微處理器使電子技術進入了一個新時代。它改變了我們社會的結構。
——引自1981年羅納特·諾伊斯與小馬希安·霍夫著的《英特爾公司微處理器發展的歷史》
1969年初，矽谷半導體製造商英特爾開發公司接到日本計算器公司Busi的一份委託書，要求為它的計算器生產線製造晶元。英特爾公司完全具備這樣的資格，因為它是仙童半導體公司派生出來的一家公司，它的總裁羅伯特·諾伊斯曾經為集成電路的發明立下過汗馬功勞。雖然英特爾公司開業只有幾個月，然而公司的發展步伐與整個半導體工業的發展一樣迅速。
馬希安·「特德」·霍夫是幾個月前剛剛加入英特爾公司的一名工程師，他是公司的第12名員工，不過當他開始參與為日本Busi公司開發計算器晶元時，公司已經發展到200名員工的規模。霍夫剛剛大學畢業，他取得博士學位後，繼續擔任斯坦福大學電氣工程系的研究員，從事半導體內存晶元的設計工作，並因此而獲得若干項專利，又進入了英特爾公司。當時英特爾公司總裁諾伊斯認為，公司應該全力以赴生產半導體內存晶元，不搞別的產品，他聘用霍夫的目的是讓他為這些內存晶元的應用制訂一個規劃。不過，當Busi公司提出要英特爾生產計算器晶元時，諾伊斯考慮，公司在接受Busi公司的生產任務的同時，也要發展其內存晶元的業務，以便做到一箭雙鵰。
霍夫受公司委派與日本工程師洽談，了解Busi公司的意圖，由於按計畫霍夫於當晚飛抵大洋洲塔希提島，因此與日本工程師的第一次會見很簡短。這次行程使他有時間充分思考為日本公司生產計算器晶元的問題，以便提出真知灼見。使他感到特別惱火的是，Busi公司的計算器成本幾乎與一台小型計算機不相上下。當時小型計算機的價格已經不算十分昂貴了，美國的許多科研實驗室都準備購買小型計算機。在大學的心理學系或物理系中，這種設備已經並不鮮見。霍夫曾經參與數字設備公司的新型PDP-8計算機的研製，這是該系列中體積最小和價格最便宜的一種計算機，他發現這種計算機的內部結構非常簡單。他知道，PDP-8能夠執行Busi公司準備製造的計算器要執行的所有功能，而且功能還要強大，然而價格卻幾乎一樣。霍夫認為，製造這種計算器完全是違背常識的做法。
霍夫向英特爾公司的老闆提出一個問題，即人們為什麼花一台計算機的錢，去買一個功能只有計算機幾分之一的計算器。這個問題表明他書生氣十足和對市場營銷的無知，他寧肯要計算機，而不要計算器，因此他認為其他人一定也是這樣想的。市場營銷人員耐心向他解釋說這是個包裝問題。如果有人只想進行數學計算，他們就不想啟動計算機去運行計算器的程序。此外，大多數人，甚至包括科學家，也對計算機的使用抱著膽怯心理。計算器從啟動之時起，就只起一台計算器的作用，而計算機則屬於功能很難界定的設備。霍夫慢慢開竅了，不過他花了很長時間才弄明白，在通用設備同樣容易製造而且價格也不貴的情況下，為什麼還要生產專用設備。此外，他認為通用性質的設計會使產品的開發更有意思。他向日本工程師建議，採用大致以PDP-8為基礎的改進型設計方案。
這個設計方案與PDP-8計算機相比存在著很大的差異。霍夫建議採用一組晶元，而不是一台完整的計算機。這些晶元中，有一個晶元非常關鍵。首先這個晶元的密度很高。當時的晶元包含的功能器件不到1000個，相當於1000個晶體管，但是霍夫建議的這個晶元所包含的功能器件數目至少翻一番。此外，該晶元像任何集成電路一樣，能夠接收輸入信號，併產生輸出信號。雖然這些信息可以代表簡單數學運算晶元中的數字和邏輯運算晶元中的邏輯值（真或假），但是輸入霍夫的晶元的信息以及從該晶元輸出的信息將形成一組供集成電路使用的指令。
總之，這種晶元能夠執行程序。日本客戶需要的是計算機晶元，而霍夫設計的卻是個集成電路EDVAC計算機，它是在單個矽片上的真正的通用計算機器件，即在一個晶元上運行的計算機。雖然霍夫的晶元設計方案類似一台非常簡單的計算機，但是它不包括某些重要的計算機部件，如內存和用於人工輸入和輸出的外部設備。這種器件的專用術語稱為微處理器，由於它能夠在程序控制下運行，因此微處理器屬於特殊的通用器件。
鑒於英特爾公司的微處理器採用了存儲程序的概念，因此計算器製造商能夠使微處理器按照他們想要的任何種類的計算器那樣來運行。這就是霍夫的想法。他相信這是能夠做到的，並且這是解決問題的正確方法。然而日本工程師對霍夫的想法不以為然，這使霍夫灰心喪氣，於是他請示公司總裁諾伊斯怎麼辦，諾伊斯鼓勵他按自己的思路幹下去。當晶元設計師斯坦·梅宙退出仙童公司，進入英特爾時，霍夫與梅宙便著手設計該晶元。當時他們實際上尚未製造出集成電路，半導體設計專家必須將設計方案變成二維藍圖，再將藍圖蝕刻到硅晶片中。晶元開發的這些後續步驟需要投入資金，因此英特爾公司決定先與日本客戶談妥後再從晶元的邏輯設計階段進入實際生產階段。1969年10月，心存疑慮的Busi公司代表前來與英特爾公司洽談具體開發計畫。日本工程師提出了他們的技術要求，霍夫則展示了他們的設計方案。儘管技術要求與設計方案之間並不完全吻合，但是經過幾次洽談，Busi公司決定接受英特爾公司的晶元設計方案。雙方洽談的結果使Busi公司獨家獲得了該晶元的合同，而對於英特爾公司來說，這次洽談卻並不是最為有利，不過至少他們都準備實施這項晶元開發計畫。
晶元開發計畫上馬後，霍夫終於鬆了一口氣。他們將該晶元稱為4004，它表示單個晶元能夠取代的晶體管的大概數目，同時又說明了它的複雜程度。
曾經考慮用一個晶元來製造一台計算機的決非霍夫一人，不過霍夫是實施這一開發計畫的第一個人。在開發過程中，他與梅宙攻克了一系列設計難題，進一步完善了微處理器的理論思路。不過計畫與具體實施之間還有很大的距離。
英特爾公司晶元設計業務部負責人萊斯利·瓦達茲知道費德里克·費金最適合將設計方案付諸實現。費金是一位卓越的晶元設計師，早在仙童公司期間，他就為瓦達茲工作過，並在早期為義大利的好利獲得（Olivetti）公司設計過一種計算機。但是，當時費金尚未加入英特爾公司，更為糟糕的是，他不能為英特爾工作，至少不能立即為英特爾工作，因為根據美國的工作簽證，他不能隨意改換工作而仍然保留他的簽證。至少要等到次年春季，他才能進入英特爾公司從事晶元設計。
1970年4月費金進入英特爾公司後，立即被指定負責4004晶元的設計工作。日本工程師正田志摩即將前來考察和審定最後的設計方案，而費金則著手將設計方案變為硅晶元。
可惜，設計方案還遠遠沒有完成。霍夫與梅宙完成了該晶元的指令集的設計和總體設計，但是必要的具體設計方案尚未出籠。志摩立即明白，這個設計方案不過是一套設計思路。他對費金大聲吼叫說，「這只不過是個設計思路！根本不是設計方案。我來這兒來是要審定方案，可是根本沒有方案可審！」
費金說他是剛剛接手這項設計工作，準備先完成設計方案，然後再將方案付諸實施。在梅宙和志摩的協議下，他以極短的時間完成了他的工作，每天工作長達12～16個小時。由於他的工作是前人都沒有做過的，因此他必須創造新的技術，才能完成他的工作。
1971年2月，費金終於大功告成，向Busi公司提交了他的工作成果，包括4004微處理器和計算器運行所需的另外8種晶元。這是個重大的技術突破，而且它的價值遠遠超出了實際交付的晶元本身所具備的意義。
另一方面，這個新型微處理器只不過是半導體製造商多年來一直在製造的用於數學運算和邏輯運算的集成電路晶元的一種延伸。這種微處理器只是將更多的功能塞進一個晶元之中。同樣，由於該微處理器能夠執行的功能太多，而且它們集成密度太大，因此，若要使用該設備，用戶必須學會一種新語言，儘管這種語言比較簡單。4004的指令集構成了一種編程語言。
今天的微處理器比1950年時構成計算機的滿屋子電路系統更加複雜，功能更強大。1969年霍夫設計的4004晶元是實現霍夫、諾伊斯和英特爾公司的管理部門預期目標的第一步。兩年後英特爾公司生產的8008晶元則是第二步。8008微處理器是為當時的計算機終端設備公司（CTC）開發的（該公司後來又改名為數據點公司）。計算機終端設備公司擁有一種技術先進的計算機終端，希望採用某種晶元為它提供更多的功能。
這時，霍夫描繪了一幅如何使用現有產品的更加燦爛的前景。他建議採用單個晶元作為控制電