerkan adalah versi terbalik
- Dalam perbandingan berikutnya, gambar tenunan dibalik agar sesuai dengan die fisik
Struktur Pentium yang dapat dibaca dari tenunan
- Tenunan Pentium mempertahankan detail struktur yang cukup untuk menandai blok fungsional chip sebenarnya
- Integer execution units di bagian tengah adalah inti prosesor yang menangani operasi bilangan bulat dan berbagai fungsi lain
- Karena Pentium adalah prosesor 32-bit, unit eksekusi integer tampak sebagai struktur persegi panjang vertikal selebar 32 bit
- Garis-garis horizontal berkaitan dengan jenis rangkaian seperti adder, multiplier, shifter, dan register
- Floating point unit di sebelah kanan memproses bilangan floating-point yang memiliki bagian pecahan
- Ini digunakan untuk kalkulasi aplikasi seperti spreadsheet dan gambar CAD
- Karena bilangan floating-point direpresentasikan dengan lebih banyak bit, lebar garis-garisnya lebih besar
- Area atas menunjukkan alur pemrosesan instruksi
- Instruction fetch mengambil instruksi bahasa mesin yang membentuk perangkat lunak
- Instruction decode menganalisis setiap instruksi dan menentukan operasi yang harus dijalankan
- Instruksi bergaya Intel yang kompleks dipecah menjadi langkah-langkah yang lebih kecil oleh rangkaian complex instruction support, dan langkah-langkah tersebut disimpan dalam microcode ROM
- Branch prediction logic meningkatkan kinerja pada instruksi percabangan
- Cache kode dan cache data adalah komponen kunci yang mengurangi waktu prosesor menunggu RAM yang lebih lambat
- Cache adalah memori kecil dan cepat yang menyimpan byte yang kemungkinan akan segera dibutuhkan
- Pentium memiliki cache kode 8KB dan cache data 8KB
- Prosesor modern memakai beberapa cache, dengan ratusan KB pada cache tercepat dan kapasitas dalam satuan MB pada cache yang lebih lambat
- Karena memori cache berbentuk susunan kisi yang terstruktur, dalam tenunan ia tampak sebagai persegi panjang merah muda yang seragam
- TLB membantu kerja cache
- Bus interface logic menghubungkan prosesor ke bus komputer, menyediakan akses ke memori dan perangkat periferal
- Bond pad di tepi chip fisik diabstraksikan dalam tenunan sebagai persegi panjang hitam kecil
Petunjuk bahwa ini adalah Pentium P54C
- Tenunan ini cukup akurat untuk menunjukkan varian Pentium tertentu, yaitu P54C
- Pentium awal, P5, tidak secepat yang diharapkan dan menghasilkan panas besar
- Intel memperbaiki proses manufaktur pada P54C
- Ukuran fitur diperkecil dari 800nm menjadi 600nm
- Tegangan operasi diturunkan dari 5V menjadi 3,3V
- Chip dimodifikasi agar sinyal clock berhenti ketika sebagian chip sedang idle, sehingga menghemat daya
- Rangkaian ini sesuai dengan area clock driver di bagian atas tenunan
- Intel menambahkan 200.000 transistor untuk menambahkan multiprocessor logic, sehingga dua prosesor dapat bekerja bersama dengan lebih mudah
- Karena multiprocessor logic terlihat pada tenunan, karya ini merepresentasikan Pentium P54C, bukan P5
Koneksi New Mexico dan Intel
- Intel terhubung dengan New Mexico ketika membuka pabrik fabrikasi chip Fab 7 di Rio Rancho, pinggiran utara Albuquerque, pada 1980
- Fab 7 adalah pabrik Intel terbesar pada saat itu dan menghasilkan 70% laba Intel
- Intel terus memperluas fasilitasnya di New Mexico
- Fab 9 dan Fab 11 ditambahkan
- Fab 11 dibuka pada September 1995 dan memproduksi Pentium serta Pentium Pro dengan proses manufaktur 140 tahap
- Proyek senilai 4 miliar dolar sedang berlangsung di Fab 9 dan Fab 11x
- Intel dikritik terkait isu lingkungan di New Mexico, sementara di sisi lain perusahaan menonjolkan masa depan berkelanjutan yang mencakup restorasi daerah aliran sungai, penggunaan listrik terbarukan 100%, dan daur ulang limbah konstruksi
Fairchild dan pabrik semikonduktor Shiprock
- Schultz saat ini sedang membuat karya tenun lain berdasarkan sirkuit terpadu Fairchild 9040
- Fairchild 9040 jauh kurang dikenal dibanding Pentium, tetapi memiliki makna historis sebagai chip yang dibuat oleh pekerja Navajo di pabrik di tanah Navajo
- Fairchild mulai memproduksi semikonduktor di Shiprock, New Mexico, pada 1965
- Shiprock berada sekitar 200 mil di barat laut fasilitas New Mexico milik Intel di kemudian hari
- Dalam brosur yang memperingati pembukaan pabrik baru pada 1969, Fairchild membandingkan tenunan tradisional Navajo dengan pola chip, dan chip tersebut adalah 9040
- Akar Fairchild terhubung dengan traitorous eight yang berasal dari Shockley Semiconductor Laboratory
- Gordon Moore dan Robert Noyce juga termasuk di dalamnya, dan keduanya mendirikan Intel pada 1968
- Noyce ikut menemukan sirkuit terpadu pada 1959, dan Fairchild menjadi produsen semikonduktor yang terkenal karena perannya yang mendasar bagi Silicon Valley
Konteks ekonomi proyek Shiprock
- Proyek Shiprock adalah salah satu upaya untuk memperbaiki kondisi ekonomi Navajo pada 1960-an melalui pengembangan industri
- Saat itu, Navajo telah mengalami penindasan selama satu abad, termasuk Long Walk yang merupakan relokasi paksa, serta menghadapi pengangguran 65%, pendapatan per kapita 300 dolar, dan kekurangan jalan, listrik, air, serta layanan kesehatan
- Bureau of Indian Affairs berupaya mendorong kemandirian ekonomi dengan mendukung proyek industri di tanah Indian
- Navajo Tribal Chairman Raymond Nakai menilai industri harus didatangkan karena kawasan reservasi tidak memiliki padang rumput yang cukup untuk menopang penduduk
- Fairchild membuka pabrik di wilayah berbiaya rendah seperti Maine, Australia, dan Hong Kong untuk menghindari biaya tenaga kerja Silicon Valley yang tinggi
Pertumbuhan, penilaian, dan kritik
- Fairchild memulai pembuatan transistor dengan 50 pekerja Navajo di Shiprock Community Center pada 1965, dan dengan cepat bertambah menjadi 366 orang
- Pada 1967, Robert Noyce melihat pabrik Shiprock sebagai keberhasilan, dan menjelaskan bahwa Fairchild terdorong oleh biaya tenaga kerja yang rendah sekaligus manfaat sosial
- Pada 1969, presiden Fairchild Lester Hogan sangat terkesan setelah melihat pabrik Shiprock sehingga memutuskan ekspansi, dan juga mendukung pembangunan ratusan rumah pekerja
- Brosur peringatan tahun 1969 menekankan kemiripan visual antara tenunan tradisional Navajo dan desain sirkuit terpadu modern
- Fairchild kemudian mengatakan bahwa menenun permadani memberikan kemampuan pengenalan pola kompleks yang memudahkan pekerja menghafal pola sirkuit terpadu
- Dalam Indigenous Circuits: Navajo Women and the Racialization of Early Electronic Manufacture, Lisa Nakamura mengkritik bahasa semacam ini karena menjadikan pekerjaan perakitan elektronik sebagai sesuatu yang tergenderkan dan mengaitkannya dengan karakteristik rasial tertentu
- Pabrik Shiprock mempekerjakan 1.200 orang, dan semuanya Navajo kecuali 24 orang
- Pabrik ini menjadi pemberi kerja non-pemerintah terbesar bagi American Indians di Amerika Serikat
- Dari 33 supervisor produksi, 30 di antaranya adalah Navajo
- Bureau of Indian Affairs, U.S. Public Health Service, Economic Development Administration, Labor Department, serta Housing and Urban Development terlibat
Penyesuaian budaya dan turunnya tingkat turnover
- Dalam pertemuan National Council on Indian Opportunity pada 1971, pabrik Shiprock dibahas sebagai contoh keberhasilan utama
- Presiden Fairchild Hogan mengatakan program Shiprock adalah salah satu program paling memuaskan dalam sejarah perusahaan, baik dari sisi bisnis maupun tanggung jawab sosial
- Ketua Navajo Tribal Council Peter MacDonald mengatakan Fairchild tidak hanya menyediakan pekerjaan, tetapi juga dukungan perumahan melalui organisasi nirlaba
- Pada 1972, National Geographic memperkenalkan pabrik Shiprock sebagai “tenunan untuk Space Age” dan menulis bahwa Shiprock menjadi hidup berkat gaji tahunan 4,5 juta dolar
- Manajer baru Paul Driscoll menilai “white man's rules” yang kaku justru kontraproduktif
- Pekerja yang tidak memiliki telepon tidak bisa menelepon untuk melaporkan absen
- Banyak pekerja hanya berbicara bahasa Navajo, bukan bahasa Inggris, sehingga diperlukan padanan untuk istilah teknis; “aluminum” disebut “shiny metal”
- Fairchild juga harus menyesuaikan diri dengan upacara keagamaan tradisional selama 9 hari
- Tingkat turnover bulanan turun dari 12% menjadi kurang dari 1%, lebih baik daripada pabrik Fairchild lainnya
Penutupan pada 1975
- Pada 1975, industri semikonduktor terdampak resesi ekonomi Amerika Serikat, dan Fairchild merugi di sirkuit terpadu serta memangkas lebih dari 8.000 orang antara 1973 dan 1975
- Di pabrik Shiprock, 140 karyawan Navajo diberhentikan pada Februari 1975, memicu kemarahan komunitas setempat
- Dua puluh orang Indian bersenjatakan senapan berkekuatan tinggi menduduki pabrik dan menuntut para pekerja yang diberhentikan dipekerjakan kembali
- Fairchild menggambarkan para pendudukan sebagai kelompok luar yang tidak mewakili karyawan, otoritas suku, maupun komunitas setempat
- Peter MacDonald sepakat dengan AIM dalam banyak hal, tetapi menilai para pendudukan tidak memahami kesadaran sejarah Navajo dan kebutuhan pertumbuhan bangsa Indian
- Pendudukan berakhir damai seminggu kemudian, dan para pendudukan diberi amnesti tanpa syarat
- Karena khawatir akan gangguan di masa depan, Fairchild menutup pabrik Shiprock secara permanen dan memindahkan produksi ke Asia Tenggara
Tenaga kerja perempuan dan manufaktur elektronik
- Hingga sebelum ditutup, pabrik Shiprock secara umum dinilai berhasil, tetapi evaluasi retrospektifnya beragam
- Peter MacDonald melihat pabrik Fairchild sebagai upaya kerja sama yang berhasil bagi semua pihak
- Alice Funston, supervisor perempuan Navajo dari Shiprock, mengatakan Fairchild membantu kemajuan perempuan dan komunitas Indian Shiprock secara keseluruhan
- General manager Fairchild Charles Sporck menilai Shiprock berdampak negatif terhadap struktur sosial suku Navajo
- Fairchild sudah lama menyadari kurangnya pekerjaan untuk laki-laki di Shiprock
- Pada 1971, Hogan mengatakan perakitan semikonduktor adalah pekerjaan detail yang menangani komponen kecil sehingga cocok untuk pekerja perempuan, dan akibatnya jumlah pekerja perempuan Navajo di Fairchild hampir tiga kali jumlah pekerja laki-laki
- Peran perempuan dalam manufaktur elektronik sering tidak diakui
- Sebuah laporan manufaktur elektronik tahun 1963 memperkirakan pekerja perempuan mencakup 41% dari total lapangan kerja manufaktur elektronik
- Perempuan mencakup lebih dari 70% pekerja lini produksi semikonduktor, 90–99% pekerjaan inspeksi dan pengujian, serta 90–100% pekerjaan perakitan
- Pada pekerjaan non-produksi, persentase perempuan lebih rendah, dan proporsi insinyur perempuan begitu rendah hingga sulit diukur
Pabrik Navajo milik General Dynamics
- Kontraktor pertahanan General Dynamics juga mengoperasikan pabrik Navajo, dan bertahan lebih lama daripada Fairchild
- Pada 1967, perusahaan membuka pabrik Navajo Nation di Fort Defiance, Arizona, dan mulai membuat komponen misil untuk Navy
- Dimulai dengan 30 karyawan, jumlahnya meningkat menjadi 224 pada akhir 1969, lalu turun menjadi 99 pada 1971 akibat perlambatan industri elektronik
- Pada 1988, perusahaan membuka pabrik Navajo lain di dekat Farmington, New Mexico
- Setelah Perang Dingin berakhir, Hughes Aircraft mengakuisisi bisnis misil General Dynamics pada 1992, lalu menjualnya ke Raytheon pada 1997
- Fasilitas Fort Defiance ditutup pada 2002, tetapi pabrik Farmington masih ada saat ini sebagai Raytheon Diné, membuat komponen misil Tomahawk, Javelin, dan AMRAAM
Bagian dalam chip Fairchild 9040
- Foto die Fairchild 9040 memiliki desain dan warna yang kuat hingga mengingatkan pada tenunan tradisional
- Di atas kotak silikon kecil yang tampak ungu, beberapa area didoping dengan pengotor untuk membuat komponen elektronik
- Area doping terlihat sebagai garis hijau atau biru
- Garis putih adalah lapisan logam di atas silikon, yang menghubungkan komponen-komponen
- 13 persegi panjang logam di tepi adalah bond pad
- 9040 dikemas dalam flat-pack 13 pin yang tidak biasa, dan masing-masing dari 13 bond pad dihubungkan ke pin eksternal dengan kawat halus
- Fairchild 9040 diperkenalkan sebagai bagian dari lini produk Fairchild Micrologic pada pertengahan 1960-an
- 9040 adalah rangkaian flip-flop yang menyimpan satu bit 0 atau 1
- Flip-flop dapat digabungkan untuk membuat counter yang menghitung jumlah pulsa, dan lainnya
Pola rangkaian 9040 dan keterbatasannya
- Pola yang paling mencolok pada 9040 adalah garis biru berkelok-kelok
- Setiap garis membentuk resistor yang membatasi aliran arus
- Untuk mendapatkan nilai resistansi yang diinginkan, garisnya harus panjang, sehingga dililit bolak-balik agar muat di ruang sempit
- Fakta bahwa sebagian besar die ditempati oleh resistor adalah kelemahan dari metode rangkaian ini
- Sirkuit terpadu modern menggunakan CMOS sehingga dapat dibuat lebih kecil, salah satunya karena tidak memerlukan resistor berukuran besar
- Transistor 9040 terdiri dari tiga lapisan silikon dan jalur logam yang terhubung ke setiap lapisan
- Area hijau di sekelilingnya mengisolasi transistor agar tidak mengganggu rangkaian lain
- Die juga memiliki banyak dioda yang mirip transistor tetapi hanya memiliki dua koneksi
- Transistor ini menggunakan teknologi bipolar
- Komputer modern menggunakan transistor MOS yang lebih kecil dan efisien
- Salah satu kegagalan utama Fairchild disebut-sebut adalah terlalu lama bertahan pada transistor bipolar dan tidak beralih ke MOS
Perbedaan skala antara 9040 dan Pentium
- 9040 dan Pentium adalah chip dengan skala yang benar-benar berbeda
- 9040 memuat 16 transistor
- Pentium memuat 3,3 juta transistor
- Dalam foto 9040, transistor individual dapat terlihat, sedangkan pada Pentium hanya blok fungsional besar yang terlihat
- Dari 9040 pada pertengahan 1960-an hingga Pentium pada 1993, kapasitas sirkuit terpadu meningkat secara eksponensial
- Pola pertumbuhan jumlah transistor yang berlipat ganda kira-kira setiap dua tahun dikenal sebagai Hukum Moore, pertama kali diamati oleh Gordon Moore pada 1965
- Skema rangkaian 9040 menunjukkan 16 transistor, 16 dioda, dan 22 resistor
- Simetri kiri-kanan pada foto die juga tampak pada rangkaian
- Flip-flop menyimpan 1 atau 0 dengan menyalakan rangkaian kiri atau kanan
- Persilangan sinyal berbentuk X di tengah bekerja untuk mematikan sisi lain ketika salah satu sisi menyala
- Simetri ini bukan dekorasi, melainkan penting bagi operasi rangkaian
9040 yang tertinggal di Bulan
- Meski bukan chip yang banyak dikenal, beberapa 9040 saat ini berada di Bulan
- 9040 digunakan dalam Apollo Lunar Surface Experiments Package, khususnya Active Seismic Experiment pada Apollo 14 dan 16
- Eksperimen ini meledakkan bahan peledak kecil di Bulan dan mengukur gelombang seismik yang dihasilkannya
- Blueprint memperlihatkan 3 dari 19 flip-flop 9040 yang ditandai “FF”, serta 2 gerbang logika 9041 dari keluarga produk yang sama
- Tidak dapat dibuktikan apakah program Apollo memakai chip yang diproduksi pabrik Shiprock, tetapi presiden Fairchild Hogan mengatakan para pekerja Shiprock merakit sistem pandu, komunikasi, dan giro yang digunakan pada roket Apollo
Jadwal pameran dan makna yang terhubung
- Kemiripan antara tenunan Navajo dan pola sirkuit terpadu telah disebut-sebut sejak 1960-an
- Tenunan sirkuit terpadu karya Marilou Schultz adalah contoh yang menjadikan metafora visual ini sebagai karya seni nyata
- Pameran Woven Histories di National Gallery of Art sudah tidak berlangsung, tetapi pameran yang sama dijadwalkan dibuka di National Gallery of Canada (Ottawa) mulai 8 November 2024, dan di Museum of Modern Art (New York) mulai 20 April 2025
- Karya tenun chip lain oleh Schultz, “Untitled (Unknown Chip), 2008”, diidentifikasi sebagai prosesor AMD K6 III
- Pameran tersebut juga menampilkan “Copper Tapestry (Riva 128 Graphics Card, Nvidia, 1997)” karya Analia Saban, yang merepresentasikan kartu grafis PC STB Velocity 128 yang menggunakan GPU Nvidia Riva 128
1 komentar
Komentar Hacker News
Ini benar-benar multithreading yang sesungguhnya
— Ada Lovelace, 1843
Sebagai orang yang kadang mendesain chip, saya sedang membuat jendela kaca patri untuk pintu depan rumah dengan tema half-adder
Jauh lebih kecil daripada Pentium, tetapi tantangan besarnya adalah bagaimana menampilkan semua lapisan seperti silikon, implantasi ion, polisilikon, logam, dan via, dan saya berencana hanya memasukkan satu lapisan logam
Hasilnya mungkin akan lebih mirip karya susun lapisan tipis daripada kaca patri tradisional
Ini lingkaran yang menarik. Alat tenun Jacquard memengaruhi cara input komputer awal, dan sekarang komputer memengaruhi hasil keluaran alat tenun
Sekitar pergantian abad, salah satu klien ayahnya, Maxwell von Neumann, adalah produsen alat tenun Jacquard, dan Max konon sering menceritakan pekerjaannya kepada anak-anaknya saat makan malam
Saya penulisnya. Kalau ada pertanyaan rumit tentang Pentium, saya siap menjawab
Kisah manufaktur Fairchild di Shiprock menarik sekaligus menyayat hati. Senang melihat riset dan penyusunannya dilakukan dengan sangat teliti
Dari sudut pandang seseorang yang tinggal di dekat sana, kemiskinan masih sangat mengakar di komunitas Navajo
Memperparah keadaan, industri minyak regional telah pindah ke Texas, dan dalam setahun terakhir Four Corners Power Plant(PNM) dan Navajo Mine(BHP) juga tutup
Keduanya adalah pemberi kerja yang sangat besar bagi masyarakat Navajo sejak 1970-an, dan banyak bisnis di kota terdekat seperti Farmington dan Gallup juga tutup
Orang-orang yang bisa pergi pindah ke tempat seperti Phoenix atau Denver agar tidak terjebak dalam situasi ini
Ini benar-benar artikel yang berharga. Saya tahu tentang Navajo code talkers, tetapi belum pernah mendengar kaitannya dengan Shiprock
Saya juga kagum pada cara penulis menyelipkan pengetahuan komputer tingkat rendah dengan begitu alami. Ini artikel yang bisa saya kirimkan bahkan ke teman-teman yang tidak punya latar belakang teknis
Sudah lama saya menganggap hard tech sebagai perwujudan budaya kita. Bidang seperti semikonduktor, manufaktur canggih, dan dirgantara tidak bisa begitu saja dimulai, karena untuk membuat sesuatu yang bernilai dibutuhkan penyempurnaan lintas generasi
Seperti penurunan kualitas keramik di Kekaisaran Romawi menunjukkan bagaimana ekonomi membatasi teknologi, bidang-bidang ini menjadi indikator yang bagus untuk melihat kemajuan dan kemunduran
Mungkin komputasi adalah salah satu gerbang besar yang menunjukkan kapasitas ekonomi secara keseluruhan, atau bahkan lebih luas lagi, kapasitas spesies kita. Seperti warp drive di Star Trek
Artikel yang sangat memikat. Saya sama sekali tidak tahu sejarah keterkaitan Navajo dengan Fairchild Semiconductor
Kalau rug ini digali 2000 tahun dari sekarang, saya penasaran berapa banyak perdebatan dan disertasi doktoral yang akan muncul di dunia arkeologi
Jarang sekali ada kesempatan menghubungkan domba dengan semikonduktor
Saya jadi penasaran apakah seseorang sudah meneliti peluang AI domba
Berlawanan dengan kepercayaan umum, domba tidak bodoh, hanya saja cara mereka memandang dunia memang sangat berbeda