近年來,隨著“中國芯”崛起,半導體就成為科技圈談論的熱門話題,其中不僅包括備受矚目的國內半導體公司,世界上領先的半導體公司也成為了分析對較和吸取經驗的對象。
市場研究公司IC Insights三月公佈的《2019年麥克萊恩報告》中整理了2016-2019年世界半導體銷售前十的公司。
通過圖表,可以清楚地看到世界半導體是以英特爾(50.27, 0.33, 0.66%)、三星、臺積電(43.83,0.64, 1.48%)、高通(75, 0.63, 0.85%)為首並不斷變化的格局,的確半導體行業就是一個沒有硝煙的戰場。
不過我們似乎更多地是去關注前幾名之間的競爭,而忽略了榜首之後也是臥虎藏龍,其中就包括今天故事的主人公——徘徊於世界第八九名的半導體公司——TI德州儀器(117.26, -1.31, -1.10%)(TXN.US)。
如今的德州儀器已經逐漸被大多數人遺忘,可要知道在德州儀器紅火的時候世界上還沒有英特爾和高通的名字。
在過去的89年中,德州儀器經歷了太多不為人知的事情,這個名字不應被歷史所遺忘,接下來五矩研究社帶你揭開這個被時光塵封的名字。
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,德州儀器的總部位於美國德克薩斯州達拉斯,原因在於第一次世界大戰推動了全球對石油的需求,依託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·麥克德莫特一起創建了一個叫做“地球物理業務公司”(GSI)的公司,這就是德州儀器的前身。
一開始GSI主要業務是為石油工業提供地質探測,但由於石油開採量提升,石油行業出現供大於求的蕭條期,到第二次世界大戰期間,GSI開始擴大業務為美國陸軍和海軍生產國防電子產品。
藉助國防合同,GSI實驗室和製造部門(L&M)部門迅速超越了地理部門,電子業務也順理成為公司的支柱產業。1951年公司重組並重命名為“通用儀器公司“,同一年再次更名為”德州儀器“(Texas Instruments, 簡稱TI)沿用至今,而GSI成為新公司的子公司。
就這樣GSI旗下的電子部門不僅獨立門戶,還將原來的母公司變為自己的一個部門,完成了華麗逆轉。
這時對德州儀器來說,人生才剛剛開始。
1952年,德州儀器從西部電子公司那裡以25,000美元的價格購買了生產晶體管的專利證書,開始製造和銷售晶體管。
隨後原來在貝爾實驗室工作的戈登·K·蒂爾看到廣告後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·蒂爾研製出了第一個商用的硅晶體管,同時德州儀器成為了當時唯一一個批量生產硅管的公司,不過這時的硅管還要比鍺管貴得多。
另一邊1955年,“晶體管之父”肖克利離開貝爾實驗室並召集了八位年輕人一起創業,目標則是替代鍺,將硅推向市場。但後來八位年輕人因受不了肖克利獨裁統治集體跳槽並創辦了仙童半導體,致使肖克利創業無果告終,怒稱這八個人為“八叛徒”。
在“八叛徒”領導下,仙童半導體發明了“平面處理工藝流程”把硅晶體管的製造變得像印書一樣簡單、高效、便宜,使硅晶體管得以大量上市,從此世界開始告別鍺走向硅晶體管時代。但仙童半導體事業成功的同時也威脅到了德州儀器的晶體管生意。
後來的一個夏天,德州儀器裡一個新來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週的傳統假期時,新入職的傑克·基爾比因沒有攢夠假期不得不在公司里加班,而就在這兩週的時光裡,基爾比突發奇想:“由很多器件組成的極小的微型電路是可以在一塊晶片上製作出來的。“
1958年9月12日,基爾比把這個想法變成了現實,研製出世界上第一塊集成電路,並憑藉這項發明,2000年基爾比獲得了諾貝爾物理學獎。
傑克·基爾比(圖片來自維基百科)
德州儀器研發出集成電路以後,仙童半導體也提出相應專利爭奪集成電路的發明權,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,後來兩項專利發明人共同成為了集成電路的發明人。
雖然德州儀器的半導體業務一開始遭到了仙童半導體的挑戰,但與之後”八叛徒“再次出走導致仙童半導體落寞不同,德州儀器則開始了發明創造的新時代。
1954年製造第一臺晶體管收音機;1967年發明了手持式電子計算器;同年發明了單片機,並於1971年在單片微處理器上獲得了專利;1978年德州儀器還推出了第一款單芯片語音合成器,應用於一系列手持式教育玩具。
之後德州儀器的業務越來越大,產品也深入生活。在七八十年代出生的美國人心中,提起德州儀器,第一時間一定會想到學生時代的圖形計算器。
隨著電腦和移動互聯網的興起,德州儀器也曾將業務擴展到電腦微處理器和手機芯片,但現在留下來的卻只有英特爾和高通,而德州儀器的名字好想從來沒有出現過一樣,是高通和英特爾太強?還是德州儀器做錯了什麼?
順市場者生,逆市場者亡
眾所周知,英特爾的4位4004芯片是世界上第一個微處理器,8008是世界第一個8位處理器,但其實在英特爾8008之前,德州儀器就推出過一款8位處理器。
把英特爾和德州儀器聯繫起來的是一個名為計算機終端公司(CTC)的公司,這個由NASA前工程師Gus Roche和Phil Ray在1968年創立後,推出的第一款產品就是搭載著德州儀器芯片和英特爾移位寄存器的電傳打印機Datapoint 3300。
到設計第二款產品Datapoint 2200時,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。
因時間久遠,目前對於這次交易流傳著各種版本的故事,但唯一能確定的是,在這場基於同一訂單的競賽中,老牌半導體公司德州儀器僅用一年的時間就研發出了TMX 1795,搶先於當時還是初創公司的英特爾之前交貨。
但CTC在驗完貨後並沒有決定採用TMX 1795芯片,原因是由於TMX 1795本身存在大量未使用和浪費的空間,導致性能無法達到要求。
從上圖可以看出TMX 1795要比英特爾4004和8008加起來都要大
到1970年,英特爾緩緩拿出產品向CTC交作業的時候,早已過了截止日期,最後徹底失去耐心的CTC不僅沒有啟用英特爾的芯片還放棄了對該芯片的專有權。
後來英特爾將這款芯片命名為8008,並於兩年後將其商業化。
就這樣德州儀器雖然比英特爾更早地推出8位處理器,但由於TMX 1795自身的侷限性無法商用,反倒是被英特爾8008搶佔了第一的稱號。
之後英特爾根據8008又推出了8080、8086,不但順利投入商用而且英特爾從8088開始還獲得了IBM(149.68, 0.05, 0.03%)訂單,再後來攜手微軟(136.62, 0.20, 0.15%)組成Wintel聯盟,順風順水地霸佔了PC處理器市場。
反觀德州儀器的命運就沒有英特爾那麼幸運,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法推行,後來還徹底放棄了家用電腦市場。
德州儀器不僅涉足過電腦處理器,其實還曾是移動芯片的王者。
在ios和Android系統還沒火起來的那個年代,德州儀器就已經手握著大部分手機的處理器。當時紅透半片天的諾基亞(5.14, 0.00, 0.00%)就是德州儀器處理器的忠實用戶,到後來的塞班和meego系統也都是採用德州儀器的處理器。
到Android時代開始,高通開始涉及智能手機處理器,並於2007年推出了第一代驍龍處理器,進入用戶視野。
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,用實力甩掉高通,還擁有著眾多追隨者,其中華為首批雙核智能手機P1採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代繼續輝煌的,可誰知遇到的是最會玩專利的高通。
問題就出在德州儀器的處理器僅僅是一個處理器,只有GPU和一些DSP單元,所以手機廠商如果選用德州儀器的芯片,基帶還需要另外購買集成。
而高通則是將芯片和基帶進行打包出售,直接集成在一起,雖然手機廠商需要支付給高通專利費,但總比分次購買組裝來得簡單高效。
對此,知乎用戶“叛逆者”用以下一段對話生動地描述了當時的情景。
高通利用提供保姆級芯片的策略不斷籠絡市場,2012年9月26日,德州儀器宣佈將結束其在智能手機和平板電腦為導向的OMAP芯片業務,轉向專注於嵌入式平臺。
就這樣,德州儀器在互聯網和移動互聯網兩次變革中都沒有把握住機會,第一次因電腦處理器無法投入商用給了英特爾興起機會,第二次手機芯片則沒有順應用戶需求敗給高通。
不是英特爾和高通多麼厲害,而是德州儀器沒有做出順應市場規律的產品,所以德州儀器實際上是敗給了市場。
對然經歷了兩次折戟,回看世界半導體局勢,德州儀器仍穩居前十寶座,這一切都源於德州儀器懂得退一步的哲學。
退一步海闊天空,TI無處不在
在眼看著年輕一輩崛起以後,德州儀器選擇退居幕後,做起了隱藏在背後的大boss。
現在德州儀器專注於開發模擬芯片和嵌入式處理器,這兩塊業務佔據著總收入的80%以上。
根據IC Insights2019年5月9日發佈的2018年全球模擬IC供應商的排名顯示,德州儀器以108億美元銷售額和18%的市場份額佔據著模擬集成電路供應商龍頭老大的位置。
模擬產品是連接物理世界與數字世界之間溝通的橋樑,在電源管理、訊號轉換與汽車電子領域有著廣泛應用,目前正處於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,還有電動汽車大趨勢下,德州儀器的未來場景應用廣闊。
此外,德州儀器還有一項堪稱為業界黑科技的技術——DLP技術。
DLP技術即數字光處理,這是一種把影像信號經過數字處理,再把光投影出來的技術。目前市面上90%以上的投影儀採用的都是德州儀器的DLP技術,並且DLP影院技術也佔據著超過80%的院線熒幕。
但德州儀器這項造福人類的黑科技背後卻有著無比艱辛的研發經歷。
這一切都源於1977年的一個建議,德州儀器公司科學家Larry Hornbeck博士率領團隊,開始了可對光源進行控制的反射原理的研究。此後德州儀器用了近十年的時間才終於在1996年成功實現了DLP技術的商業應用,開始向客戶提供基於DLP數字顯示技術的光學系統。
經過多年更新,不僅在生活中,德州儀器還將DLP技術應用到工業領域中去。
利用DLP技術可以通過數字曝光的方式來完成LED面板的蝕刻和修復;利用DLP技術響應速度快的特性還可以將其應用到PCB電路板的印製中,實現快速的流水線的生產;DLP技術的精準性還使其越來越多地應用於3D打印技術,通過DLP技術快速掃描物體,直接3D建模。
除了技術創新之外,德州儀器還關注國內教育:舉辦全國大學生電子設計競賽、在大學建立實驗室、參與教學改革、捐建希望小學......
看不見並不代表不存在,德州儀器就如空氣一般,雖然看不見摸不著但一直存在於我們周圍,並且通過創新不斷為生活提供著便利,所以德州儀器稱得上是一位偉大的隱秘者。
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