從石油勘探者到半導體教父

當我們提起TI（Texas Instruments），可能有人會一時反應不過來，但如果我們說“德州儀器”，大家就會恍然大悟。其實TI在創立之初是研究怎么挖地球的，專門從事石油勘探業務，后來成功轉行半導體制造業，并混成了業界的大哥大。計算機、手機、攝像機、投影機和醫療設備等IT產品都是TI的勢力范圍。TI是不是半導體制造業的教父？這一點《Geek》不敢貿然斷定。

但是有一點可以肯定，TI的78年歷史就是半導體制造業發展史的一個縮影。

TI最早的四位創立者：

１Cecil H. Green（1900～2003）

２Patrick Eugene Haggerty（1914～1980）

３John Erik Jonsson（1901～1995）

４Eugene McDermott（1899～1973）

1930年～1950年 研究挖地球起家

第二次工業革命之后，電氣時代終結了蒸汽時代。那時候，挖地球可不是一件容易的差事。20世紀20年代至30年代，能源勘探技術逐漸革新，挖地球成為了一項越來越有“錢”途的事業。1930年，約翰·卡歇爾（John Karcher）和尤金·麥克德（EugeneMcDermott）從阿拉美達赫斯石油公司（Amerada Hess Corporation）辭職，創建了TI的前身—Geophysical Service，專門研制勘探石油和天然氣的玩意兒。

1934年，Geophysical Service將總部遷至達拉斯，并在位于新澤西紐瓦克的實驗室設計和制造自己的設備。作為第一家專門研究地球物理勘探反射地震驗測法的獨立承包商，Geophysical Service憑自己卓越的技術，在石油化工迅速發展的時期狠狠撈了一把。1938年12月，Geophysical Service在特拉華州創立名為GeophysicalService Inc.（GSI）的子公司。1939年1月，母公司Geophysical Service 更名為CoronadoCorporation。1941年，特拉華州的子公司被GSI的三位職員H.Bates Peacock、Jonsson、Green以及GSI創始人之一的Eugene McDermott聯合收購。1945年，CoronadoCorporation 倒閉了，但GSI卻依然硬硬的還在。

1951年～1959年 從晶體管研究到打飛機

1925年，美國電報電話公司（The American Telephone Telegraph Company）和西方電氣公司（Western Electric Company Inc.）成立了貝爾實驗室（Bell Labs）。該實驗室于1947年開發出人類第一塊晶體管。1951 年，GSI更名為德州儀器公司（Texas Instruments），并從美國西方電氣公司購買了許可。1952年，TI開始制造半導體。1953年，TI在紐約證券交易所注冊。

看準了半導體市場很有搞頭，TI于1953年投資約200萬美元生產袖珍半導體，這大大降低了鍺半導體的價格。1954年，TI生產了第一個商業硅半導體，并率先推出了第一代晶體管收音機—Regency。同年，貝爾實驗室也推出了全晶體管計算機。

1958年8月，TI的工程師杰克·基爾比（Jack Kilby）將電阻、電容等分離的元件集成在了一塊鍺晶片上。這就是人類歷史上第一片集成電路板（Integrate Circuit，即IC，也就是如今我們經常在PCB板上看到的東東）。這在當時算是尖端的微電子技術哦！TI憑借IC技術搞了一套地面跟蹤航空雷達系統出來先，也就是美軍打飛機必備的玩意兒。1959年，仙童（FairchildSemiconductor）推出的平面工藝技術，這使IC可被量產。TI更是借機擴大半導體生產業務，使之占到公司總銷售額的一半。也就說，TI憑借生產打飛機裝備的本領狠翻了一把。

小故事：IC專利之爭

在TI研發IC的同時，仙童公司的羅伯特·諾伊斯（Robert Noyce）也在研發硅晶片IC。整個60年代，仙童和TI一直在爭奪IC的專利權，最后法庭將IC發明專利授予了杰克·基爾比，而將關鍵的內部連接技術專利授予羅伯特·諾伊斯。羅伯特·諾伊斯絕對是個徘徊在牛A跟牛C之間的人。1968年，這家伙與負責研發的戈登·摩爾（Gordon Moore）、工藝開發專家安迪·格羅夫（Andy Grove）一起辭職，合伙搞了一家叫什么“摩爾-諾伊斯電子公司”（Moore Noyce）的大型山寨廠，專門生產內存控制芯片。后來這家公司改名叫“英特爾（Intel）”。

1960年～1964年 咱晚上也能打飛機

對于經常夜間出沒的美國空軍來說，他們絕對不會滿足于只能在白天打飛機，他們晚上也要打。1964年，第一臺真正意義上的紅外線前視警戒系統（Forward-LookingInfrared Device，即：FLIR）在TI誕生。這玩意兒裝有一個鏡頭，可將紅外信號聚焦于180只由氦冷卻的紅外探測器。這些探測器又將信號提供給放大器，驅動180只發光二極管，由此產生的圖像在一只陰極射線管上顯示出來。飛行員可以借助FLIR降低在微光及夜間狀況下的風險，甚至可以提前發現敵情。這一技術后來被美軍廣泛應用于戰斗機、坦克、艦船和精確制導武器。

在20世紀60年代～70年代，TI的這項技術絕對是軍事機密。1964年，TI推出第一塊用于消費電子產品（助聽器）的IC。如今，咱們日常使用的一些汽車、船舶甚至民用探險設備都采用了FLIR技術。后來，很多公司對這一技術進行了改進，攝像機、數碼相機和安防監控設備等產品用上了紅外夜視技術。

1965年～1967年 賺得太多得弄個東西來數錢

筆者一直沒想通，俺上小學時（80年代）學的珠算有啥實用價值？那時候的西方國家早已擺脫了這種“石器時代”的算法，進入了電子計算器的時代。1967年，TI在軍工業務上賺得不亦樂乎的時候，杰克·基爾比（JackKilby）、杰里·梅里曼（Jerry Merryman）和詹姆斯·萬·塔希爾（James VanTassel）三位工程師在TI研發出世界上第一臺袖珍電子計算器（ElectronicHandheld Calculator）。在幾乎過了40年之后的今天，袖珍電子計算器的衍生產品依然影響著我們的生活。T I推出的首臺手持式電子計算器，這東西的重量與現在的12.1英寸筆記本電腦差不多。

《Geek》認為，這東西的出現必須歸功于TI此前在電晶體和集成電路上的探究成果。電晶體可以傳遞二進制的零與壹，而集成電路可以將電晶體、導線等元件集合在一塊線路板上，之后再利用制程將其微縮成袖珍計算器。此后出現的多功能計算器、存貯器芯片及微處理器等，都是在袖珍計算器的基礎上發展而來的。這臺古董級的袖珍計算器的外形與今天的計算器相比頗為相似。但不同的是，它只能運行加減乘除四則運算，而且運算結果并非通過屏幕顯示出來，而是先將答案印在卷紙上，再從左側小孔輸出。這玩意兒的雛形重達1.2kg。此后經過眾多TI工程師的努力，這玩意兒被強行減肥到300g。它的功能也從四則運算增加到幾百種數理運算。目前的筆記本電腦、掌上電腦、手機等便攜式數碼產品，都不同程度地借鑒了它的設計理念和技術。

1971年～1978年 從單芯片微處理器到語音玩具

1963年，F.M.Wanlass和C.T.Sah首次提出CMOS技術；1965年，鮑勃·維德拉（Bob Widlar）發明運算放大器；1965年，戈登·摩爾提出“摩爾定律”；1970年，Intel推出第一片動態隨機存儲芯片（Dynamic Random-Access Memory，即DRAM）。面對這些壓力，TI也沒閑著。1971年，TI推出了全球第一個單芯片微處理器TMS1000。1973年9月4日，TI的加里·布恩（Gary Boone）獲得了單片微處理器的專利，這為計算機領域帶來了新的動力。同樣在1971年，Intel首次推出了SRAM和EPROM，以及第一片4004微處理器。后來，TI曾一度參與了X86處理器的競爭（見《Geek》2008年第8期文章：《X86架構的風雨三十載》）。

存儲芯片和微處理器的發明，決定了半導體工業發展的方向，而這些都離不開TI在單芯片微處理器上的偉大發明。TI不僅將這一技術應用于電子計算器。1978年，TI還推出首個單芯片語言合成器TMC 0280，并生產出風靡一時的語音玩具—Speak Spell。這東西首次實現了低成本語音合成技術。我們甚至可以認為，這玩意兒是電子琴和多媒體PC的始祖。

1982年～1992年 DSP還是很有搞頭的

1982年，TI推出了全球第一款單芯片商用數字信號處理器（DSP）—TMS32010，該處理器采用32位算術邏輯單元，每秒能處理500萬條指令，與當時許多大型計算機的速度不相伯仲。這款產品在醫療、軍事、電訊等領域產生了巨大的影響。20世紀80年代末，機器人技術得到了大量的應用，人工智能開始展現計算機的未來發展趨勢。在當時，人工智能一直處于計算機技術的前沿，人工智能研究的理論和發展在很大程度上將決定計算機技術的發展方向。為此，TI在1987年又一次展現了它在技術領域的領導風范，推出了人工智能的32位微機。1990年，TI推出了用于成像設備的數字微鏡器件，它為數字家庭影院帶來曙光，也為未來的投影顯示技術作出積極貢獻。

小知識：DSP芯片

DSP芯片是一種適用于數字信號處理運算的微處理器。它主要被用來實時快速地實現各種數字信號處理，譬如：乘法器、累加器、特殊地址產生器等。與通用微處理器相比，D S P芯片的通用功能相對較弱。但隨著技術的提升，新的D S P芯片已經集成了通用微處理器的一些功能。在目前的移動電話、IP電話、ADSL、高清電視、機頂盒、家庭影院、DVD、數碼相機、數碼攝像機等產品上，我們都可以看到D S P的身影。而這些應用都得益于TI的發明。

1992年～2000年 TI全面發飆

90年代后，企業對計算機應用的依賴越來越強。如果商業工作站依靠普通處理器，就難以滿足復雜的數據運算要求。1987年，SUN和TI合作開發了RISC微處理器—SPARC。這是業界第一款具有可擴展性功能的微處理器。此時TI逐漸體現出了在微處理器、數字芯片領域的領導地位。1990年，TI經過技術創新后，推出了新的SPARC單芯片處理器，它集成了工程工作站所需的全部系統邏輯。

SUN和TI公司合作開發的RISC微處理器

1995年，互聯網在一夜之間爆發。網絡設備運營商對系統的安全和穩定越來越看重。TI看準時機，在1995年啟用Online DSP LabTM電子實驗室，并在DSP技術的基礎上進行了軟、硬件改進，建成了通過網絡監測TI DSP應用的系統。這種技術一直被沿用到現在。目前，很多WLAN IP電話、網絡數字視頻監控系統等設備都采用了DSP檢測芯片。2001年～2008年 便攜式多媒體領域當老大進入21世紀，各種新技術、新應用不斷興起。互聯網的普及、便捷式多媒體應用設備也逐漸走俏，我們對數字娛樂生活也充滿期待。在從撥號上網向寬帶普及的過渡時代，TI于2003年推出了業界首款ADSL單片調制解調器—AR7，并且以OEM的方式提供給AVM、Actiontec、Arcadyan、NETGEAR、Netopia、西門子及Westell等制造商。全球每年投入使用的調制解調器中，有三分之一使用TI的方案。2004年，TI推出了130納米制程的720MHz新型DSP芯片和90納米制程的1GHz DSP芯片。新的DSP芯片集成了1MB以上的高速存儲器，它們可加速實時數據的應用與處理，實現對高清視頻解碼的支持。2005年，TI在AR7的基礎上做出重大改進。TI的AR7W路由器與AR7VW語音網關從通訊制造商身上賺足了鈔票。此后的幾年中，TI的RG平臺被應用于線纜調制解調器、數字用戶線路（xDSL）調制解調器、集成接入設備（IAD）、VoIP網關、電信級基礎設施及家庭與辦公室無線聯網等新一代產品中。TI憑借出色的技術混得越來越好。2003年，掌上電腦、投影機、便捷性娛樂設備開始盛行。TI借此機會開發出采用90納米制程的OMAP系列處理器。它能大幅度提高圖形、多媒體、Java等高級應用的性能，同時還能將無線手持終端及PDA中的待機電流降低10倍。憑借這些新型應用處理器，移動終端制造商可以設計出更輕薄、更安全、更經濟、具有更長待機時間和更豐富多媒體應用的設備。諾基亞、摩托羅拉、多普達、聯想等制造商紛紛在自己的智能手機上采用了OMAP處理器。手機用戶也因此獲得了更爽的多媒體娛樂體驗。近幾年，TI推出了采用65nm工藝CMOS技術的手機基帶LSI（Large-scale integration，即：大規模集成電路）；最低耗電達到0.12mW的DSP芯片；運用于投影領域的DLP芯片；和采用單芯片手機方案的OMAP-Vox。

一家靠研究挖地球起家的公司，一家誕生諾貝爾物理學獎得主的公司，一家擁有6000項專利的公司，一家DSP市場排名第一的公司，一家在混合信號和模擬信號產品市場排名第一的公司……TI在半導體領域充分展現了自身的價值。如今，我們在軍事、醫療、汽車電子、計算機及周邊產品、電視、投影儀、寬帶網絡、視頻和影像、數字音頻、無線通信、消費電子等領域都可以看到“TI”的商標。這不得不讓我們崇敬TI這位半導體領域的教父。TI都干了些啥了不起的事？ 1954年 生產首枚商用晶體管；

1958年 TI工程師Jack Kilby發明首塊集成電路（IC）；

1967年 發明手持式電子計算器；

1971年 發明單芯片微型計算機；

1973年 獲得單芯片微處理器專利；

1978年 推出首個單芯片語言合成器，首次實現低成本語言合成技術；

1982年 推出單芯片商用數字信號處理器（DSP）；

1990年 推出用于成像設備的數字微鏡器件，為數字家庭影院帶來曙光；

1992年 推出microSPARC單芯片處理器，集成工程工作站所需的全部系統邏輯；

1995年 啟用Online DSP LabTM電子實驗室，實現因特網上TI DSP應用的監測；

1996年 宣布推出180納米工藝的Timeline技術，可在單芯片上集成1.25億個晶體管；

1997年 推出每秒執行16億條指令的TMS320C6x DSP，以全新架構創造DSP性能記錄；

2000年 推出每秒執行近90億個指令的TMS320C64x DSP芯片，刷新DSP性能記錄；推出業界上功耗最低的芯片TMS320C55x DSP，推進DSP的便攜式應用；

2003年 推出業界首款ADSL片上調制解調器—AR7；推出業界速度最快的720MHz DSP， 同時演示1GHz DSP；向市場提供的130納米產品超過1億件；采用90納米工藝開發新型OMAP處理器。

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