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德州仪器

德州仪器(英语:Texas Instruments),简称德仪(TI),是一家美国跨国科技公司,总部位于德克萨斯州的达拉斯[4],以开发、制造、销售半导体和计算器技术闻名于世,主要从事数字信号处理与模拟电路方面的研究、制造和销售。它在25个国家有制造、设计或者销售机构。根据2021年IC Insights统计,德州仪器是世界第九大半导体制造商[5];曾经是行动电话的第二大芯片供应商,仅次于高通;同时也是在世界范围内的第一大数字信号处理器(DSP)和模拟半导体元件的制造商[6],其产品还包括计算器、微控制器以及多核处理器。德州仪器居世界半导体公司20强。

德州仪器于1951年建立。它由地球物理业务公司(Geophysical Service Incorporated, GSI)整组而产生。这家公司最初生产地震工业和国防电子的相关设备。TI于1950年代初开始研究晶体管,同时也制造了世界上第一个商用硅晶体管。1954年,TI研发制造了第一台晶体管收音机,1958年,在TI中新研究实验室工作的(Jack Kilby)杰克·基尔比发明了集成电路。1961年,TI为美国空军制造了第一台集成电路电脑。50年代末期,TI开始研究红外线技术,随后TI涉足制造导弹和炸弹的雷达系统,导航和控制系统。世界上第一台便携式计算器由TI于1967年发明。

20世纪70、80年代公司业务集中于家用电子产品,如数字钟表、电子手表、便携式计算器、家用电脑以及各种传感器。1997年公司将其国防业务出售给了雷神公司。2007年,德州仪器被认为是世界上最大的道德企业之一[7]。

德州仪器位于德克萨斯州谢尔曼(Sherman)的新12英寸半导体晶圆厂的设计概念图
德州仪器位于德克萨斯州谢尔曼(Sherman)的新12英寸半导体晶圆厂的设计概念图

2011年收购美国国家半导体(National Semiconductor)之后,TI拥有由约45000种模拟电路产品及客户设计工具组成的投资组合[8],这使TI成为世界上最大模拟电路元器件生产厂商。2011年TI在财富500强中位列第175名。TI旗下业务有两个主要分支:半导体(SC)和教育技术(ET),其中半导体业务创造了公司收益的约96%。

Texas Instruments Incorporated设计、制造并向美国和国际电子设计和制造商销售半导体产品。

该公司分为两个业务部门,即模拟和嵌入式处理。模拟部门提供用于管理各种电压水平的电源产品,包括电池管理解决方案、DC/DC开关稳压器、AC/DC和隔离控制器以及转换器、功率开关、线性稳压器、电压参考和照明产品。

德州仪器(Texas Instruments, 简称TI) 是全球领先的半导体制造商,总部位于美国德克萨斯州达拉斯,成立于1930年。TI主要专注于模拟芯片(Analog ICs)和嵌入式处理器(Embedded Processors),其产品广泛应用于工业、汽车、消费电子、通信、医疗等领域。

传感器业务方面,TI凭借其高性能模拟芯片集成传感解决方案,提供多种类型的传感器及信号处理解决方案,如**毫米波雷达(mmWave)、温度传感器气体传感器、光学传感器、惯性测量单元(IMU)等。

该部门还提供信号链产品,用于感测、调节和测量信号,以便将信息传输或转换以进行进一步的处理和控制,包括放大器、数据转换器、接口产品、电机驱动器、时钟、逻辑和传感产品。

嵌入式处理部门提供用于电子设备的微控制器;用于数学计算的数字信号处理器;以及用于特定计算活动的应用处理器。

该部门提供用于各种市场的产品,包括工业、汽车、个人电子、通信设备、企业系统以及计算器等。

该公司还提供DLP产品,主要用于投影高清图像;计算器;以及特定应用的集成电路

它通过直销和经销商以及公司网站销售其半导体产品。

Texas Instruments Incorporated成立于1930年,总部位于得克萨斯州达拉斯。

历史

德州仪器由塞瑟尔·H·格林、 J·埃里克·约翰逊、尤金·麦克德莫特、帕特里克·E·哈格蒂在1947年创办。最初是其母公司地球物理业务公司(Geophysical Service Incorporated, GSI)用来生产新发明的晶体管的。麦克德莫特是GSI最初在1930年创办时的创办者。麦克德莫特、格林、约翰逊后来在1941年买下了这个公司。1945年11月,帕特里克·哈格蒂被雇佣为实验室和制造部门(Laboratory and Manufacturing (L&M))部门的总经理。1951年L&M部门凭借其国防方面的合同,迅速超越了GSI的地理部门。公司被重新命名为“通用仪器”(General Instrument),同一年,公司又被再度命名为“德州仪器”,也就是它现在的名字。GSI逐渐变成了德州仪器的一个子公司,直到1988年GSI被出售给哈利伯托公司。

半导体

早在1952年,德州仪器就从西部电子公司(Western Electric Co.,AT&T的制造部门)以25,000美元的代价购买了生产晶体管的专利证书。到同年末,德州仪器已经开始制造和销售这些晶体管。公司副总裁帕特里克·哈格蒂颇有远见,意识到了电子技术领域的美好前景。随后,原本在新泽西州的贝尔实验室工作的戈登·K·蒂尔在看了一则纽约时报的广告后加入德州仪器,被哈格蒂任命为研究主任,回到了其故乡德克萨斯州工作。

蒂尔在1953年1月将他在半导体晶体方面的专业知识带到了工作中。哈格蒂让他建立了一支由科学家和工程师组成的团队,使德州仪器保持半导体行业的领先地位。蒂尔的第一个任务是组织公司的中央研究实验室(Central Research Laboratories, CRL)。由于蒂尔的之前职业背景,这个新的部门基于贝尔实验室。

另一名物理化学家,威尔克斯·阿道克斯,在1953年早些时候加入了德州仪器,开始领导一支较小的研究团队,致力于研制生长结晶体管。不久,阿道克斯成为了德州仪器的一名首席研究员[12]。

第一个硅晶体管

1954年1月,塔尼巴恩在贝尔实验室研制出了第一个可以工作的硅半导体[13]。这个工作在1954年春季的固态设备大会上被报道,随后在应用物理学报(Journal of Applied Physics, 26, 686-691(1955))上发表。戈登·蒂尔在1954年2月也独立研制出了第一个商用硅晶体管并在1954年2月14日对它进行了测试。1954年5月10日,在俄亥俄州的代顿举行的无线电工程师学会(Institute of Radio Engineers, IRE)国家航空电子大会上上,蒂尔正式对外界公布了他的成就,宣称“与我的同事们声称的硅晶体管的严峻前景相反,我口袋里恰好就有那么几个。(Contrary to what my colleagues have told you about the bleak prospects for silicon transistors, I happen to have a few of them here in my pocket.)”,并在大会期间发表了一篇题为《近期硅锗材料和设备的发展》(Some Recent Developments in Silicon and Germanium Materials and Devices)的论文[14]。在这一点上,德州仪器成为了当时唯一一个大批量生产硅晶体管的公司。随后在1955年,利用固态杂质扩散的扩散型晶体管被发明。不过,当时硅管的价格比锗管昂贵得多。

第一个集成电路

德州仪器生产的早期逻辑集成电路
德州仪器生产的早期逻辑集成电路
德州仪器生产的早期逻辑集成电路

7400系列晶体管-晶体管逻辑和CMOS器件
7400系列晶体管晶体管逻辑和CMOS器件
7400系列晶体管晶体管逻辑和CMOS器件

工作在中央研究实验室的杰克·基尔比在1958年研制出了世界上第一款集成电路。基尔比早在1958年7月就有了对于集成电路的最初构想,并在1958年10月12日展示了世界上第一个能工作的集成电路[15] 。6个月后,仙童半导体公司的罗伯特·诺伊斯也独立地开发出了具有交互连接的集成电路,也被认为是集成电路的发明人之一[16]。基尔比因此获得了2000年的诺贝尔物理学奖以表彰他在集成电路领域的贡献[17]。诺伊斯在仙童公司研制的芯片是由硅制造的,而基尔比的发明是由锗制造的。2008年,德州仪器建立了一个以“基尔比”命名的实验室,用于研究那些半导体技术创新思维[18]。

标准晶体管-晶体管逻辑

德州仪器的7400系列晶体管晶体管逻辑(TTL芯片在20世纪60年代被开发出来,使计算机逻辑方面的集成电路的使用更加普及。

微处理器

德州仪器在1967年发明了手持计算器(当时价格高达2,500美元)。随后,在1971年研制出了单芯片微型计算机,并在同年的10月4日被授予了单芯片微型计算机的第一个专利证书[19]。

第一个声音合成芯片

1978年,德州仪器介绍了第一款单芯片线性预测编码语音合成器[20]。在1976年,德州仪器即开始了一个存储强度应用方面的研究,很快他们开始聚焦于语音方面的应用。这个研究的结果就是TMC0280型单芯片线性预测编码(Linear predictive coding (LPC))语音合成系统,成为了第一款能够通过电子复制模拟人声的商业产品[11][21]。这个成果在德州仪器多个商用产品中被应用。2001年,德州仪器将它转让给了加利福尼亚州圣克拉拉的Sensory公司。

开创新产业

在发展半导体和微处理器之后,德州仪器遇到了两个关于工程和产品开发方面的有趣的问题。第一,用于创造半导体的化学药品、机械和技术原先都不存在,必须通过自己“发明”他们;第二,早期的市场需求较小,公司必须“发明”这些产品的“用途”以打开销路。例如,其第一款晶体管收音机就是这样发明的。另外一个例子是,20世纪70年代后期开发的安装在墙上、由计算机控制的家用恒温器,很可能由于其价格较为高昂,无人问津。德州仪器在田纳西州约翰逊城设立了一个工业控制部门,为化学和食品工业生产自动进程控制计算机。这个商业非常成功。1991年9月,德州仪器把它卖给了西门子公司,随后转向了军用和政府设施方面。最好的例子就是美国的阿波罗登月计划里的电子设备的制造。

今天的德州仪器

半导体

德州仪器的半导体产品几乎占了其收入的85%(2003年数据)[22]。在包括数字信号处理器、数字模拟转换器、模拟数字转换器、能源管理、模拟集成电路等不同产品领域都占据领先位置。无线通信也是德州仪器的一个焦点,目前全球有大约50%的移动电话都装有德州仪器生产的芯片。同时它也生产针对应用的集成电路以及单片机等。

  • 无线终端商业单元
  • 数字光处理(DLP
  • 单片机
    • MSP430系列:低价、低功耗、用途广泛的嵌入式16位MCU
    • TMS320系列:为实时控制应用进行优化的16/32位MCU家族
      • 16位,整点运算,20至40兆赫
      • C28X:32位,整点或浮点运算,100至150兆赫
  • 数字信号处理器
    • TMS320系列
      • TMS320C2xxx:为控制应用优化的16和32位数字信号处理器
      • TMS320C5xxx:16位整点低功耗处理器,100至300兆赫
      • TMS320C6xxx:高性能数字信号处理器家族,300至1000赫兹
    • 其他型号包括TMS320C33、TMS320C3x、TMS320C4x、TMS320C5x和TMS320C8x,以及为移动设备设计的基于ARM架构的多核处理器OMAP系列,如ARM9、ARM11和Cortex-A8等。

竞争对手

德州仪器一直保持着半导体销售前十的名次。在2005年,它仅次于英特尔三星,排在它之后的是东芝、意法半导体等。德州仪器主要竞争对手包括微型芯片技术公司、Cypress半导体公司、集成设备技术公司、三星电子以及Xilinx公司。

德州仪器在半导体行业有最大的市占率,估计拥有超过370亿美元的可用市场总量。根据最新报道,德州仪器拥有14%的市占率。[23]

TI E2E社区

2008年,德州仪器启动了TI E2E 社区 (页面存档备份,存于互联网档案馆),为全球的电子工程师提供了一个讨论和寻求帮助的平台。

教育技术

德州仪器也因制造计算器著称,TI-30系列是其最受欢迎的早期计算器产品。它也制造生产图形计算器,从最初的TI-81到最受欢迎的TI-83 Plus型号以及最新的TI nspire系列。

行业认知

2007年,德州仪器被《世界贸易杂志》(World Trade Magazine)授予年度最佳全球供应商[24]。

价值观和理念

从2007年到2010年连续四年时间里,德州仪器都被Ethisphere Institute列入“世界上最有道德感的公司”名单,并且是电子行业唯一入选的公司[25][26][27][28]。

并购

  • 1997年,TI以3.95亿美元收购Amati Communications。[29]
  • 1998年,TI收购GO DSP。[30]
  • 1999年,TI以大约5000万美元收购Butterfly VLSI, Ltd.。[31]
  • 1999年,TI以4700万美元收购Telogy Networks。[32]
  • 2000年,TI以76亿美元收购Burr-Brown Corporation。[33]
  • 2009年,TI收购Luminary Micro。[34]
  • 2011年,TI以65亿美元收购National Semiconductor。[35]

TI 传感器产品分类

TI 提供的传感器种类丰富,主要涵盖**环境感知、工业自动化、汽车电子、医疗设备、物联网(IoT)**等应用场景。

1. 毫米波雷达传感器(mmWave Radar Sensors)

TI 是毫米波雷达(mmWave)技术的行业领导者之一,提供60GHz 和 77GHz 毫米波雷达芯片,应用于汽车ADAS(高级驾驶辅助系统)、智能交通、无人机、工业监测等领域。

主要产品

  • IWR 系列(IWR1443、IWR6843):用于工业自动化、智能楼宇、机器人避障。
  • AWR 系列(AWR1642、AWR2944):专为汽车雷达设计,如盲点检测、自动泊车、自适应巡航。

应用场景

  • 车载雷达(防撞、盲区检测、泊车辅助)
  • 机器人导航
  • 智能交通(车流监测、速度检测)

2. 温度传感器(Temperature Sensors)

TI 提供高精度温度传感器,包括:

  • 模拟温度传感器(Analog Temperature Sensors)
  • 数字温度传感器(Digital Temperature Sensors)
  • 热敏电阻(Thermistors)
  • 红外温度传感器(Infrared Temperature Sensors)

主要产品

  • TMP 系列(TMP117、TMP75、TMP102):高精度温度检测,适用于工业、汽车、医疗设备。
  • LMT 系列(LMT70):低功耗高精度温度传感器,适用于可穿戴设备。

应用场景

  • 智能家居(HVAC空调控制)
  • 医疗(体温检测)
  • 电池管理(BMS温度监测)

3. 惯性测量单元(IMU)和加速度计

TI 提供低功耗、高精度的加速度计和惯性测量单元(IMU),适用于运动跟踪、导航、工业自动化等。

主要产品

  • FDC 系列(FDC2214):电容式位移传感器
  • HDC 系列(HDC2080):高精度湿度传感器
  • LDC 系列(LDC1000、LDC1612):电感式传感器

应用场景

  • 机器人姿态检测
  • 可穿戴设备(运动监测)
  • 汽车陀螺仪(稳定控制)

4. 环境传感器(Environmental Sensors)

TI 的环境传感器涵盖:

主要产品

  • HDC 系列(HDC1080、HDC2080):温湿度检测
  • LMP90080:多气体传感器接口

应用场景

  • 智能楼宇(空气质量监测)
  • 农业监控(气象站、温室管理)
  • 可穿戴设备(湿度检测)

5. 光学传感器(Optical Sensors)

TI 提供高性能光学传感器,可用于手势识别、光照感应、自动曝光等应用。

主要产品

  • OPT 系列(OPT3001、OPT8241):光学传感器,适用于自动亮度调节、手势控制。
  • DLP(数字光处理):用于3D扫描、投影仪、光学检测。

应用场景

  • 手机屏幕亮度自动调节
  • 3D 手势识别
  • 工业激光测距

6. 电流和电压传感器(Current & Voltage Sensors)

TI 的电流/电压传感器广泛用于电池管理(BMS)、工业电机控制、智能电网等。

主要产品

  • INA 系列(INA226、INA219):高精度电流检测
  • AMC 系列(AMC1300):隔离式电流传感器

应用场景

  • 电池管理系统(BMS)
  • 电机控制
  • 太阳能和储能系统

TI 传感器的核心优势

  1. 高集成度 & 低功耗:TI 传感器广泛集成了模数转换(ADC)、低功耗 MCU、无线通信模块,特别适用于物联网(IoT)。
  2. 工业级 & 车规级认证:满足 AEC-Q100(车规标准)ISO 26262(功能安全标准),适用于汽车和工业领域。
  3. 先进的毫米波雷达技术:TI 毫米波雷达传感器在汽车 ADAS、工业自动化领域表现卓越。
  4. 广泛行业应用:涵盖工业4.0、汽车电子、智能家居、医疗设备、可穿戴设备等多个市场。

四、TI 传感器的行业应用

行业 应用领域 代表产品
汽车电子 ADAS、车载雷达、电池管理 AWR1642、INA226
工业自动化 机器人导航、机器视觉、智能工厂 IWR1443、OPT3001
智能家居 空气质量检测、手势控制 HDC2080、OPT8241
医疗设备 体温检测、呼吸监测 TMP117、LMT70
可穿戴设备 运动检测、健康监测 FDC1000、LDC1612

参考文献

  1. INVESTOR FAQs. Texas Instruments. [2007-01-29]. (原始内容存档于2007年1月27日).
  2. TI reports Q4 2019 and 2019 financial results and shareholder returns. [22 January 2020]. (原始内容存档于2021-07-01).
  3. Texas Instruments – Annual Report. [10 July 2019]. (原始内容存档于2020-05-01).
  4. “TI Mailing Address (页面存档备份,存于互联网档案馆).” Texas Instruments. Retrieved on June 12, 2009.
  5. 张建中. 研調:台積電蟬聯全球第3大半導體廠 聯發科躍居第10. 中央通讯社. 2021-05-25 [2021-09-22]. (原始内容存档于2021-09-28).
  6. Databeans.net 互联网档案馆的存档,存档日期2013-01-16.. Databeans.net. Retrieved on April 19, 2012.
  7. Texas Instruments among 2011 ‘World’s Most Ethical Companies’. [2013-04-18]. (原始内容存档于2021-10-08).
  8. Texas Instruments Closes $6.5B Acquisition Of National Semiconductor. [September 23, 2011]. (原始内容存档于2021-04-18).
  9. The Corporation and Innovation, Haggerty, Patrick, Strategic Management Journal, Vol. 2, 97-118 (1981)
  10. Hendricks, C.A.; Kelbaugh, R. Implementing Six Sigma at GE. The Journal of Quality and Participation. 1998, 21 (4): 48–53 [2011-01-26]. (原始内容存档于2009-05-01).
  11. TI web site history page (页面存档备份,存于互联网档案馆),(c. 2008), (HTML), Texas Instruments, accessed September 6, 2008.
  12. “A tribute to J. Erik Jonsson” : bio from Texas Instruments (PDF). [2011-01-26]. (原始内容存档 (PDF)于2006-11-09).
  13. IEEE Spectrum. 2004年5月: 48.
  14. Spectrum 互联网档案馆的存档,存档日期2008-04-09.
  15. The Chip that Jack Built (页面存档备份,存于互联网档案馆), (c. 2008), (HTML), Texas Instruments, accessed May 29, 2008.
  16. Robert Noyce (页面存档备份,存于互联网档案馆), (n.d.), (online), IEEE Global History Network, accessed July 8, 2008.
  17. Nobel Web AB, (October 10, 2000),The Nobel Prize in Physics 2000 (页面存档备份,存于互联网档案馆), Retrieved on May 29, 2008
  18. Kilby Labs Announcement. [2011-01-26]. (原始内容存档于2008-09-17).
  19. “U.S. Patent 3,757,306, Computing Systems CPU (页面存档备份,存于互联网档案馆), Awarded September 4, 1973
  20. Texas Instruments Speech – Integrated Circuits. Datamath Calculator Museum. [2008-09-07]. (原始内容存档于2008-05-10).
  21. “Smithsonian Speech Synthesis History Project” 互联网档案馆的存档,存档日期2008-11-21., accessed September 7, 2008
  22. 关于德州仪器 (TI) 公司. 德州仪器官方网站. 2011-01-27 [2011-01-27]. (原始内容存档于2011-08-06) (中文(中国大陆)).
  23. Analog Market to Grow 17%. Electronic, Design, Strategy News. March 28, 2006 [2008-07-04]. (原始内容存档于2007年9月27日).
  24. “Manufacturer of the Year”, World Trade, Vol. 20., No. 5, May 2007, p. 20.
  25. 2007 World’s most ethical companies – Ethisphere Institute. (原始内容存档于2011-02-27).
  26. 2008 World’s most ethical companies – Ethisphere Institute. (原始内容存档于2011-01-27).
  27. 2009 World’s most ethical companies – Ethisphere Institute. (原始内容存档于2011-01-28).
  28. 2010 World’s most ethical companies – Ethisphere Institute. (原始内容存档于2011-01-24).
  29. Texas Instruments to acquire Amati Communications for 29.9 times revenue. Weekly Corporate Growth Report. 1997
  30. Texas Instruments Inc acquires GO DSP Corp. [2020-10-10]. (原始内容存档于2012-02-20).
  31. Jeff. TI to Acquire Butterfly VLSI, Ltd. 1999 [2011-01-26]. (原始内容存档于2012-10-08).
  32. Dorsch, Jeff. TI to Acquire Telogy for $457M. Electronic News. 1999. (原始内容存档于2012-07-17).
  33. Texas Instruments to Acquire Burr-Brown. [2011-01-26]. (原始内容存档于2012-02-20).
  34. TI Acquires Luminary Micro. [2011-01-26]. (原始内容存档于2011-07-14).
  35. Texas Instruments to Acquire National Semiconductor. [2011-04-05]. (原始内容存档于2011-06-02).

 

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