在2005年剛剛度過了75周年創(chuàng)新慶典，創(chuàng)建于1941年的德州儀器公司(TI)走過了快速的發(fā)展歷程，由地震學(xué)、國防領(lǐng)域、半導(dǎo)體一路走來，并在2000年將自身定位為一家致力于DSP與模擬產(chǎn)品的公司。

　　2005年12月初我在位于美國Dallas的TI總部進(jìn)行了為期3天的訪問，基本上全面接觸了該公司的產(chǎn)品線和技術(shù)，并與TI的CEO、副總裁、副總裁在內(nèi)的諸多技術(shù)和管理高層進(jìn)行了面對(duì)面的交流。

　　作為全球排名第三位的半導(dǎo)體公司，“我們的核心技術(shù)及產(chǎn)品策略是DSP和高性能模擬電路，主攻的市場(chǎng)是通信和娛樂類應(yīng)用。”TI的總裁Richard Templeton這樣定義了TI的使命。從TI主要產(chǎn)品線的發(fā)展思路來看，都圍繞著這兩個(gè)核心展開。其中，通用DSP在性能和功能上仍在繼續(xù)發(fā)展，同時(shí)，DSP也從通用擴(kuò)展到集成到面向于垂直應(yīng)用領(lǐng)域的器件中。

　　我們將在兩期中對(duì)TI的技術(shù)和產(chǎn)品做詳細(xì)的介紹，本期將報(bào)道TI的工藝、寬帶、接口以及嵌入式處理器產(chǎn)品，下期重點(diǎn)介紹模擬、多媒體處理器、電源管理、數(shù)字電視等方面的內(nèi)容。在文章中，不僅會(huì)談到TI自身的技術(shù)和產(chǎn)品，也同時(shí)會(huì)涉及到TI的高層對(duì)技術(shù)發(fā)展方向以及應(yīng)用的觀點(diǎn)，為中國的電子行業(yè)人士在確定研發(fā)方向時(shí)提供參考。

　　工藝技術(shù)和制造能力：保持技術(shù)性的基石

　　TI擁有兩個(gè)基本的工藝分支：一個(gè)是先進(jìn)的CMOS集成技術(shù)，它發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力量來自對(duì)空間、密度、成本、應(yīng)用等方面的需求，這些因素要求在CMOS工藝平臺(tái)上集成模擬、RF等制造能力。另一個(gè)分支是混合信號(hào)高電壓技術(shù)。在這點(diǎn)上，TI借鑒了很多原有的CMOS技術(shù)，利用先進(jìn)的CMOS平臺(tái)作為開發(fā)混合信號(hào)工藝的基礎(chǔ)。

　　TI的制造戰(zhàn)略是在自己的晶圓廠進(jìn)行CMOS技術(shù)的研發(fā)和制造，并將部分工藝交給中國臺(tái)灣或大陸地區(qū)的代工廠。通過這種戰(zhàn)略，在半導(dǎo)體市場(chǎng)出現(xiàn)上升和跌落時(shí)，TI可以很快平衡自身和外包的產(chǎn)能，并做出調(diào)整。TI目前在美國擁有3個(gè)晶圓廠，分別是DMOS5、DMOS6和KFAB；此外，另一個(gè)300mm晶圓廠RFAB也正在建設(shè)之中。

　　位于Dallas的RFAB是TI投資30億美元、采用300mm晶圓、65nm CMOS工藝技術(shù)的制造廠，目前廠房建設(shè)已接近尾聲，并將在2006年12月開始投入運(yùn)營。RFAB的設(shè)計(jì)產(chǎn)能為3.5萬片晶圓/月，而同時(shí)令TI員工感到驕傲的是：它是全球一家通過了LEED認(rèn)證的制造廠，表明其在環(huán)境保護(hù)、節(jié)約能源等方面做出的杰出貢獻(xiàn)。

　　2000年建成的DMOS6制造廠的設(shè)計(jì)產(chǎn)能為2.5萬片。按照該工廠的發(fā)展計(jì)劃，至2006年，90和130nm器件的產(chǎn)量將各占50%。在產(chǎn)品良品率方面，從TI提供的曲線分析，其在130nm時(shí)大約需要18個(gè)月來達(dá)到一個(gè)平緩的良品率；但在90nm時(shí)，這個(gè)時(shí)間縮短到約9個(gè)月。其成熟的250nm HPA07工藝的良品率更是達(dá)到了99%。

　　“2005年是90nm產(chǎn)品的增長(zhǎng)年，我們?cè)诘?季度的產(chǎn)品數(shù)目達(dá)到了35個(gè)，”TI半導(dǎo)體技術(shù)開發(fā)副總裁Venu Menon表示，“65nm芯片工藝已經(jīng)通過了驗(yàn)證，將在2006年初投入量產(chǎn)。較90nm工藝而言，前者在邏輯密度、減低有源和泄漏功率等方面均具有很多的優(yōu)勢(shì)。在65nm產(chǎn)品系列中，不僅采用了39nm寬的晶體管，針對(duì)高端應(yīng)用，還有32nm寬度的器件。”

　　Menon總結(jié)了65nm以及今后更小節(jié)點(diǎn)所帶來的挑戰(zhàn)：1. 對(duì)解析度增進(jìn)技術(shù)(RET)的依賴將越來越大；2. 如何在降低漏電的同時(shí)提高性能是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)。為了提高性能，TI目前考慮了兩種方法。一種是通過應(yīng)力設(shè)計(jì)來提高遷移率。另一個(gè)則是選用新材料，例如高K介質(zhì)或是金屬柵；3. 采用超低K介電值的銅互連技術(shù)，同時(shí)，要保證機(jī)械上的可靠性。

　　小區(qū)網(wǎng)關(guān)：寬帶應(yīng)用的未來

　　寬帶技術(shù)起步于10年以前，近年來一直在加速發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2005年中期，全球?qū)拵ЬW(wǎng)線數(shù)超過1.76億。這是一個(gè)全球化的現(xiàn)象，不僅發(fā)生在美國，還發(fā)生在亞洲和歐洲，其中亞洲的發(fā)展令人矚目。值得關(guān)注的是，數(shù)額巨大的全球手機(jī)用戶也使DSL、線纜、或是光纖具備了更廣闊的發(fā)展空間。

　　美國目前是寬帶使用率的國家，中國、日本和韓國的發(fā)展也非?？?。“我認(rèn)為，很可能明年中國就會(huì)超過美國成為寬帶大國。另兩個(gè)高速發(fā)展的國家分別是日本和韓國，這兩個(gè)國家的DSL已經(jīng)飽和，正在迅速向光纖基礎(chǔ)架構(gòu)轉(zhuǎn)移，它們是目前世界上寬帶業(yè)務(wù)發(fā)展快的國家。”TI DSP系統(tǒng)小區(qū)網(wǎng)關(guān)及嵌入式系統(tǒng)市場(chǎng)經(jīng)理Kurt Eckles分析到。

　　“前不久我參加了在上海舉行的一個(gè)寬帶會(huì)議，在會(huì)議上，一名做主題演講的發(fā)言人表示：中國對(duì)寬帶的需求是對(duì)等連接(peer-peer)，而不是用戶對(duì)服務(wù)器(client-server)。”Eckles說。這種寬帶環(huán)境可以實(shí)現(xiàn)各種不同設(shè)備間的對(duì)等互連，傳輸數(shù)據(jù)、音頻和視頻，從而將各種業(yè)務(wù)連接起來。TI看到了出現(xiàn)在IP互連領(lǐng)域的機(jī)會(huì)，并關(guān)注于將各種獨(dú)立的技術(shù)集成在SoC上。

　　從技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)上分析，在未來的5年內(nèi)，寬帶和基于IP的網(wǎng)絡(luò)將是小區(qū)網(wǎng)關(guān)的主流，并由今天的不具備操作性的連接發(fā)展到建立在寬帶和IP基礎(chǔ)上的全面、可靠的互連。TI在小區(qū)網(wǎng)關(guān)應(yīng)用的發(fā)展策略是由純數(shù)據(jù)向集成式小區(qū)網(wǎng)關(guān)演變，即由傳統(tǒng)的純數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)擴(kuò)展到包括數(shù)據(jù)、WLAN和語音在內(nèi)的集成化業(yè)務(wù)。以其DSL方案來看，已經(jīng)增加了眾多功能：一方面，不再只是輸出數(shù)據(jù)，還包括了DSL輸入Ethernet輸出等功能；第二方面，加入了無線功能，可以提供無線VoIP服務(wù)等等。這些，都得益于在單芯片上集成了更多的功能。

　　AR7系列是TI面向小區(qū)網(wǎng)關(guān)應(yīng)用的主要芯片之一，包括數(shù)據(jù)、語音、WLAN與視頻的多種組合功能。TI認(rèn)為該領(lǐng)域IC的發(fā)展將體現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)隨處可見的寬帶互連。“TI的下一代產(chǎn)品會(huì)支持全球的DSL解決方案，包括ADSL、ADSL+、ADSL 2和ADSL 2+等，并且支持所有各種不同的物理層部分。”Eckles表示，“我們會(huì)集中于在芯片中添加多媒體的傳輸能力，這是網(wǎng)關(guān)設(shè)備的一個(gè)推動(dòng)力量。今后家庭內(nèi)的設(shè)備，不僅要求聯(lián)網(wǎng)，還需要擁有更多的服務(wù)。”TI也計(jì)劃在2006年推出VDSL產(chǎn)品。

　　IP語音和IP視頻：基于IP的熱點(diǎn)應(yīng)用

　　今天，VoIP技術(shù)已經(jīng)基本成熟，VoIP應(yīng)用也逐漸出現(xiàn)在全球各地，各種應(yīng)用設(shè)備開始呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。VoIP已經(jīng)不局限于“打電話”，它更關(guān)注于如何提高通信效果和開發(fā)新的應(yīng)用，其中包括集成有Video over IP功能的手機(jī)等。目前，全球大概有1.6億VoIP用戶。

　　“2005年是TI的VoIP年，因?yàn)樵谌蚍秶鷥?nèi)，我們開始完成從VoIP試驗(yàn)向VoIP技術(shù)實(shí)施的重大轉(zhuǎn)移，”TI分組語音與視頻業(yè)務(wù)部客戶端解決方案執(zhí)行總監(jiān)Fred Zimmerman表示，“今后，VoIP將與寬帶技術(shù)進(jìn)一步融合。在2005年，有線運(yùn)營商進(jìn)行了一個(gè)重大的改變，在以往只傳輸數(shù)據(jù)的有線調(diào)制解調(diào)器上增加了VoIP功能；此外，VoIP正出現(xiàn)在很多非傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域中，例如以PC為中心的應(yīng)用。前不久，AOL和Google就分別宣稱將支持VoIP服務(wù)。”

　　VoIP雖然現(xiàn)在還停留在語音通信，但是未來的應(yīng)用領(lǐng)域，將包括視頻、IPTV等先進(jìn)功能?？梢钥隙?，視頻將成為一個(gè)熱點(diǎn)應(yīng)用。“Video over IP系統(tǒng)是一個(gè)很復(fù)雜的技術(shù)，我們目前在這項(xiàng)技術(shù)上取得了重大的進(jìn)步。前不久， TI推出了專門針對(duì)Video over IP的達(dá)芬奇平臺(tái)，”Zimmerman說到，“對(duì)這個(gè)技術(shù)而言，我們要做到的就是為用戶提供良好的視頻感受。在這里，屏幕的類型、大小、分辨率等都非常重要。此外，盡可能的降低成本也是視頻IP發(fā)展的關(guān)鍵。”

　　有關(guān)Video over IP的技術(shù)在解決方案和功能兩方面都在不斷創(chuàng)新。除了在芯片上整合越來越多的功能外，另一個(gè)趨勢(shì)就是將多種技術(shù)整合在一個(gè)平臺(tái)中，以支持音頻、視頻、無線、寬帶等應(yīng)用。此外，隨著視頻編碼技術(shù)的進(jìn)步，H.264較H.263和MPEG4相比更具優(yōu)勢(shì)，也將成為Video over IP中的主流技術(shù)。

　　UWB：實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)的移動(dòng)傳輸

　　UWB只是一段頻譜資源，而非具體的專門技術(shù)。目前，美國對(duì)UWB已經(jīng)進(jìn)行了相關(guān)規(guī)定，即在3.1到10.6GHz頻段為允許可使用的UWB設(shè)備分配了7,500MHz頻譜。與大家所熟悉的2.4GHz ISM頻段分配的83.5MHz頻寬以及5G頻段的300MHz可用頻寬相比，UWB優(yōu)勢(shì)明顯。UWB的功率值為-41.3dBm/MHz，這個(gè)特性使UWB非常適合短距離高速傳輸應(yīng)用，它允許工程師在開發(fā)產(chǎn)品的時(shí)候，實(shí)現(xiàn)高傳輸速率和極低的功耗。目前，UWB被設(shè)計(jì)成一種不僅與現(xiàn)有技術(shù)共存，而且還要與將來出現(xiàn)的技術(shù)共存的資源。

　　盡管現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)已經(jīng)存在了數(shù)種無線技術(shù)，UWB應(yīng)運(yùn)于融合趨勢(shì)而生。以手機(jī)為例，現(xiàn)在的手機(jī)中存儲(chǔ)了太多的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在SIM和SD卡中，利用UWB技術(shù)，無需將存儲(chǔ)卡取出就可以進(jìn)行高速的無線數(shù)據(jù)傳輸，而現(xiàn)有的其它無線技術(shù)所提供的速度還不能滿足用戶的要求。TI承諾可以推出高達(dá)0.5至1Gbps傳輸速率的器件，而且具備低成本、低功耗的優(yōu)勢(shì)。

　　TI認(rèn)為，今后在消費(fèi)類產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)的移動(dòng)傳輸是值得關(guān)注的重點(diǎn)，應(yīng)用包括從相機(jī)到PC、相機(jī)到打印機(jī)、筆記本電腦到打印機(jī)等之間的傳輸。

　　事實(shí)上，驅(qū)動(dòng)該技術(shù)取得進(jìn)展的方法，就是開發(fā)一項(xiàng)開放標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該由多個(gè)公司共同開發(fā)，而不是僅由單獨(dú)一家公司開發(fā)。此外，IEEE等組織在這里所起的作用也相當(dāng)重要。這里值得一提的是TI參與的WiMedia UWB平臺(tái)，目前上百個(gè)公司參與了該平臺(tái)的開發(fā)，而且有10－30家公司已經(jīng)有能力開發(fā)該平臺(tái)的物理層(也就是MB-OFDM)和MAC層。該平臺(tái)具有的特點(diǎn)包括：，它使用了CMOS技術(shù)，降低了成本；第二，該技術(shù)很容易迅速軟件化，因而可以適應(yīng)不同國家地區(qū)的要求；第三，與藍(lán)牙技術(shù)不同，WiMedia UWB中的任何部分離開網(wǎng)絡(luò)，都不會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)的癱瘓；第四，它可以用來開發(fā)WUSB(無線USB)、無線1394、下一代藍(lán)牙產(chǎn)品、以及無線IP等。當(dāng)在該平臺(tái)上同時(shí)開發(fā)不同應(yīng)用的時(shí)候，無需擔(dān)心它們彼此會(huì)發(fā)生沖突，因?yàn)楦鞣N應(yīng)用本身會(huì)自動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)。

　　UWB規(guī)范的制定可能在2006年中期全部完成。相信新規(guī)范的相繼出臺(tái)，將促進(jìn)UWB在全球的發(fā)展。

　　嵌入式控制處理器：由極低功耗到DSP+MCU功能集成

　　“TI與眾不同的地方在于，我們同時(shí)提供橫向和縱向服務(wù)。在橫向方面，我們?yōu)閿?shù)以千計(jì)的客戶提供產(chǎn)品，包括許多中小型企業(yè)，并且對(duì)他們進(jìn)行培訓(xùn)；在縱向方面，我們?yōu)榭蛻籼峁┌ㄊ謾C(jī)、寬頻、數(shù)碼相機(jī)、汽車等設(shè)計(jì)的優(yōu)化解決方案。”TI特殊應(yīng)用產(chǎn)品(ASP)事業(yè)部副總裁Mike Hames表示。嵌入式控制是TI特殊應(yīng)用產(chǎn)品的4個(gè)基本業(yè)務(wù)之一。

　　MSP430、TMS470和TMS320C2000是TI嵌入式微控制器系列的主要產(chǎn)品。

　　MSP430系列產(chǎn)品的主要特點(diǎn)是功耗極低，一個(gè)紐扣電池就能提供產(chǎn)品10年所需的功耗。在TI的一次現(xiàn)場(chǎng)演示中，三個(gè)蘋果瓣就可以讓該芯片完成測(cè)量溫度的工作，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的電壓約3V，而工作電流只有大約2.5微安。TI在前不久宣布，將在未來18個(gè)月內(nèi)推出50個(gè)新的MSP430系列產(chǎn)品，新器件會(huì)有更少的引腳、更大的FLASH、更寬的可適溫度范圍以及USB端口，甚至具有嵌入式RF。

　　TMS470則采用了ARM7內(nèi)核，主要的應(yīng)用領(lǐng)域集中在車載電子和通用應(yīng)用中；C2000系列同時(shí)具備了MCU的靈活性和DSP的高性能，完成諸如馬達(dá)控制和數(shù)字電源的控制。