半導體界的隱世老人：德州儀器的得與失

德州儀器不僅涉足過(guò)電腦處理器，其實(shí)還曾是移動(dòng)芯片的王者。

本文轉自公眾號：五矩研究所（ID：kejiwuju），作者：柯基

近年來(lái)，隨著(zhù)“中國芯”崛起，半導體就成為科技圈談?wù)摰臒衢T(mén)話(huà)題，其中不僅包括備受矚目的國內半導體公司，世界上領(lǐng)先的半導體公司也成為了分析對較和吸取經(jīng)驗的對象。

市場(chǎng)研究公司IC Insights三月公布的《2019年麥克萊恩報告》中整理了2016-2019年世界半導體銷(xiāo)售前十的公司。

通過(guò)圖表，可以清楚地看到世界半導體是以英特爾、三星、臺積電、高通為首并不斷變化的格局，的確半導體行業(yè)就是一個(gè)沒(méi)有硝煙的戰場(chǎng)。

不過(guò)我們似乎更多地是去關(guān)注前幾名之間的競爭，而忽略了榜首之后也是臥虎藏龍，其中就包括今天故事的主人公——徘徊于世界第八九名的半導體公司——TI德州儀器。

如今的德州儀器已經(jīng)逐漸被大多數人遺忘，可要知道在德州儀器紅火的時(shí)候世界上還沒(méi)有英特爾和高通的名字。

在過(guò)去的89年中，德州儀器經(jīng)歷了太多不為人知的事情，這個(gè)名字不應被歷史所遺忘，接下來(lái)五矩研究社帶你揭開(kāi)這個(gè)被時(shí)光塵封的名字。

一、從石油勘探員到半導體老大

與現在遍地硅谷出身的半導體公司不同，德州儀器的總部位于美國德克薩斯州達拉斯，原因在于第一次世界大戰推動(dòng)了全球對石油的需求，依托德克薩斯州得天獨厚的石油資源，1930年，J·克萊倫斯·卡徹和尤金·麥克德莫特一起創(chuàng )建了一個(gè)叫做“地球物理業(yè)務(wù)公司”（GSI）的公司，這就是德州儀器的前身。

一開(kāi)始GSI主要業(yè)務(wù)是為石油工業(yè)提供地質(zhì)探測，但由于石油開(kāi)采量提升，石油行業(yè)出現供大于求的蕭條期，到第二次世界大戰期間，GSI開(kāi)始擴大業(yè)務(wù)為美國陸軍和海軍生產(chǎn)國防電子產(chǎn)品。

借助國防合同，GSI實(shí)驗室和制造部門(mén)(L&M)部門(mén)迅速超越了地理部門(mén)，電子業(yè)務(wù)也順理成為公司的支柱產(chǎn)業(yè)。1951年公司重組并重命名為“通用儀器公司“，同一年再次更名為”德州儀器“（Texas Instruments, 簡(jiǎn)稱(chēng)TI）沿用至今，而GSI成為新公司的子公司。

就這樣GSI旗下的電子部門(mén)不僅獨立門(mén)戶(hù)，還將原來(lái)的母公司變?yōu)樽约旱囊粋€(gè)部門(mén)，完成了華麗逆轉。

這時(shí)對德州儀器來(lái)說(shuō)，人生才剛剛開(kāi)始。

1952年，德州儀器從西部電子公司那里以25,000美元的價(jià)格購買(mǎi)了生產(chǎn)晶體管的專(zhuān)利證書(shū)，開(kāi)始制造和銷(xiāo)售晶體管。

隨后原來(lái)在貝爾實(shí)驗室工作的戈登·K·蒂爾看到廣告后回到了故鄉德克薩斯，在德州儀器擔任研究主任。1954年2月，戈登·蒂爾研制出了第一個(gè)商用的硅晶體管，同時(shí)德州儀器成為了當時(shí)唯一一個(gè)批量生產(chǎn)硅管的公司，不過(guò)這時(shí)的硅管還要比鍺管貴得多。

另一邊1955年，“晶體管之父”肖克利離開(kāi)貝爾實(shí)驗室并召集了八位年輕人一起創(chuàng )業(yè)，目標則是替代鍺，將硅推向市場(chǎng)。但后來(lái)八位年輕人因受不了肖克利獨裁統治集體跳槽并創(chuàng )辦了仙童半導體，致使肖克利創(chuàng )業(yè)無(wú)果告終，怒稱(chēng)這八個(gè)人為“八叛徒”。

在“八叛徒”領(lǐng)導下，仙童半導體發(fā)明了“平面處理工藝流程”把硅晶體管的制造變得像印書(shū)一樣簡(jiǎn)單、高效、便宜，使硅晶體管得以大量上市，從此世界開(kāi)始告別鍺走向硅晶體管時(shí)代。但仙童半導體事業(yè)成功的同時(shí)也威脅到了德州儀器的晶體管生意。

后來(lái)的一個(gè)夏天，德州儀器里一個(gè)新來(lái)員工的想法讓德州儀器在和仙童半導體的競爭中重新取得先機。

1958年夏，就在德州儀器的其他員工正在享受公司為期兩周的傳統假期時(shí)，新入職的杰克·基爾比因沒(méi)有攢夠假期不得不在公司里加班，而就在這兩周的時(shí)光里，基爾比突發(fā)奇想：“由很多器件組成的極小的微型電路是可以在一塊晶片上制作出來(lái)的。“

1958年9月12日，基爾比把這個(gè)想法變成了現實(shí)，研制出世界上第一塊集成電路，并憑借這項發(fā)明，2000年基爾比獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。

杰克·基爾比（圖片來(lái)自維基百科）

德州儀器研發(fā)出集成電路以后，仙童半導體也提出相應專(zhuān)利爭奪集成電路的發(fā)明權，但因為仙童半導體使用的是硅晶片，而德州儀器用的是鍺晶片，后來(lái)兩項專(zhuān)利發(fā)明人共同成為了集成電路的發(fā)明人。

雖然德州儀器的半導體業(yè)務(wù)一開(kāi)始遭到了仙童半導體的挑戰，但與之后”八叛徒“再次出走導致仙童半導體落寞不同，德州儀器則開(kāi)始了發(fā)明創(chuàng )造的新時(shí)代。

1954年制造第一臺晶體管收音機；1967年發(fā)明了手持式電子計算器；同年發(fā)明了單片機，并于1971年在單片微處理器上獲得了專(zhuān)利；1978年德州儀器還推出了第一款單芯片語(yǔ)音合成器，應用于一系列手持式教育玩具。

之后德州儀器的業(yè)務(wù)越來(lái)越大，產(chǎn)品也深入生活。在七八十年代出生的美國人心中，提起德州儀器，第一時(shí)間一定會(huì )想到學(xué)生時(shí)代的圖形計算器。

隨著(zhù)電腦和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的興起，德州儀器也曾將業(yè)務(wù)擴展到電腦微處理器和手機芯片，但現在留下來(lái)的卻只有英特爾和高通，而德州儀器的名字好想從來(lái)沒(méi)有出現過(guò)一樣，是高通和英特爾太強？還是德州儀器做錯了什么？

二、順市場(chǎng)者生，逆市場(chǎng)者亡

眾所周知，英特爾的4位4004芯片是世界上第一個(gè)微處理器，8008是世界第一個(gè)8位處理器，但其實(shí)在英特爾8008之前，德州儀器就推出過(guò)一款8位處理器。

把英特爾和德州儀器聯(lián)系起來(lái)的是一個(gè)名為計算機終端公司（CTC）的公司，這個(gè)由NASA前工程師Gus Roche和Phil Ray在1968年創(chuàng )立后，推出的第一款產(chǎn)品就是搭載著(zhù)德州儀器芯片和英特爾移位寄存器的電傳打印機Datapoint 3300。

到設計第二款產(chǎn)品Datapoint 2200時(shí)，CTC決定做一臺電腦，最終德州儀器和英特爾都得到了為CTC打造單MOS芯片的訂單。

因時(shí)間久遠，目前對于這次交易流傳著(zhù)各種版本的故事，但唯一能確定的是，在這場(chǎng)基于同一訂單的競賽中，老牌半導體公司德州儀器僅用一年的時(shí)間就研發(fā)出了TMX 1795，搶先于當時(shí)還是初創(chuàng )公司的英特爾之前交貨。

但CTC在驗完貨后并沒(méi)有決定采用TMX 1795芯片，原因是由于TMX 1795本身存在大量未使用和浪費的空間，導致性能無(wú)法達到要求。

從上圖可以看出TMX 1795要比英特爾4004和8008加起來(lái)都要大

到1970年，英特爾緩緩拿出產(chǎn)品向CTC交作業(yè)的時(shí)候，早已過(guò)了截止日期，最后徹底失去耐心的CTC不僅沒(méi)有啟用英特爾的芯片還放棄了對該芯片的專(zhuān)有權。

后來(lái)英特爾將這款芯片命名為8008，并于兩年后將其商業(yè)化。

就這樣德州儀器雖然比英特爾更早地推出8位處理器，但由于TMX 1795自身的局限性無(wú)法商用，反倒是被英特爾8008搶占了第一的稱(chēng)號。

之后英特爾根據8008又推出了8080、8086，不但順利投入商用而且英特爾從8088開(kāi)始還獲得了IBM訂單，再后來(lái)攜手微軟組成Wintel聯(lián)盟，順風(fēng)順水地霸占了PC處理器市場(chǎng)。

反觀(guān)德州儀器的命運就沒(méi)有英特爾那么幸運，不但再次搶先推出的16位處理器TMS9900因缺乏可兼容的外圍芯片和軟件而無(wú)法推行，后來(lái)還徹底放棄了家用電腦市場(chǎng)。

德州儀器不僅涉足過(guò)電腦處理器，其實(shí)還曾是移動(dòng)芯片的王者。

在ios和Android系統還沒(méi)火起來(lái)的那個(gè)年代，德州儀器就已經(jīng)手握著(zhù)大部分手機的處理器。當時(shí)紅透半片天的諾基亞就是德州儀器處理器的忠實(shí)用戶(hù)，到后來(lái)的塞班和meego系統也都是采用德州儀器的處理器。

到Android時(shí)代開(kāi)始，高通開(kāi)始涉及智能手機處理器，并于2007年推出了第一代驍龍處理器，進(jìn)入用戶(hù)視野。

雖然高通逐漸顯露頭角，但德州儀器仍是性能和效率的代名詞，用實(shí)力甩掉高通，還擁有著(zhù)眾多追隨者，其中華為首批雙核智能手機P1采用就的是德州儀器的OMAP系列處理器。

原本德州儀器可以在智能手機時(shí)代繼續輝煌的，可誰(shuí)知遇到的是最會(huì )玩專(zhuān)利的高通。

問(wèn)題就出在德州儀器的處理器僅僅是一個(gè)處理器，只有GPU和一些DSP單元，所以手機廠(chǎng)商如果選用德州儀器的芯片，基帶還需要另外購買(mǎi)集成。

而高通則是將芯片和基帶進(jìn)行打包出售，直接集成在一起，雖然手機廠(chǎng)商需要支付給高通專(zhuān)利費，但總比分次購買(mǎi)組裝來(lái)得簡(jiǎn)單高效。

對此，知乎用戶(hù)“叛逆者”用以下一段對話(huà)生動(dòng)地描述了當時(shí)的情景。

高通利用提供保姆級芯片的策略不斷籠絡(luò )市場(chǎng)，2012年9月26日，德州儀器宣布將結束其在智能手機和平板電腦為導向的OMAP芯片業(yè)務(wù)，轉向專(zhuān)注于嵌入式平臺。

就這樣，德州儀器在互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)兩次變革中都沒(méi)有把握住機會(huì )，第一次因電腦處理器無(wú)法投入商用給了英特爾興起機會(huì )，第二次手機芯片則沒(méi)有順應用戶(hù)需求敗給高通。

不是英特爾和高通多么厲害，而是德州儀器沒(méi)有做出順應市場(chǎng)規律的產(chǎn)品，所以德州儀器實(shí)際上是敗給了市場(chǎng)。

對然經(jīng)歷了兩次折戟，回看世界半導體局勢，德州儀器仍穩居前十寶座，這一切都源于德州儀器懂得退一步的哲學(xué)。

三、退一步海闊天空，TI無(wú)處不在

在眼看著(zhù)年輕一輩崛起以后，德州儀器選擇退居幕后，做起了隱藏在背后的大boss。

現在德州儀器專(zhuān)注于開(kāi)發(fā)模擬芯片和嵌入式處理器，這兩塊業(yè)務(wù)占據著(zhù)總收入的80％以上。

根據IC Insights2019年5月9日發(fā)布的2018年全球模擬IC供應商的排名顯示，德州儀器以108億美元銷(xiāo)售額和18％的市場(chǎng)份額占據著(zhù)模擬集成電路供應商龍頭老大的位置。

模擬產(chǎn)品是連接物理世界與數字世界之間溝通的橋梁，在電源管理、訊號轉換與汽車(chē)電子領(lǐng)域有著(zhù)廣泛應用，目前正處于5G通訊變革下，基站數目的增加與智能手機射頻前端鏈路的結構性變化，還有電動(dòng)汽車(chē)大趨勢下，德州儀器的未來(lái)場(chǎng)景應用廣闊。

此外，德州儀器還有一項堪稱(chēng)為業(yè)界黑科技的技術(shù)——DLP技術(shù)。

DLP技術(shù)即數字光處理，這是一種把影像信號經(jīng)過(guò)數字處理，再把光投影出來(lái)的技術(shù)。目前市面上90%以上的投影儀采用的都是德州儀器的DLP技術(shù)，并且DLP影院技術(shù)也占據著(zhù)超過(guò)80%的院線(xiàn)熒幕。

但德州儀器這項造福人類(lèi)的黑科技背后卻有著(zhù)無(wú)比艱辛的研發(fā)經(jīng)歷。

這一切都源于1977年的一個(gè)建議，德州儀器公司科學(xué)家Larry Hornbeck博士率領(lǐng)團隊，開(kāi)始了可對光源進(jìn)行控制的反射原理的研究。此后德州儀器用了近十年的時(shí)間才終于在1996年成功實(shí)現了DLP技術(shù)的商業(yè)應用，開(kāi)始向客戶(hù)提供基于DLP數字顯示技術(shù)的光學(xué)系統。

經(jīng)過(guò)多年更新，不僅在生活中，德州儀器還將DLP技術(shù)應用到工業(yè)領(lǐng)域中去。

利用DLP技術(shù)可以通過(guò)數字曝光的方式來(lái)完成LED面板的蝕刻和修復；利用DLP技術(shù)響應速度快的特性還可以將其應用到PCB電路板的印制中，實(shí)現快速的流水線(xiàn)的生產(chǎn)；DLP技術(shù)的精準性還使其越來(lái)越多地應用于3D打印技術(shù)，通過(guò)DLP技術(shù)快速掃描物體，直接3D建模。

除了技術(shù)創(chuàng )新之外，德州儀器還關(guān)注國內教育：舉辦全國大學(xué)生電子設計競賽、在大學(xué)建立實(shí)驗室、參與教學(xué)改革、捐建希望小學(xué)......

看不見(jiàn)并不代表不存在，德州儀器就如空氣一般，雖然看不見(jiàn)摸不著(zhù)但一直存在于我們周?chē)?，并且通過(guò)創(chuàng )新不斷為生活提供著(zhù)便利，所以德州儀器稱(chēng)得上是一位偉大的隱秘者。

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