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前言:德州仪器知名度不如Intel,英伟达,甚至不如AMD,它的发源地也不是山东。实际上,世界上第一个商用硅晶体管(1954),集成电路发明(1958),手持计算器发明(1967),第一个单芯片微控制器(1970)都是德州仪器的发明。2000年,诺贝尔物理学家获奖者之一,集成电路发明者Jack Kilby正是来自德州仪器(如果Intel创始人Boy Noyce还在,他应该也会拿奖)。可见,德州仪器从来都是半导体产业技术先锋,本篇,我们来回顾其从石油勘探,到国防军工,再到转型半导体,最后成为模拟芯片王者的发展历程。
书籍:《Engineering The World》
by Caleb,这本书是2005年德州仪器为了75周年时发布的一本官方传记,其图文详实,生动讲述了德州仪器从1930年成立到2005年75年走过的历程,值得一读。

初代:从石油勘探开始,布局国防军工
离开大公司创立GSI,主要从事基于信号处理的石油勘探。1930年,在大萧条刚开始之际,John Clarence Karcher和Engene McDermott两位年轻人离开Amerada石油公司,创立Geophysical Service Inc(GSI)——一家基于地质波反射信号,勘测石油油田的公司,信号处理成为GSI发家依赖的法宝(也是TI后来一技之长)。他们招募了28岁,在Alcoa大公司工作的Jonsson,后者刚开始还有点犹豫,但后来觉得小公司创业机会更大遂加入GSI,Jonsson有信心将GSI的信号处理仪器变得更便宜,更小,更轻,更便利。为了更加接近石油油田,GSI将自己的总部搬到了美国德州。当时,GSI员工主要工作就是全球到处跑,每隔几周换个地方(后来还拓展到海上),寻找油田所在地址。1938年,GSI的技术在沙特的Abu Hadriy成功发现了一个大油田,也进一步验证了GSI技术价值,GSI逐步成长为石油勘探领域龙头公司(员工超过200)。
从出售到管理层回购。
也就是在同一时期,GSI宣布从石油勘探直接
进军石油开采销售生意
,这个决定首先引起的是其原来主业的
客户的抗议
(主要是大石油公司),因为这意味着利益冲突,且GSI过去10年勘探积累大量他们宝贵数据,这些都涉及商业机密。于是,GSI宣布将勘探和开采销售分成两家子公司,意图分开经营。然而,1940年上半年,公司还是
亏损了3.1万美元
(收入为54万美元),还是有一些客户因为利益冲突流失了。1941年,
Karcher
以500万美元价格将GSI母公司卖给了
Stanolind Oil&Gas
,此后,这家公司认为GSI勘探业务应该保持独立发展,由此让管理层回购了GSI股份(
价值30万美元
)。Jonsson,Green,McDermott和Peacock等成为回购的主力,也成为TI未来的大股东。

成为世界第一石油勘探公司,最终出售。
二战后,伴随着TI(当时已经改名,后面我们会详细说)在半导体领域的拓展,GSI的石油勘探业务也逐步转型数字,
用计算机
来进行信号处理和分析。此后,GSI还引入了磁带存储技术(1950年代),并且开发了针对石油勘探的
专用计算机
(Advanced Scientific Computer),包括TIAC 870等,这些专用计算机一大创新就是推出了3D版本的地址勘探图解(1973年),这项昂贵的技术最终证明ROI是很高的,其将全球新油田发现成本降低了47%,或2.2美元每桶。总结来看,GSI在石油勘探三大技术创新就是
反射信号分析,数字地址信号分析电路,3D分析技术。
此后很多年,GSI都是全球最大的石油勘探公司,但因为方向逐步和TI发展方向不契合,1988年,公司出售了GSI 60%股份给Halliburton Company,1991年,又出售了剩余股份。

探索布局国防军工。把时钟调回到GSI管理层收购后的1941年,正好赶上珍珠港事变,美国加入了二战,GSI面临成立以来最大变故——公司海外很多勘测项目无法进行,公司必须寻找新的方向,他们准备试试国防军工(战争时期也算个自然的想法)。缺乏行业积累的GSI便开始在华盛顿混圈子(Jonsson带头),搞好跟国防部采购部门的关系。1942年,公司拿到了海军一个测试项目MAD系统,最开始收到了6套订单,这套系统主要目的是帮助海军检测敌方潜艇的动向,其原理是基于潜艇移动带来细微震动。基于原有信号分析基础,MAD系统最终证明效果良好,公司又收到50份订单。后来,GSI后来成为全美最大的潜艇侦察系统设备提供商。
树立三大战略,开启创新尝试。MAD系统尝到甜头后,GSI开始坚定进行业务多元化,并确立三大战略方向:1.成为军工电子设备提供商,最开始可以是第二来源,之后成为主要来源;2.需要探索非军工消费电子领域(这个成就了半导体布局,我们后面会讲);3.需要持续做大做强原有石油勘探业务。1946年,Lab and Manufacturing(L&M)部门成立,成员85人,主要进行创新方向和业务探索,由Haggerty负责。1948年,GSI的营收达到500万美元,当时美国国防预算在增长,1950年,GSI营收达到760万美元,其中石油勘探和制造部门(主要是军工)收入占比各半。基于对未来的乐观,Haggerty认为GSI的营收下一目标是2亿美元(1960年)
TI在战略雷达、航天、红外线夜视、战术导弹等领域布局。
二战后的朝鲜战争又把国防预算推高到新高度,1953年公司营收达到2700万美元。然而随着战争结束,很多订单开始取消,但是TI(当时已改名)凭借
低成本、高质量
仍然持续获得相关订单。TI首先进军
战术雷达领域
(还是信号处理),其比较知名产品是
地形跟踪雷达
——当时战机为了避免被敌方雷达跟踪,都会贴地飞行(60米左右),但是由于地形凹凸不平,这种飞行很危险。地形跟踪雷达就是可以提前侦测地形,让飞机跟着地形低空飞行。TI最终销售了
超过6000套
跟踪雷达,匹配战机包括F-111,F-16等。此后,在美苏航天竞赛中,TI也参与了进来,在
阿波罗号上
搭载了TI的半导体、精确开关、恒温器等零部件。在越战中,TI推出了
红外线夜视系统FLIR
,使得夜视作战能力成为标配。他后来讲这套系统做成标准化产品,在美国陆海空军中通用,这套系统还远销海外。最后,TI还布局战术导弹,知名产品包括HARM系列(
反辐射导弹
),TI凭借这个产品拿到了年均几亿美元大订单(独家),这款导弹可以发射后,自己寻找敌方的战术雷达(茅和盾逻辑,自己做雷达,自己也做摧毁雷达武器),进行目标摧毁。HARM系列后来销量
超过2万枚
。TI的国防业务虽然亮点颇多,但后续国防预算减少,公司重点便宜,1997年,公司以29.5亿美元价格将军工业务
出售给 Raytheon公司。
石油勘探和国防军工业务总结。这两块业务站在当下来看,似乎都和TI这家公司没有直接的关系了。然后,实际上再深一层来看,他们就像一个人的童年经历一样塑造了TI的方方面面:1.客户深度定制化的思维,这两块业务都需要根据客户特定需求生产相关产品。实际上,TI后来深耕专用场景不得不说来自这块基因;2.高质量产品,尤其是军工对于产品质量和可靠性要求高,赢得了口碑。更进一步,1980年,TI执行Total Quality Management标准,提高了人效和生产效率。3.信号处理成为一以贯之的一技之长。从石油勘探开始,到军工雷达、探测系统等,再到后来半导体DSP等布局,TI的一技之长是一以贯之的。
TI成为半导体时代开疆者
改名Texas Instruments。
进入1950年,Jonsson成为公司的总裁,GSI的营收80%都来自国防军工业务了,公司也确立了多元化的发展战略(上文中提到过),而GSI这个名字实在和地质勘探关系太深,影响到了公司的发展,于是
更换一个新名字成为第一要务
。最开始公司新名字叫General Instruments,但后来发现重名,于是落地到
Texas Instruments
这个名称,将总部德州名字涵盖当中。1952年,公司也调整为新的组织架构,GSI变成公司子公司,TI则成为母公司的名称。

前瞻性布局晶体管机会。1948年,贝尔实验室宣布发明晶体管,这项新技术未来巨大的商业潜力吸引了Josson 和Haggerty的高度关注,他们开始坚信TI应该进军半导体业务。1951年,ATT的子公司,贝尔实验室销售渠道Western Electric宣布对外授权晶体管的专利,任何愿意支付2.5万美元版权费的公司都可以获得授权(当时还是一笔不小的费用),TI第二天就寄过去了支票(借钱买的)。1952年,贝尔实验室有一个8天的课程,教授交了版权费的39家公司制作晶体管,TI的工程师认真听讲做笔记,问问题。实际上,TI对布局半导体产业充满信心,他们一方面觉得自己有基础技术研发、制造能力;另一方面自己不像其他大公司在真空管上有繁重布局,可能成为转型晶体管的拖累,可以轻装上阵。1952年,TI收到第一个晶体管订单(单价100美元生产10个晶体管),即使当年只有一笔订单,TI的管理层还是给了半导体业务25万美元预算,其中7.5万美元用于采购设备。
TI上市,半导体潜力带来估值提升。
1952年,面对新业务发展急需资金的局面,TI考虑上市,但由于其股东数只有28个,其并不符合在直接IPO条件(可能是股东太少了?)。于是其选择了合并上市(类似借壳上市)。最终TI和一家主业是橡胶生意的IRC合并,
1953年在NYSE上市,市值2100万美元(现在1500亿美元)。
1955年,TI宣布发行优先股融资
400万美元
,主要用于公司在半导体业务的拓展(当时国防、地质业务都趋稳,而半导体是新业务),TI在半导体新兴产业布局吸引了投资者兴趣,尤其是长期投资者,到2004年,TI的70%股票都是机构投资者持有。

TI发布第一个商用硅晶体管。要想抓住半导体的前瞻趋势,人才布局是必不可少的,TI在纽约时报等持续刊登招聘启事(离贝尔实验室近,当时顶尖的半导体人才都在那),一次Haggerty和贝尔实验室一位工程师Teal聊天问最好的晶体管材料是什么,后者回答是(当时主流材料还是锗),后来Teal加入了TI负责公司半导体部门。Teal加入后,凭借其良好的业界口碑,又吸引了一众人才加入。1954年3月,TI的工程师们利用高精硅成功结晶了NPN型晶体管,在行业还在讨论晶体管最佳材料到底是硅,还是锗的时候,TI已经掌握了制作硅晶体管的技术,震惊了行业。此外,TI的高精硅当时都采购自Dupont,公司担心后续被卡脖子,于是开始布局自己原材料高精硅布局,招募化工工程师,到1956年,公司具备供给自身高精硅原材料的能力。实际上,在后来多年里,TI都是全球重要的高精硅原材料提供商,1995年,TI的高精硅原材料厂被出售给MEMC,公司聚焦半导体设计和生产。
推出晶体管收音机,标杆案例推动技术普及。回到1954年晶体管刚刚开始推出的时代,业界面对高科技晶体管和成熟且价格低廉的真空管,基本上还是观望的态度,TI需要为新产品寻找一个应用场景,TI决定自己做一款新产品,打出一个标杆,提醒那些潜在客户。TI工程师们用了4天时间设计了一款晶体管收音机,并且和合作伙伴IDEA联合推出,后者负责品牌(Regency Radio)和渠道销售。收音机定价49.95美元,销售了10万台。当然,TI后来发现定价太低,至少要60美元才能获取合理的利润,但这款本身不赚钱的商品还是吸引了真正收音机玩家的注意,后来TI销售了200万个晶体管给GE、Zenith等收音机厂商。最重要的是,Big Blue IBM开始成为TI的重要客户,收音机标杆案例为TI积累了口碑,打开了市场。
TI建立全球销售渠道,尝试自制测试设备。TI开始布局半导体后,还没有自己的销售渠道,于是公司开始逐步布局全球销售渠道,1955年公司在纽约、芝加哥、洛杉矶开设了办公室。成为TI的销售,需要电子工程的专业(走技术专业路线),随着公司订单越来越多,TI一方面将销售分为计算机、消费电子、军工等行业,另一方面不断在销售队伍中增加技术专家。另一方面,庞大的销售也成为公司获取客户需求重要通道,1970年公司还成立了地区研发中心,以更好适配客户定制化需求。最初,一个晶体管需要经历10-20次测试,TI研发出了CAT测试机器,极大提升了测试晶体管的效率。TI还研发了ABACUS II 集成电路连接器,极大降低生产成本,提高生产速度,每小时能够生产2000个晶体管。当然,随着半导体产业不断成熟,TI也逐步放弃自己设计制造加工设备,而是采用外部研发的设备。
Jack Kilby发明集成电路。Jack Kilby生于1923年,美国密苏里州。1947年,其从大学电子工程专业毕业(伊利诺伊州立),进入Centralab的电子公司,1958年其加入TI。当时TI主要在军方项目探索电路微型化路径,Jack设想将诸多电路零件整合到一块半导体电路板上是一个值得尝试的主意,基于这个设想他设计出了集成电路,1959年,TI官方宣布这项创新,集成电路相比于当时传统普通电路,极大缩小了空间,降低了成本,使得电子设备小型化,以及电子设备大众化变成可能,其开创了半导体时代。几乎同时发明集成电路的还有后来Intel创始人Boy Noyce,后者由于2000年已经去世,没有和Kilby分享2000年诺贝尔物理学奖。
通过标杆产品拓开市场,进军TTL市场。集成电路发明后,业界仍然对其半信半疑,有些人怀疑这么多电子元器件集中到一起,散热问题很难解决,导致其无法正常工作。为了打消业界疑问,TI再次拨款60万美元准备基于集成电路打造一款Mini计算机,最终这台计算机使用587个集成电路,重量为10盎司(280g)。反观同样性能,用分离晶体管元器件打造的计算机使用元器件是其150倍,重量是其50倍。集成电路最开始的订单也来自国防军工,TI拿下了空军900万美元订单,生产Minuteman,使用集成电路新产品比原来产品轻50%。1960年代,与Fairchild开发的DTL集成电路产品相对,TI进军了TTL产品,其打造了3倍于DTL性能的TTL电路,迅速成为行业主流。TTL产品虽然后来在高端市场逐步被替代,但2003年TI仍然销售了2.5亿个TTL。
转型MOS工艺,投资建设Fab。1960年代,半导体生产工艺主流从Bioplar转变为MOS,前者虽然性能更强,但后者能耗表现更佳,性能更稳定。TI也迅速拥抱了行业趋势,1968年TI在休士顿建设了MOS的工厂。1972年,TI将半导体分成逻辑电路和内存两大部门,前者TI生产类似Intel 8080的CPU产品,但最终没有成功(后文还会细说),在内存领域,TI在1960年代进军RAM市场,并且在1972年成为行业出货量第一。此外,TI成为Intel 1-K DRAM的第二生产来源。1974年,TI推出了4-K DRAM,但不敌Mostek产品,后来TI成为后者的第二生产来源。在内存市场,这竞争越来越激烈,制造Fab等投资越来越重,TI逐步采用合作模式生产内存,1989年和华硕在台湾合资建厂,1991年和惠普在新加坡建厂。到1990年,TI仍然自己在内存领域很难保持竞争力,1998年将内存业务出售给Micro Technology,但仍然保留了自己的专利,当然在几十年内存业务也积累了包括信号处理在内的核心技术。
最后,1950年代开始,TI开始在德州兴建半导体制造工厂,最早是一座面积3000平方米的Fab。实际上,在2000年后,半导体产业开启了设计和制造分工的浪潮,很多公司都转型Fabless的芯片设计公司(比如AMD),但TI仍然保持了IDM垂直制造模式(当然,也会外包一部分产品的制造),IDM助力TI迅速响应客户的定制化需求。
不断试错,奠定专有化、定制化大方向
TI开启收购模式。1950年代决定深度布局半导体市场后,TI一方面通过内部研发不断在晶体管、集成电路等领域做出内生创新;另一方面,在公司上市后,也开启了通过收购方式收获不同能力、资源。1953年,TI和ESCO合并,后者成为其全球产品的分发渠道;1953年,TI收购Houston Technical Laboratories(HTL),后者主要产品是科学仪器,包括沃尔顿重力仪;此后,TI和Metal &Controls合并,后者最知名产品包括Klixon系列开关,其能够检测工业设备温度等数据,然后自动切换设备开关状态。实际上,TI现在模拟芯片最大的应用场景就是电源管理。此外,M&C还有一大块材料业务,包括核原料等。2000年,TI出售了其材料业务,剩下改名Sensors& Controls,年收入超过10亿美元。
调整组织架构适应数字时代。
1960年,TI的营收达到2.3亿美元,超过了Haggerty当时定的目标,公司又提出10亿美元的营收目标。Haggerty认为,数字时代创新尝试都需要
清晰的目标、清晰战略概念、清晰实现战术
。此外,TI还奠定了
Product-Customer
(以产品和客户为中心的核心价值观),而类似财务、质量控制等则成为公司实现这个目标的工具,而最外层管理则是持续掌舵公司,平衡长期和短期目标。1973年,TI的营收达到10亿美元,公司又制定了30亿美元营收计划。实际上,TI将产品和客户双中心的文化,以及后来持续的亮眼的产品和商业化上的成绩,后来推动TI成为行业管理的标杆案例。

TI进军CPU市场,但败给了Intel,也奠定了公司持续探索专用场景的大方向。
早在1970年代初,TI就和客户探讨CPU可能性,并且打造了TMS1795,业界第一个4位的中央处理器,并且在1973年收获了专利。然而,TI当时客户却对TTL产品更感兴趣,于是
TI重心有所迁移
(典型的创新者窘境,另外也显示Intel在CPU没有市场时候的坚持和探寻的价值)。当然,TI在技术上仍然是卓越的:1974年,TI推出
TMS10000
,且随之推出一系列辅助设计软件、设备等。1975年,其TMS 9900系列甚至是
16位处理器
(当时主流Intel 8080等都是8位)。然而,当时业界对于CPU使用仍处于试探时期,
开发者生态比产品性能更重要
,而Intel和摩托罗拉的芯片拥有更丰富的开发者工具,从而吸引了更多开发者进入,构建了自身生态,成为
行业标准
(成为行业标准这事,基本和微信这种社交网络成因类似,都有
很强的偶然性
,尽人事,知天命)。随着1982年Intel的CPU成为IBM的标配,此后Windows+Intel横扫PC市场,TI在通用CPU市场的尝试宣告失败,公司也进一步开始
转型进入专用场景芯片
,包括一些高端服务器的处理器(SPARC系列,和Sun Microsystems合作开发)。

推行Total Quality标准。实际上,1980年代后,随着日本半导体厂商等加入行业竞争,产品质量变成越来越影响市场份额的标准,TI也开始全面推行Total Quality 标准,TI开始在生产各个环节推行基于统计学的质量控制流程,而不是在生产后简单检查产品。严格的质量标准为TI赢得了客户的信赖和口碑,1984年在一次客户调研中,有三分之二的客户认为TI的产品质量第一。1987年到1995年客户的退货数量下降了70%,产品缺陷率下降了65%,返工次数下降60%,不准时交付下降了80%,这些改善同时显著降低了生产成本。实际上,随着TI产品生产全球化,以及半导体产品集成化,System on Chip成为趋势,质量也变得越来越重要
TI在C端消费电子产品的探索和成绩——便携式计算器。结合集成电路技术发展,小型化便携式计算器成为1970年代热门赛道,TI早在1967年就推出代号“Cal Tech”的手持计算器。1972年,TI推出了定价149美元的革命性手持计算器TI2500。1974年,推出了科学计算器SR-50,定价同样150美元,收获了大量工程师粉丝。然而,很多企业开始进入计算器行业,并掀起了价格战,TI开始减少型号数量,聚焦核心产品。1990年代,TI进一步推出了图形科学计算器TI-84和TI-89,开始在教育领域普及(学生喜欢形象化呈现)。TI也顺势开始深入教育产业布局,推出T3项目,加深与大学教育合作,拓展市场同时塑造品牌,助力TI科学计算器成为行业标准。2004年,TI每年计算器年销量仍然达到10万台。即使到目前,仍然贡献每年3%左右收入,且属于高利润产品。
推出复读机等一系列教育类消费电子产品。TI这家公司具有浓厚的学术气息(后来还资助成立达拉斯州立大学),计算器业务进一步加深公司和教育界关联。1978年,TI又推出一个定制化4位Microcontroller,基于其推出了Speak&Spell(如下图)复读机产品。这款产品在用户调研期,结果显示当时小孩已经不靠死记硬背学拼写了,然而Speak&Spell一经推出马上成为了爆品,再度证明了用户调研无法发现当时不存在的用户需求。此后,TI又推出一系列Speak& Math,Speak&Read,Speak&Music,等一系列教育辅助电子产品,其也奠定后来同类产品的行业标准。虽然后来TI业务重构中,将这类消费电子产品业务出售,但TI和教育界的关系却源远流长持续下来。
TI的计算机尝试——不成功,但学习了技术。1965年,TI就立项ASC超级计算机项目,团队200人,开发者可以基于FORTRAN语言进行编程。1970年代,ASC产品推出时其每秒实现8000万次浮点运算,当时ASC主要竞争对手是IBM 360和CDC(Control Data Corporation) 7600。然而,CDC的产品最后在模块化(可以拆成低性能产品)、兼容性上表现更优,ASC最终销量只有8台。TI在超级计算机项目收获包括复杂系统设计上积累经验(包括信号处理经验),以及计算机辅助技术相关积累。1979年,TI内部员工就用上了TI 99/4系列PC产品(如下图),其使用的正是TI自己的CPU产品TMS 9900(16位处理器),最开始TI99定价是1150美元(太贵了),等到1981年正式推出时候定价525美元。然而,PC市场很快就开始价格战,TI不得不将零售价下调到299美元,后来又降到199美元(红海)。1983年,TI销售了100万台TI 99,然而其PC电源可能漏电风险,使得公司不得不召回产品,且暂停销售改进产品。在战况最激烈的时候,TI不得不退出战场,基本也就退出了战斗。1983年,TI迅速退出了PC市场,这一次尝试损失达到6.8亿美元,成为TI历史上尝试损失最惨痛的一次失败。TI当时PC团队三位员工离开团队后成立了Compaq,成为PC市场重要玩家(当然也是TI重要客户)。很明显,PC失败并不是人的问题,而是消费电子这种赤身肉搏的竞争模式不适合TI,还是另辟战场吧(TI在消费电子领域尝试还包括电子表、收音机等,但最终都败多胜少)。
TI国际化布局——欧洲、日本和中国。
TI在1959年在英国和法国设立了办公室,并且1963年在法国建厂,TI在欧洲深度布局赢得了欧洲诸多大客户稳定合作关系,其中就包括
爱立信和诺基亚
,尤其是后者,其在手机领域辉煌几乎伴随着TI的手机芯片的辉煌(当然衰落也是,后面我们还会讲)。TI针对客户需求的定制化能力再次得到验证。TI进军日本路途则稍显坎坷,1964年TI就申请进军日本,然而当时日本政府要求
TI必须给日本厂家授权技术才准许
(用市场换技术),于是这个申请就被搁置下来。后来TI和Sony建立50-50合作公司,并且在3年后全资收购这家公司(授权了3年技术),落地了日本。虽然TI最初尽量在德州建厂,
相信自动化能够
逐步代替高昂的工人成本,但随着制造产业整体向亚太转移,TI也开始了向台湾等地建立制造基地的趋势,以降低制造成本。当然,这里面也包括开拓
中国市场
,实际上1978年改革开放后,TI就开始尝试进军中国市场,最开始从石油勘探技术开始,到科学计算器,最后1984年在中国设立办公室,并在成都等地建厂生产。

重新再定位——聚焦模拟芯片+信号处理
Vision 2000。
1989年,TI的CEO Jerry Junkins成立了Vision 2000项目,核心目的是
搞清楚未来趋势,TI的定位,以及实现路径
(还是之前说的目标、战略和战术)。1993年,又成立了Strategy Leadership Team(SLT),由公司高管和核心员工组成,核心就是制定公司长期发展战略。最终,公司逐步制定几个大方向:

  • TI的目标是保持现有产品竞争力,但是逐步转型更加专用化的技术和产品,包括ASIC(应用专用IC),Advanced Linear Device(模拟设备),Microcontroller和special-purpose Processors。
  • 要持续培育人才队伍,能够带来TI跨越技术迭代周期的队伍。
  • 公司内部发动员工提议看好的未来科技趋势,最终有6个方向被选中:
    相机、互联网广播、为PC音箱提供广播插件、数字马达控制器、移动电话处理器、光栅图像处理技术。
  • 在PC普及当时,TI看好互联网的未来(当时也有信息高速公路提法),但总而言之就是智能设备加速连接的时代,多媒体、沟通等成为刚需,而数字信号处理也将成为刚需。如果把CPU比喻成为人的大脑,TI的模拟芯片+数字信号处理则有点像人的触觉、知觉之类。最终聚焦模拟芯片+信号处理,成为TI确立的两大发展战略方向。且基于芯片整合的趋势,TI立志成为信号处理领域的系统整合商(芯片集成+软件集成),为客户提供整合解决方案。
布局信号处理DSP。基于TI历史上基于地质信号进行石油勘探能力,以及在半导体领域积累的软硬件技术能力,TI在1979年推出了整合的数字信号处理DSP芯片(Digital Sigal Processers,巧合的博主说是学的就是信号处理方向)。最初,DSP芯片属于典型破坏式技术创新,没有确定的应用场景,而TI也遵循相应道理,将开发团队限制在20-30人小团队(实际上,基于独立小团队的创新是TI的传统,一方面小团队不会有太大商业化层面阻力,另一方面赛马机制也有利于激发团队的斗志)。1982年,TI推出TMS320芯片,其内置32位逻辑单元,每秒能够执行500万次指令操作,跟当时主流的商用主机计算速度相当,当然性能远优于当时PC。没有市场这件事也难不倒TI,因为可以从教育市场入手,TI开始联系大学工科院系,资助他们开发DSP相关的课程、编程工具等,并且发布了多个科研基金,随着市场的推移,深入大学既打开了DSP产品知名度,也培养了下一代工程师,典型的长期布局。此外,TI还开始培养DSP芯片开发者生态,鼓励第三方应用,TI开始举办各种行业会议,加速第三方生态拓展。最后,TI开始培养销售团队专业技能,对正确回答相关问题的销售给予20,10美元奖励。一系列动作后,DSP的市场拓展仍然慢于预期,1986年,DSP的收入只有600万美元。然而,又几乎在一瞬间(突破了鸿沟),硬盘和Modem厂商开始意识到使用DSP芯片的好处,大量采购芯片,到2004年,在80亿美元DSP市场中,TI市占率达到一半。
布局模拟芯片,成为全球最大。顾名思义,数字电路处理的是数字信号,而模拟电路处理的是模拟信号(比如声音、光线、电流等连续信号)。1950年代,TI就曾经推出过助听器等线性集成电路(就是模拟电路的别称)支持的产品。1962年,Minuteman导弹也搭载了TI的模拟集成电路元器件。此后,IBM成为了公司最大模拟电路客户。到1970年代,TI的模拟电路也成为彩色电视机的标配配件。随着DMOS技术推出,TI的模拟芯片开始进入汽车行业。实际上,模拟芯片+信号处理其实属于数字设备的知觉处理系统(接受外界模拟信号+分析模拟信号)。一直以来,TI的模拟芯片产品是公司不起眼的业务,但是却一致贡献着稳定的利润。1990年后,TI布局模拟芯片的战略方向确定后,公司开始加大资源布局。公司将模拟产品分为两大部门HVA(High Volume Analog)和HPA(High Performance Analog),1999年,公司收购Unitrode,TI获得了领先的电源管理产品生产能力(后来成为模拟芯片最大应用场景)。后来公司收购Power Trends,行业领先Point of use电源解决方案公司。2000年,TI以76亿美元价格收购Burr-Brown(公司历史上最大金额并购),补强了公司在高精度工业场景,数字转模拟和模拟转数字转换器领域布局。此后,TI进行了一些并购(具体列表如下表),包括在深度布局汽车传感器(汽车压力检测、气囊检测等)。1992年,公司是全球第六大模拟芯片公司,到2000年左右,TI跃升全球第一。从收入来看,1970年代来自模拟芯片收入为数百万美元,而到1980年代上升到4亿美元,而到2000年左右上升到40亿美元。到2004年,在全球314亿美元模拟芯片市场中,TI市占率达到26%,营收达到43.5亿美元。实际上,在TI的战略中,模拟芯片和数字芯片就是半导体的阴和阳,随着世界变得越来越数字化,就需要越来越多将模拟世界和数字世界连接起来的桥梁——模拟芯片。
TI的软件布局。
最初,TI的DSP芯片只有硬件,软件开发完全交给客户。客户最大的需求其实是
编译器
,就是将编程语言转化为芯片能够识别的二进制代码的翻译器。1983年,TI成立了编译器团队,2年后推出了行业第一个编译器,并且开始成为行业标准。在1993到1996年,TI主要是完善VLIW指令集,持续培养DSP生态开发者。此后,TI推出
eXpressDSP Real Time
分析软件,其主要是四大功能:1.一个开放、且图形化的编程工具;2.一个实时操作系统;3.广泛的第三方开发者支持;4.支持TMS 320 DSP互操作性标准。此后,TI收购了Go-DSP,Spectron MicroSystems等DSP系统软件开发商,TI的DSP产品第三方开发者数量增长到700家,生态优势开始显现,TI最终变成了数字信号处理场景的
一站式解决方案提供商
(软硬件一体化)。

布局移动通讯市场,早期获得成功。1989年,TI开始制定Vision 2000新战略时候,一支小团队决定押宝无线通讯数字化浪潮。在当时无线通讯市场,原有公司已经建立了充足的优势,然而随着数字化浪潮到来,机会开始显现。TI最开始亏钱拿下爱立信的基站业务。1993年,TI赢得了一个关键性战役——和诺基亚的协议,为后者提供数字信号基带DSP芯片,代号MAD。TI在和三大运营商打交道过程中诚意十足,爱立信后来想把DSP芯片和标准单元集成,这最初并不是TI的技术路线,但为了满足客户的需求,TI改变自己的技术路线。后来,三大无线运营商爱立信、诺基亚和摩托罗拉都成为了TI的客户。到1996年,当年全球销售2200万台手机中,TI的无线DSP芯片占据了50%以上的市场份额。1998年,TI的无线部门营收达到13亿美元。此后,TI收购了ATL,Butterfly等加深无线布局,且拥抱了手机从以通话为中心(功能机)到以应用为中心(智能机)的趋势,发布了OMAP应用芯片架构,其后来成为诺基亚各大智能系列的标配处理芯片,助力2004年TI的无线业务收入突破34亿美元(基本等同现在高通在智能手机中地位)。在通讯领域,TI后来还深度布局了宽带等趋势,在ADSL上网、WLAN等标准上进行了深度布局。TI自1990年以来的崛起,与互联网、移动互联网发展息息相关。
RFID技术和DLP技术。RFID射频卡是TI重点开拓使用场景,其卡片内置一个芯片,可以在没有电源情况下(电源由与读卡设备连接传递)传递ID等信号,从而做到ID账号管理等功能。1997年,欧盟强制要求所有的汽车都安装RFID卡片设备来避免汽车盗窃,驱动TI营收增长,2005年TI销售了5亿颗RFID卡片。另一个典型应用技术创新是DLP技术,DLP芯片含有200万个规则排列相互铰接的微型显微镜,当DLP芯片与数字视频或图像信号、光源和投影透镜彼此协调之后,显微镜可将全数字图像投射到屏幕或其他表面上,从而产生清晰度更高、色彩更饱和图像(具体技术原理如下)。DLP技术后来在高清电视、投影仪等领域应用广泛,且DLP品牌后来在C端认知度持续提升(媲美杜比全景声),其标识出现在众多高清显示设备上,还获得了两次艾美奖。
TI的文化、价值观:站在学术研究和技术应用交汇点
研究驱动、学术驱动,出资建设UTD。TI对半导体布局源于创始人们对于技术的信仰,而此后诸多创新又来自于持续科学研究。早在1956年,TI就对标贝尔实验室,招募一群PhD进行前沿科学研究,主要聚焦半导体应用科学大方向,且随着不断经历周期,低谷时候做研发成为了TI的传统。TI的科研最重要载体是Central Research Laboratories(CRL),其成立于1953年。而由于身处德州,不像那些硅谷公司有庞大共用人才作为基础,从源头长期布局成为TI不得不走的路径。1958年TI几位创始人探讨如何培养TI长期需要的人才,有人建议公司为德州建设实验室和研究机构,用来吸引人才。这个建议很快被采纳,1959年公司以及几位创始人基金会投资25万美元开始办学,在德州建立Graduate Research Center,1965年这座学校加入The University of Texas System,成为了UTD(德州州立达拉斯分校)。最开始学校仅招收研究生,到1990年开始招收本科生,并迅速成为全美知名研究型大学。这些优质的教育资源不仅培养未来工程师,对TI在职员工培训同样带来帮助,例如TI内部关于AI人工智能、计算机科学和微电子三个方向的培训课程就由来自大学教授教授课程。最后,TI开始建立健全的专利价值评估体系,从给公司直接经济贡献、培养发展杰出人才、影响外部有利于TI的决策三个角度评价专利的价值,给予相关员工激励。实际上,到1980年代,TI专利授权费收入已经开始抵消公司研发费用(1980年代下半叶达到20亿美元)。长线的布局,独特的地理位置,TI取得了独家的人才资源,支持了公司持续创新发展。
利润分享、加强沟通、塑造正确价值观。
早在1942年,TI就建立了利润分享计划,当年公司营收120万美元,拿出12.8万美元作为股东和员工的利润分享,激励员工,此后这个制度一直延续下来。基于技术公司优势,TI很早1979年代就在内部推行局域网,上线官网发布信息,以及内部推行类似
即时通讯、email
等通讯工具,降低内部沟通门槛,加速员工沟通效率。最后,TI在多年的生意过程中,逐步沉淀三条核心价值观:
1.诚实、尊重人的价值;2.创新,不断学习和创造,大胆行动;3.承诺,敢于担责,敢于求胜。
其中第一条尤其看重,比如TI内部有一条职业底线就是不能和竞争对手谈价格(涉嫌操纵市场),否则直接开除。

后记之芯片企业的阴阳:定制和通用
2005年后的TI——巩固模拟芯片之王的地位,丧失移动芯片之王的地位。先说手机芯片这事,前文说过TI在诺基亚智能机时代行业地位,就等于高通当下在智能机时代的地位,OMAP芯片市占率超过50%。然而,3G时代到来,高通骁龙系列芯片同时提供基带Modem和芯片处理器两大功能,而当时TI已经退出了基带芯片业务(价格战激烈,不赚钱),考虑到当时类似英伟达、Intel都在进军基带芯片市场(通过并购),TI没有加入战斗,失去了一条大腿(基带芯片),OMAP系列黯然退场。这个用《创新者窘境》的价值网络理论可以解释,高毛利价值网络会阻碍企业进入低毛利市场(价格战必然导致低毛利)。然而,TI在自己的主阵地仍然持续在精进,2005年至今,虽然公司营收增长不明显,但利润率持续提升(净利润率从2005年左右10-20%,提升到当下35%左右),说明公司在持续进行资产再组合,不断寻找自身更有优势的领域,提升企业的效率。2021年,TI在全球模拟芯片行业市占率达到19%,接近第二和第三的总和,公司核心客户所处赛道包括工业和汽车,都是高利润的赛道。
2021年TI的营收结构、行业分布
芯片公司的阴和阳。对Intel和Texas Instruments,两家公司布局半导体行业时间点类似,同样都给产业发展做出了杰出的贡献,属于行业奠基者的角色,但后来两者却建立了迥然不同的商业模式:Intel聚焦通用型芯片,核心是通过产品、营销、合作(Win-tel联盟)等建立了自己生态,X86系列成为PC处理器行业标准,在1980年代行业爆发后迅速崛起,甚至可以基于一个刚性的需求(比如CPU)整合一系列功能(比如显卡),将份额拓展到其他市场,典型的空间的朋友,趋势的朋友。然而,随着移动互联网到来,功耗而不是性能重要性提升,ARM逐步替代了Intel的地位。可见,通用型产品公司核心是要建立行业标准(天时地利人和),但遇到大的技术浪潮,容易被颠覆。
反观TI,其在通用型产品领域例如CPU也做出了尝试,但其公司在石油勘探、国防军工的基因导致其总是尝试失败,不得不逐步转向定制化场景——以产品和客户为中心,不断拓展定制化使用场景和产品。这种模式在初期和通用模式相比,简直费力不讨好,没有规模效应,且需要根据行业趋势不断调整自己产品线,重新定义自己的重心(比如DSP业务现在就已经不是TI重要营收来源,当然其能力肯定是内化到模拟芯片内部了)。然而,长时间来看,模拟芯片反而是个相对变化更慢的赛道(其核心不是性能,而是可靠性等其他因素,不遵循摩尔定律)。而且TI通过不断积累产品Portfolio,产品体系极度分散(TI目前产品组合有10万种产品),最终反而做成了时间的朋友。你想颠覆Intel?等技术变革,需要时机。你想颠覆TI?你需要一个个产品、一个个领域攻关,何其难。
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