TI 75周年創(chuàng)新之旅(上)(中)(下)

西部牛仔成為半導(dǎo)體英雄
    2005年，是美國TI(德州儀器)公司走過75周年的紀(jì)念。應(yīng)TI之邀，記者與一批中國同行來到了TI的總部—德克薩斯州的達拉斯(Dallas)市，采訪了TI的各個事業(yè)部，參觀了該公司的90nm/65nm晶圓片工廠，感受到了這家世界第三大半導(dǎo)體公司的規(guī)模和實力。
    TI也是Dallas市的驕傲。Dallas共有100萬出頭的人口，而TI就有1萬余名員工，可見每100人中就有一名是TI的員工！美國西部電影里牛仔生活的地方，竟誕生了出了世界第三大半導(dǎo)體公司，確實是個奇跡！而奇跡產(chǎn)生的背后，源于公司的企業(yè)文化：重視創(chuàng)新與科技領(lǐng)先，追求成功，注重商業(yè)道德，重視員工個人等。
    TI公司全球傳訊開發(fā)部總監(jiān)Donna Coletti女士首先為我們介紹了TI的簡要歷史，可見公司的業(yè)務(wù)隨著時代的變遷而發(fā)生著轉(zhuǎn)型：1941年收購了地球物理服務(wù)公司(該公司成立于1930年，是由TI的幾位創(chuàng)始人建立的)；二次世界大戰(zhàn)年代，從地震學(xué)領(lǐng)域向國防轉(zhuǎn)型；隨著冷戰(zhàn)的結(jié)束，又開始了軍轉(zhuǎn)民，1997年終止國防業(yè)務(wù)。
    TI最初是家名不見經(jīng)傳的半導(dǎo)體公司，1952年贏得首筆半導(dǎo)體訂單。但創(chuàng)新改變了公司的命運，引領(lǐng)公司一步步成長為全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司。TI的一些創(chuàng)新甚至震動了世界，例如，1958年，Jack Kilby與仙童半導(dǎo)體公司的Robert Noyce(Intel公司的創(chuàng)始人之一)分別發(fā)明了集成電路，此發(fā)明使他們于2000年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。1982年，TI向市場發(fā)布首顆單芯片DSP(數(shù)字信號處理器)，目前DSP市場的市值高達80億美元，TI占全部市場份額的50%。TI目前推出的單片數(shù)字微鏡芯片——DLP(數(shù)字光顯技術(shù))，可用于影院、投影顯示、HDTV(高清電視)，也是該公司29年(1977年開始研發(fā))來的的潛心研究與積累。當(dāng)前，為了滿足通信與娛樂領(lǐng)銜的市場應(yīng)用，該公司正轉(zhuǎn)型成為一家致力于DSP與模擬產(chǎn)品的公司。
    以下我們將分三期介紹該公司的主要事業(yè)部的創(chuàng)新產(chǎn)品。

無線通信與寬帶
•手機連接技術(shù)
    無線終端業(yè)務(wù)部是TI非常重視的業(yè)務(wù)部門，因此第一個講演。該部門的使命之一是在手機上通過藍牙、WLAN(無線局域網(wǎng))、GPS(全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))及數(shù)字電視實現(xiàn)各種連接。公司蜂窩系統(tǒng)與軟件首席技術(shù)官Rick Wietfeldt博士指出，無線的未來是匯聚，使無線產(chǎn)品在任何時間、地點、設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)之間順暢地通信，這就要求多種無線設(shè)備可在各種應(yīng)用領(lǐng)域并行地進行無線連接。
    TI的藍牙單芯片解決方案實現(xiàn)了低成本、小尺寸、低功耗，專為移動接口優(yōu)化。Rick認(rèn)為手機的藍牙與Wi-Fi(802.11)共存勢在必行，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)+語音(通過Wi-Fi讀取電子郵件，并通過藍牙耳機進行通話)或者語音+語音(接收VoWLAN，并通過藍牙耳機進行通話)功能。TI的產(chǎn)品同時支持語音/語音及語音/數(shù)據(jù)。談到手機導(dǎo)航，TI支持A-GPS方案，其GPS5300 NaviLink單芯片采用了公司專利的DRP(數(shù)字射頻處理器)技術(shù)，堪稱業(yè)界最小的A-GPS方案。數(shù)字電視與視頻也開始無線化，最明顯的例子是在手機上播放視頻內(nèi)容，TI移動電視方案有Hollywood單芯片，利用DRP實現(xiàn)三合一(調(diào)諧器、解調(diào)器和處理器)的集成，可向TI OMAP處理器輸出視頻。OMAP處理器則進行MPEG數(shù)據(jù)流解碼。
TI的電話連接技術(shù)已被業(yè)界采納：已有20款電話/PDA(個人數(shù)字助理)采用TI移動Wi-Fi方案，18款采用TI的Wi-Fi與藍牙共存技術(shù)，5家頂級OEM(原始設(shè)備)廠商采用TI藍牙技術(shù)，7項連接方案采用DRP技術(shù)。

•3G與OMAP處理器
    中國客戶對手機的需求非常多元化，2006年中國預(yù)計還將會頒發(fā)3G牌照?！癟I的OMAP-Vox方案集成基帶和應(yīng)用引擎，可實現(xiàn)從2.5G升級到3G及以上的解決方案?！惫緹o線終端業(yè)務(wù)部蜂窩系統(tǒng)全球產(chǎn)品戰(zhàn)略經(jīng)理Jay Srage說道。該部門11月底剛剛面世了定位高端多媒體市場的獨立式應(yīng)用處理器—OMPA2430，同時還有定位智能電話的OMAP2230。下一步，TI還要進一步向中、低端進軍，為特色電話和低端手機(采用DRP)推出方案。
    其中，基于OMAP2 第二代產(chǎn)品的高性能方案——OMAP 2430，功耗與成本比前一代產(chǎn)品更低，視頻性能提高4倍，因此可實現(xiàn)先進的多媒體處理器能力，例如支持MPEG4, H.264等媒體格式，500萬像素靜態(tài)捕獲，可實現(xiàn)2D/3D游戲。該芯片首先瞄準(zhǔn)日本等高端市場。

•VoIP未來5年大10倍
    VoIP(網(wǎng)絡(luò)電話)已經(jīng)成為家喻戶曉的名詞，其意義不僅在于打電話，更在于實現(xiàn)更好的通信。因此新設(shè)備不斷涌現(xiàn)。當(dāng)前的IP網(wǎng)絡(luò)可支持各種通信方式。例如視頻電話功能指日可待，意大利電信公司已推出100萬視頻端口。TI正在緊鑼密鼓地開發(fā)創(chuàng)新技術(shù)，因為視頻電話實現(xiàn)相當(dāng)復(fù)雜，需要處理能力繼續(xù)提高，軟件的可靠性也需增強。
    在各種應(yīng)用的驅(qū)動下，VoIP用戶數(shù)量預(yù)計在今后5年將增長10倍，VoIP IC市場預(yù)計將在IP電話市場領(lǐng)域內(nèi)實現(xiàn)70%的年復(fù)合增長率，預(yù)計2008年將達8.47億美元。TI在此市場目前領(lǐng)先，市場份額居業(yè)內(nèi)之冠。
    TI分組語音與視頻業(yè)務(wù)部客戶端方案執(zhí)行總監(jiān)Fred Zimmerman展望了5~10年內(nèi)VoIP的發(fā)展前景，他認(rèn)為VoIP的長遠目標(biāo)是語音及更多應(yīng)用領(lǐng)域。例如，在辦公領(lǐng)域，IP電話將完全實現(xiàn)傳統(tǒng)的電話功能，在任何地點(辦公室、路上、家庭等)開展工作都能實現(xiàn)同樣出色的通信，還能表明所處位置等附加信息。在家用領(lǐng)域，由于大多數(shù)家用設(shè)備將實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，VoIP將嵌入幾乎所有的IP設(shè)備；嵌入式VoIP成為網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)用戶接口：娛樂、家庭自動化等可實現(xiàn)自然的設(shè)備控制；RG(小區(qū)網(wǎng)關(guān))支持VoIP，實現(xiàn)各種語音識別控制應(yīng)用間的互動。

•UWB(超寬帶)
    美國從2002年起開始公布UWB相關(guān)規(guī)定，是個可用頻譜而非具體技術(shù)，具有7.5GHz的免許可頻譜，非常適合短距離內(nèi)高速數(shù)據(jù)的傳輸應(yīng)用。TI預(yù)計UWB方案在2007/2008年會在全球大批量供貨。
很多公司參與制定了開放的架構(gòu)—WiMedia UWB平臺。TI正在用WiMedia UWB平臺開發(fā)UWB產(chǎn)品。它們采用單芯片的CMOS工藝，具有RF、調(diào)制解調(diào)器、MAC(媒體訪問控制器)等功能，帶有DAA(數(shù)據(jù)訪問安排)的1和3波段組?！?

TI 75周年創(chuàng)新之旅(中)
——模擬戰(zhàn)略

模擬占TI半導(dǎo)體的3/4
    以DSP聞名的TI公司，這幾年戰(zhàn)略在悄然發(fā)生著變化。如今，該公司模擬的營收已占到了整個半導(dǎo)體業(yè)務(wù)的3/4！而1992年時還不足1/4。
TI現(xiàn)已成為模擬世界可圈可點的供應(yīng)商。該公司在大批量商用模擬市場名列第二(STM第一)；現(xiàn)在又在高性能模擬IC市場擁有一席之地：過去高性能模擬市場由著名的三強(Maxim，LTC，ADI)長期把持，現(xiàn)在該領(lǐng)域又增添了幾位新成員，例如TI、NS等，其中TI的增長率排名位居第二(LTC第一)。

模擬市場總攬
    混合信號模擬市場非常巨大，2004年整個模擬累積市場為314億美元。標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用市場為119億美元，垂直應(yīng)用為195億美元(圖1)。
TI過去對應(yīng)著DSP的部門為模擬/混合信號產(chǎn)品部，2001年分割成了兩大部門：針對標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用市場的事業(yè)部為高性能模擬產(chǎn)品部，針對垂直應(yīng)用的部門為大批量模擬與邏輯產(chǎn)品部。
標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品與垂直產(chǎn)品的特點有顯著的不同。首先，標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的數(shù)量多，但批量小，以上萬片計；垂直應(yīng)用客戶數(shù)量少，但批量大，往往以上千萬片為計。其次，垂直市場對集成度的要求非常高，水平市場要求產(chǎn)品可不斷地重復(fù)使用。最后一個不同之處在于產(chǎn)品的生命周期不同，摩爾定律定義數(shù)字電路每18個月密度增加1倍，對于高產(chǎn)量的垂直模擬產(chǎn)品，換代速度最多慢1拍；而高性能的模擬產(chǎn)品為15~20年的生命周期，所用的半導(dǎo)體工藝停留在0.25~0.35mm之間；而數(shù)字電路已達到90nm，65nm了。

高性能模擬部
    TI高性能模擬產(chǎn)品部高級副總裁Gregg Lowe介紹了TI在標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用市場的發(fā)展情況。高性能模擬市場細(xì)分為四大塊：放大器、電源管理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、接口四大類產(chǎn)品(如圖2)。其中電源管理市場最大。TI在四大部分中各居數(shù)一數(shù)二。
    TI 05年在高性能模擬方面的營收達到15億美元，在這個領(lǐng)域增長也非?？?，達40%。目前，客戶有3.5萬多家，產(chǎn)品種類超過1.5萬。
    由于TI高性能產(chǎn)品的廣泛性，因此能夠提供一個系統(tǒng)的完整方案。每個系統(tǒng)都有些相似的模擬功能，例如I/O信號、信號調(diào)節(jié)和信號處理等，TI每個方面都有相應(yīng)的產(chǎn)品方案。
這種能夠支持系統(tǒng)的多產(chǎn)品方案能力在5年前進一步增強，因為收購了一系列重要的模擬公司，使產(chǎn)品廣度大大拓展。例如收購了BB公司(信號調(diào)節(jié)、ADC)、友利電POWER TRENDS(電源管理)等公司。
2005年TI模擬的大事之一是推出了數(shù)字電源，數(shù)字電源于2005年3月發(fā)布，是DSP與電源管理的融合，把一切控制部分用DSP來實現(xiàn)。這是第一次把模擬與數(shù)字結(jié)合起來，并帶來一個新的市場，估計該市場可達到3億美元的規(guī)模。數(shù)字電源產(chǎn)生轟動效果的原因是，以往大多數(shù)電源客戶不知道DSP，并且大多數(shù)DSP客戶不懂電源，例如PWM(脈寬調(diào)制)。TI在DSP領(lǐng)域營收第一，在電源方面第二，因此可以說對二者都很熟悉，可提供完整方案給市場。
    數(shù)字電源的主要應(yīng)用領(lǐng)域為基站等。一些特定的電源市場，例如手機等是不會采用數(shù)字電源的。數(shù)字電源未來將向哪個技術(shù)領(lǐng)域靠攏？如果向數(shù)字領(lǐng)域發(fā)展，一些專門的電源模擬公司就會倒閉，“這樣的可能性看來非常小?！盠owe先生不置可否地說道。
    中國的模擬市場令人振奮。一方面由于中國已經(jīng)成為世界工廠；另一方面，中國自主研發(fā)能力加強，例如華為、中興。中國在模擬方面的年復(fù)合增長率達到了11%，高于世界平均水平很多。TI在中國的這塊市場占有率也最高，達到了15%，應(yīng)用方面以手機為主。

模擬電路的設(shè)計特點
數(shù)字與模擬的融合
    現(xiàn)今，出現(xiàn)了很多模擬電路采用了數(shù)字控制技術(shù)的混合信號電路。例如數(shù)字放大器、數(shù)字比較器、數(shù)字電源等。TI數(shù)字電源就是一個典型的混合信號電路。
模擬電路設(shè)計更是一門藝術(shù)
    模擬電路設(shè)計需要更多的經(jīng)驗，其設(shè)計更是一門藝術(shù)，而不是科學(xué)，因此需要更多的白頭發(fā)。
工藝是模擬電路的關(guān)鍵之一
    在放大器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器速度不斷增高的情況下，主要挑戰(zhàn)在于：噪聲、失真度等保證的情況下，如何保證速度的提高。TI聲稱在半導(dǎo)體工藝上具有獨到之處，例如，14位DAC達到將近200MHz時，功耗在1W以下。與之相比，一位競爭對手的14位ADC當(dāng)達到125MHz時，比TI達到190MHz時的功率還要高。Lowe先生指出：“從某種意義講，工藝的貢獻是無限的，沒有精湛的工藝，就做不出高性能的產(chǎn)品?！?


TI 75周年創(chuàng)新之旅(下)
數(shù)字電視與平板顯示
    消費類電子產(chǎn)品市場中，數(shù)字電視收入增長最快，將從2004年的13.1%，達到2009年的31.5%(如圖1)，其驅(qū)動力是HDTV、IPTV和移動電視的涌現(xiàn)。
    DTV市場正在崛起，市場調(diào)查公司IDC 2005年的統(tǒng)計報告中預(yù)測，世界范圍內(nèi)，DTV出貨量將從05年的35萬臺，達到2008年的近120萬臺(如圖2)。我國也將迎來DTV發(fā)展的天賜良機，因為政府正在推動2008年奧運會前實現(xiàn)DTV轉(zhuǎn)播，目前，我國已具備DVB-C 條件接收能力。
TI數(shù)字視頻產(chǎn)品部總經(jīng)理王許成先生介紹了TI即用型DTV參考設(shè)計與芯片組，其參考設(shè)計的核心是DTV SoC(系統(tǒng)芯片)TVP9000、D類音頻功率放大器TPA3008D2、視頻解碼器，此方案加速了電視制造商的產(chǎn)品上市進程。 
    In-Stat去年9月的統(tǒng)計報告指出，IPTV 5年后將在市場較為成熟(表1)。2005~2010年，IP視頻服務(wù)市場將開始得到各國政府的支持，同時消費者視頻服務(wù)開支增長；2007-2009年，寬帶普及，消費者對個性化服務(wù)的需求加大；2010年左右，跨行業(yè)、跨部門的業(yè)務(wù)進一步融合，增強型視頻服務(wù)需求涌現(xiàn)。
    IPTV服務(wù)供應(yīng)商面臨了諸多挑戰(zhàn)。TI DSP視頻與成像產(chǎn)品部科技委員會的首席技術(shù)官Jeremiah Golston認(rèn)為：IPTV服務(wù)供應(yīng)商需要通用的、集成的高效服務(wù)交付平臺；開放式標(biāo)準(zhǔn)可進一步降低成本，實現(xiàn)快速響應(yīng)與有效的內(nèi)容保護。為了推出性能穩(wěn)定、價格具有競爭力的可擴展IPTV，需要各廠商的合力協(xié)作。
    當(dāng)前，端到端IP機頂盒系統(tǒng)正處于啟動階段，包括路由器、家庭路由器/DSL調(diào)制解調(diào)器、帶瀏覽器的IP機頂盒等部分，由眾多的軟、硬件廠商的共同推動起來。TI DSP的特點是支持可編程的開放式軟件。2005年9月9日，TI向業(yè)界隆重宣布了達芬奇方案，號稱是首款適用于任何視頻產(chǎn)品的完整技術(shù)系列，在數(shù)字電視方面，可以幫助客戶更快速地把產(chǎn)品推向市場。
    在數(shù)字電視業(yè)，另一個發(fā)展趨勢是數(shù)字電視與視頻無線化。為了在手機中實現(xiàn)視頻功能，可以有四種方案：廣播模擬電視；存儲并播放電視；基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字電視；廣播數(shù)字電視。
TI的觀點是：單播與廣播結(jié)合可實現(xiàn)低成本與滿足用戶的多種體驗需求(表2)，實現(xiàn)低成本的網(wǎng)絡(luò)。Hollywood系列可實現(xiàn)單芯片數(shù)字電視，該芯片采用了TI DRP(數(shù)字射頻處理器)技術(shù)，集成了調(diào)諧器、模擬、電源管理、邏輯及存儲器，電路板面積不足1cm2。

DSP與微控制器
•DSP
    可編程DSP的市場十分巨大，據(jù)統(tǒng)計，2002~2009年，其市場的年復(fù)合增長率達27%(圖3)。作為占幾乎半壁江山的DSP大廠，TI的目標(biāo)著眼于開拓新的DSP應(yīng)用，除了業(yè)績赫赫的手持終端(OMAP多媒體應(yīng)用平臺)，TI也看好消費類電子產(chǎn)品、有線通信、無線基礎(chǔ)設(shè)施、計算機、汽車電子、通用設(shè)備等。值得一提的是，TI面向視頻特別發(fā)布了達芬奇平臺，以加速視頻產(chǎn)品的研發(fā)和上市。
    MSP430、TMS320C2000系列在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域家喻戶曉。除此之外，TI還有DRI(用于數(shù)字收音機等)和車載MCU產(chǎn)品。
    TMS320C2000系列是TI低端的DSP芯片，主要用于數(shù)字馬達控制、數(shù)字電源與智能傳感。典型的DSP320F28xx系列是與MCU相結(jié)合的數(shù)字信號控制器(DSC)產(chǎn)品。
    MSP430是超低功耗MCU，在國內(nèi)工程界很受褒揚。其低功耗超乎想象，有的型號在待機模式下耗電僅0.8mA！工作時功耗為250mA/MIPS。當(dāng)前，MSP430新產(chǎn)品如雨后春筍般涌現(xiàn)，已有50款新產(chǎn)品問世：MSP430F20xx為引腳數(shù)少的產(chǎn)品，有的含有128Kb閃存，還有38引腳的中端產(chǎn)品，有的工作溫度范圍更寬... ...。預(yù)計2006年下半年，TI還將發(fā)布一些新產(chǎn)品，它們或帶有USB接口，或0.9V單電池供電，或嵌入RF/Zigbee等。

后記
    幾天的采訪，我們感到TI公司的技術(shù)與產(chǎn)品就像汪洋大海，我們只是乘著快艇在海上匆匆掠過。我們也處處感受到了TI內(nèi)斂而不失開拓的性格，這是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌雽?dǎo)體技術(shù)深耕于西部牛仔大地的結(jié)果。幾天來，TI的華人同胞熱情地陪伴在我們左右，我們感受到了TI家庭似的企業(yè)文化氛圍。一家具有悠久歷史的企業(yè)，一個成功者的故事，令人贊嘆而難忘！