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

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

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

　　我們將在兩期中對TI的技術和產品做詳細的介紹，本期將報道TI的工藝、寬帶、接口以及嵌入式處理器產品，下期重點介紹模擬、多媒體處理器、電源管理、數字電視等方面的內容。在文章中，不僅會談到TI自身的技術和產品，也同時會涉及到TI的高層對技術發展方向以及應用的觀點，為中國的電子行業人士在確定研發方向時提供參考。

　　工藝技術和制造能力：保持技術性的基石

　　TI擁有兩個基本的工藝分支：一個是先進的CMOS集成技術，它發展的驅動力量來自對空間、密度、成本、應用等方面的需求，這些因素要求在CMOS工藝平臺上集成模擬、RF等制造能力。另一個分支是混合信號高電壓技術。在這點上，TI借鑒了很多原有的CMOS技術，利用先進的CMOS平臺作為開發混合信號工藝的基礎。

　　TI的制造戰略是在自己的晶圓廠進行CMOS技術的研發和制造，并將部分工藝交給中國臺灣或大陸地區的代工廠。通過這種戰略，在半導體市場出現上升和跌落時，TI可以很快平衡自身和外包的產能，并做出調整。TI目前在美國擁有3個晶圓廠，分別是DMOS5、DMOS6和KFAB；此外，另一個300mm晶圓廠RFAB也正在建設之中。

　　位于Dallas的RFAB是TI投資30億美元、采用300mm晶圓、65nm CMOS工藝技術的制造廠，目前廠房建設已接近尾聲，并將在2006年12月開始投入運營。RFAB的設計產能為3.5萬片晶圓/月，而同時令TI員工感到驕傲的是：它是全球一家通過了LEED認證的制造廠，表明其在環境保護、節約能源等方面做出的杰出貢獻。

　　2000年建成的DMOS6制造廠的設計產能為2.5萬片。按照該工廠的發展計劃，至2006年，90和130nm器件的產量將各占50%。在產品良品率方面，從TI提供的曲線分析，其在130nm時大約需要18個月來達到一個平緩的良品率；但在90nm時，這個時間縮短到約9個月。其成熟的250nm HPA07工藝的良品率更是達到了99%。

　　“2005年是90nm產品的增長年，我們在第3季度的產品數目達到了35個，”TI半導體技術開發副總裁Venu Menon表示，“65nm芯片工藝已經通過了驗證，將在2006年初投入量產。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勢。在65nm產品系列中，不僅采用了39nm寬的晶體管，針對高端應用，還有32nm寬度的器件。”

　　Menon總結了65nm以及今后更小節點所帶來的挑戰：1. 對解析度增進技術(RET)的依賴將越來越大；2. 如何在降低漏電的同時提高性能是一個極大的挑戰。為了提高性能，TI目前考慮了兩種方法。一種是通過應力設計來提高遷移率。另一個則是選用新材料，例如高K介質或是金屬柵；3. 采用超低K介電值的銅互連技術，同時，要保證機械上的可靠性。

　　小區網關：寬帶應用的未來

　　寬帶技術起步于10年以前，近年來一直在加速發展。據統計，2005年中期，全球寬帶網線數超過1.76億。這是一個全球化的現象，不僅發生在美國，還發生在亞洲和歐洲，其中亞洲的發展令人矚目。值得關注的是，數額巨大的全球手機用戶也使DSL、線纜、或是光纖具備了更廣闊的發展空間。

　　美國目前是寬帶使用率的國家，中國、日本和韓國的發展也非常快。“我認為，很可能明年中國就會超過美國成為寬帶大國。另兩個高速發展的國家分別是日本和韓國，這兩個國家的DSL已經飽和，正在迅速向光纖基礎架構轉移，它們是目前世界上寬帶業務發展快的國家。”TI DSP系統小區網關及嵌入式系統市場經理Kurt Eckles分析到。

　　“前不久我參加了在上海舉行的一個寬帶會議，在會議上，一名做主題演講的發言人表示：中國對寬帶的需求是對等連接(peer-peer)，而不是用戶對服務器(client-server)。”Eckles說。這種寬帶環境可以實現各種不同設備間的對等互連，傳輸數據、音頻和視頻，從而將各種業務連接起來。TI看到了出現在IP互連領域的機會，并關注于將各種獨立的技術集成在SoC上。

　　從技術的發展趨勢上分析，在未來的5年內，寬帶和基于IP的網絡將是小區網關的主流，并由今天的不具備操作性的連接發展到建立在寬帶和IP基礎上的全面、可靠的互連。TI在小區網關應用的發展策略是由純數據向集成式小區網關演變，即由傳統的純數據業務擴展到包括數據、WLAN和語音在內的集成化業務。以其DSL方案來看，已經增加了眾多功能：一方面，不再只是輸出數據，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面向小區網關應用的主要芯片之一，包括數據、語音、WLAN與視頻的多種組合功能。TI認為該領域IC的發展將體現在實現隨處可見的寬帶互連。“TI的下一代產品會支持全球的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，“我們會集中于在芯片中添加多媒體的傳輸能力，這是網關設備的一個推動力量。今后家庭內的設備，不僅要求聯網，還需要擁有更多的服務。”TI也計劃在2006年推出VDSL產品。

　　IP語音和IP視頻：基于IP的熱點應用

　　今天，VoIP技術已經基本成熟，VoIP應用也逐漸出現在全球各地，各種應用設備開始呈現上升趨勢。VoIP已經不局限于“打電話”，它更關注于如何提高通信效果和開發新的應用，其中包括集成有Video over IP功能的手機等。目前，全球大概有1.6億VoIP用戶。

　　“2005年是TI的VoIP年，因為在全球范圍內，我們開始完成從VoIP試驗向VoIP技術實施的重大轉移，”TI分組語音與視頻業務部客戶端解決方案執行總監Fred Zimmerman表示，“今后，VoIP將與寬帶技術進一步融合。在2005年，有線運營商進行了一個重大的改變，在以往只傳輸數據的有線調制解調器上增加了VoIP功能；此外，VoIP正出現在很多非傳統應用領域中，例如以PC為中心的應用。前不久，AOL和Google就分別宣稱將支持VoIP服務。”

　　VoIP雖然現在還停留在語音通信，但是未來的應用領域，將包括視頻、IPTV等先進功能。可以肯定，視頻將成為一個熱點應用。“Video over IP系統是一個很復雜的技術，我們目前在這項技術上取得了重大的進步。前不久， TI推出了專門針對Video over IP的達芬奇平臺，”Zimmerman說到，“對這個技術而言，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發展的關鍵。”

　　有關Video over IP的技術在解決方案和功能兩方面都在不斷創新。除了在芯片上整合越來越多的功能外，另一個趨勢就是將多種技術整合在一個平臺中，以支持音頻、視頻、無線、寬帶等應用。此外，隨著視頻編碼技術的進步，H.264較H.263和MPEG4相比更具優勢，也將成為Video over IP中的主流技術。

　　UWB：實現高速數據的移動傳輸

　　UWB只是一段頻譜資源，而非具體的專門技術。目前，美國對UWB已經進行了相關規定，即在3.1到10.6GHz頻段為允許可使用的UWB設備分配了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優勢明顯。UWB的功率值為-41.3dBm/MHz，這個特性使UWB非常適合短距離高速傳輸應用，它允許工程師在開發產品的時候，實現高傳輸速率和極低的功耗。目前，UWB被設計成一種不僅與現有技術共存，而且還要與將來出現的技術共存的資源。

　　盡管現在行業內已經存在了數種無線技術，UWB應運于融合趨勢而生。以手機為例，現在的手機中存儲了太多的數據，這些數據存儲在SIM和SD卡中，利用UWB技術，無需將存儲卡取出就可以進行高速的無線數據傳輸，而現有的其它無線技術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0.5至1Gbps傳輸速率的器件，而且具備低成本、低功耗的優勢。

　　TI認為，今后在消費類產品中實現高速數據的移動傳輸是值得關注的重點，應用包括從相機到PC、相機到打印機、筆記本電腦到打印機等之間的傳輸。

　　事實上，驅動該技術取得進展的方法，就是開發一項開放標準。該標準應該由多個公司共同開發，而不是僅由單獨一家公司開發。此外，IEEE等組織在這里所起的作用也相當重要。這里值得一提的是TI參與的WiMedia UWB平臺，目前上百個公司參與了該平臺的開發，而且有10－30家公司已經有能力開發該平臺的物理層(也就是MB-OFDM)和MAC層。該平臺具有的特點包括：，它使用了CMOS技術，降低了成本；第二，該技術很容易迅速軟件化，因而可以適應不同國家地區的要求；第三，與藍牙技術不同，WiMedia UWB中的任何部分離開網絡，都不會造成網絡的癱瘓；第四，它可以用來開發WUSB(無線USB)、無線1394、下一代藍牙產品、以及無線IP等。當在該平臺上同時開發不同應用的時候，無需擔心它們彼此會發生沖突，因為各種應用本身會自動進行檢測。

　　UWB規范的制定可能在2006年中期全部完成。相信新規范的相繼出臺，將促進UWB在全球的發展。

　　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，我們同時提供橫向和縱向服務。在橫向方面，我們為數以千計的客戶提供產品，包括許多中小型企業，并且對他們進行培訓；在縱向方面，我們為客戶提供包括手機、寬頻、數碼相機、汽車等設計的優化解決方案。”TI特殊應用產品(ASP)事業部副總裁Mike Hames表示。嵌入式控制是TI特殊應用產品的4個基本業務之一。

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

　　MSP430系列產品的主要特點是功耗極低，一個紐扣電池就能提供產品10年所需的功耗。在TI的一次現場演示中，三個蘋果瓣就可以讓該芯片完成測量溫度的工作，現場測得的電壓約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個月內推出50個新的MSP430系列產品，新器件會有更少的引腳、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內核，主要的應用領域集中在車載電子和通用應用中；C2000系列同時具備了MCU的靈活性和DSP的高性能，完成諸如馬達控制和數字電源的控制。