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三月公布的《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、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)就是一個沒有硝煙的戰(zhàn)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(xiàn)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(zhàn)推動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)建了一個叫做“地球物理業(yè)務公司”(GSI)的公司,這就是德州儀器的前身。
一開始GSI主要業(yè)務是為石油工業(yè)提供地質探測,但由于石油開采量提升,石油行業(yè)出現(xiàn)供大于求的蕭條期,到第二次世界大戰(zhàn)期間,GSI開始擴大業(yè)務為美國陸軍和海軍生產國防電子產品。
借助國防合同,GSI實驗室和制造部門(L&M)部門迅速超越了地理部門,電子業(yè)務也順理成為公司的支柱產業(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?yōu)樽约旱囊粋部門,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里以25,000美元的價格購買了生產晶體管的專利證書,開始制造和銷售晶體管。
隨后原來在貝爾實驗室工作的戈登·K·蒂爾看到廣告后回到了故鄉(xiāng)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。但后來八位年輕人因受不了肖克利獨裁統(tǒng)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(fā)明了“平面處理工藝流程”把硅晶體管的制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(yè)成功的同時也威脅到了德州儀器的晶體管生意。
后來的一個夏天,德州儀器里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周的傳統(tǒng)假期時,新入職的杰克·基爾比因沒有攢夠假期不得不在公司里加班,而就在這兩周的時光里,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的。“
1958年9月12日,基爾比把這個想法變成了現(xiàn)實,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獎。
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,后來兩項專利發(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)務一開始遭到了仙童半導體的挑戰(zhàn),但與之后”八叛徒“再次出走導致仙童半導體落寞不同,德州儀器則開始了發(fā)明創(chuàng)造的新時代。
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利;1978年德州儀器還推出了第一款單芯片語音合成器,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(lián)網的興起,德州儀器也曾將業(yè)務擴展到電腦微處理器和手機芯片,但現(xiàn)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(xiàn)過一樣,是高通和英特爾太強?還是德州儀器做錯了什么?
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(lián)系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(chuàng)立后,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,目前對于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間就研發(fā)出了TMX 1795,搶先于當時還是初創(chuàng)公司的英特爾之前交貨。
但CTC在驗完貨后并沒有決定采用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,導致性能無法達到要求。
到1970年,英特爾緩緩拿出產品向CTC交作業(yè)的時候,早已過了截止日期,最后徹底失去耐心的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。
后來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自身的局限性無法商用,反倒是被英特爾8008搶占了第一的稱號。
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開始還獲得了IBM(149.68, 0.05, 0.03%)訂單,再后來攜手微軟(136.62, 0.20, 0.15%)組成Wintel聯(lián)盟,順風順水地霸占了PC處理器市場。
反觀德州儀器的命運就沒有英特爾那么幸運,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法推行,后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(tǒng)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就是德州儀器處理器的忠實用戶,到后來的塞班和meego系統(tǒng)也都是采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,并于2007年推出了第一代驍龍?zhí)幚砥,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代繼續(xù)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,轉向專注于嵌入式平臺。
就這樣,德州儀器在互聯(lián)網和移動互聯(lián)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么厲害,而是德州儀器沒有做出順應市場規(guī)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(wěn)居前十寶座,這一切都源于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后,德州儀器選擇退居幕后,做起了隱藏在背后的大boss。
現(xiàn)在德州儀器專注于開發(fā)模擬芯片和嵌入式處理器,這兩塊業(yè)務占據著總收入的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108億美元銷售額和18%的市場份額占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梁,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(yè)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%以上的投影儀采用的都是德州儀器的DLP技術,并且DLP影院技術也占據著超過80%的院線熒幕。
但德州儀器這項造福人類的黑科技背后卻有著無比艱辛的研發(fā)經歷。
這一切都源于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。此后德州儀器用了近十年的時間才終于在1996年成功實現(xiàn)了DLP技術的商業(yè)應用,開始向客戶提供基于DLP數字顯示技術的光學系統(tǒng)。
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(yè)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電路板的印制中,實現(xiàn)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于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(chuàng)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......
看不見并不代表不存在,德州儀器就如空氣一般,雖然看不見摸不著但一直存在于我們周圍,并且通過創(chuàng)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。
本文轉自微信公號“半導體行業(yè)觀察”