Ken Shirriff est un passionné d'ingénierie inverse de circuits intégrés qui aime restaurer des ordinateurs et des équipements d'époque. En réparant un lecteur de disquettes HP de huit pouces, l'historien de l'informatique a découvert une technologie de fabrication dépassée et presque obsolète. Shirriff a expliqué sur son blog que la puce d'interface de l'ancien lecteur de disquette était cassée. Il a décidé de le décrypter et a pris des photos. Le substrat de la puce est très spécial, composé d'un substrat en saphir, de composants en silicium et de circuits métalliques.

Shirriff a souligné que cette puce en « silicium saphir » est partiellement transparente et est conçue pour servir d'interface entre le HP Interface Bus (HP-IB) et le processeur Z80, qui est le hub du contrôleur de lecteur de disquette.

La puce en silicium saphir est un composant PHI (Processor to HP-IB Interface) utilisé dans divers produits HP pour gérer les protocoles de bus et mettre en mémoire tampon les données entre le bus d'interface et le microprocesseur de l'appareil. Le substrat saphir confère à la puce des capacités uniques, que Shirriff développe dans son article.

Contrairement aux circuits intégrés ordinaires, les transistors de la puce sont complètement isolés car le substrat en saphir est un isolant. Cela signifie que la capacité entre les transistors est réduite, améliorant ainsi les performances et offrant une protection contre les rayonnements et les courts-circuits à faible impédance.

Étant donné que le silicium saphir est naturellement résistant au durcissement par rayonnement, les engins spatiaux, y compris les sondes Galileo, utilisent des structures en silicium saphir depuis 1963 ou avant. Shirriff a comparé la puce PHI à d'autres processeurs des années 1970, fabriqués à partir d'un substrat en saphir et d'un substrat en silicium pur.

Selon l'historien, le processeur MC2 16 bits de Hewlett-Packard de 1977 utilisait la technologie du silicium saphir, possédait 10 000 transistors, fonctionnait à 8 mégahertz et ne consommait que 350 milliwatts. À titre de comparaison, le processeur Intel 808 616 bits de 1978 a été implémenté sur un substrat de silicium « normal » en utilisant des processus de fabrication NMOS plutôt que CMOS. La puce comporte 29 000 transistors, fonctionnait à l'origine à 5 MHz et consommait beaucoup plus d'énergie, à 2,5 watts.

Bien que les substrats en saphir présentent certains avantages en termes de performances et de consommation d'énergie, comme le confirment les recherches de Shirriff, la densité des transistors sur les substrats en saphir n'est pas aussi élevée que sur les substrats en silicium. En outre, « l'incompatibilité cristalline » entre le silicium et le saphir a également créé des problèmes de fabrication, ce qui a entraîné un rendement de HP de seulement 9 %. Cette difficulté a probablement joué un rôle important dans le fait que le silicium est devenu le matériau de choix pour la fabrication de circuits intégrés au cours des années suivantes.