德州仪器发家史：从晶体管到模拟大佬

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半导体产业纵横

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1月25日，德州仪器(TI)公布2021年Q4财务数据，全年的基本财务信息也浮出水面。从2021年全年来看，德州仪器营收为183.44亿美元，此前一年为144.61亿美元，增长27%；净利润为77.69亿美元，此前一年为55.95亿美元，增长39%。

稳扎稳打的“发明家”

德州仪器致力于设计、制造、测试和销售模拟和嵌入式处理芯片，总部位于美国南部德克萨斯州达拉斯。TI成立于1930年，距今已经92年。

德州仪器一直保持着半导体销售前十的名次。在2005年，曾一度上升至前三名。德州仪器主要竞争对手包括Cypress半导体公司、ITDI、三星电子以及Xilinx。

根据2020 Gartner数据报告，德州仪器拥有全球半导体市场2.9%的市场份额，也是模拟市场的第一位，拥有约19%的份额。

发展故事

美国德州仪器由塞瑟尔·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。最初母公司是地球物理业务公司（GSI），用来生产新发明的晶体管。麦克德莫特是GSI最初在1930年时的创办者。麦克德莫特、格林、约翰逊后来在1941年买下公司。

一开始GSI（德州仪器前身）主要业务是为石油工业提供地质探测，但由于石油开采量提升，石油行业出现供大于求的萧条期，到第二次世界大战期间，GSI开始扩大业务为美国陆军和海军生产国防电子产品。

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”。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。

1954年，TI生产出了全球第一个晶体管，后于1958年发明出了全球第一块集成电路。

1996年，TI开始全方位转型，专注于为信号处理市场生产半导体，随后又展开了一系列企业并购、资产剥离大动作。

2005年，TI曾短暂赶超三星，位居全球半导体公司第二，仅次于英特尔。

2011年，据市场研究公司Databeans，德州仪器市场份额超过了排名第二的ST，当时占据了整个模拟市场份额的15.4％。

2012年开始，从德州仪器战略性地退出手机基带处理器领域后，模拟和嵌入式处理成为新的重点业务，德州仪器紧紧抓住汽车电子和工业电子市场，依靠技术创新实现高增长。2012年德州仪器以其16.7%的市场占有率继续稳居首位，营收为66亿美元。

2013年德州仪器的模拟销售额近乎为72亿美元。2014年德州仪器的模拟销售额为81亿美元，占2014年公司总收入的62％，将其模拟市场份额提高到18％。2015年德州仪器在2015年销售额达83亿美元，市场份额也是18％。2016年销售额为85亿美元，与前几年销售额相差无几。

2017年，德州仪器模拟销售额为99亿美元，市场份额为18％。模拟收入占其IC总销售额130亿美元的76％，占其半导体总收入139亿美元的71％，根据IC Insights的估算，德州仪器是最早在300mm晶圆上制造模拟半导体的公司之一。德州仪器声称，与使用200mm晶圆相比，在300mm晶圆上制造模拟IC使其每个未封装的芯片的成本优势降低了40％。2017年，德州仪器模拟收入的大约一半来自使用300mm晶圆制造的设备。

2018年，德州仪器模拟销售额为108亿美元，市场份额为18％。几乎是排名第二的ADI的两倍，是排名第十的瑞萨电子的十倍以上。2018年模拟业务收入占其IC销售额139亿美元的78％，占其半导体总收入149亿美元的72％。

2019年，德州仪器拥有102亿美元的模拟销售额和19％的市场份额，模拟收入占其IC销售额128亿美元的80％，占其半导体总收入137亿美元的75％。如今其在模拟半导体市场龙头地位已然固若金汤，至今无人能撼动。

TI被誉为半导体行业的黄埔军校，包括台积电创始人张忠谋，中芯国际创始人张汝京等业内顶尖人才均出自TI。

科技创新

公司重要转折

一、通过收购/并购，扩大了模拟与嵌入市场

1996-2004年，德州仪器通过出售与并购，布局模拟与嵌入式处理。1996年，TI开始全方位转型，专注于为信号处理市场生产半导体，随后又展开了一系列企业并购、资产剥离。2000年，TI斥资76亿美元收购了模拟芯片厂商Burr-Brown。2005-2011年，第二次出售与并购，布局汽车+工业。

二、退出手机芯片市场

2005年起，德州仪器先后出售LCD、DSL、传感器、手机基带业务，将重心从手机市场转移出来，布局汽车和工业领域。2011年，TI又斥资65亿美元收购美国国家半导体（NS），加强模拟产品线组合，TI有3万种模拟产品，国家半导体有1.2万种。通过收购，德州仪器一举超越了当时在销售额上与之持平的东芝，成为仅次于英特尔和三星电子的半导体公司。

三、选择主攻工业、个人电子、汽车场景

2012年至今，德州仪器聚焦模拟与嵌入式处理，聚焦汽车+工业。自从德州仪器战略性地退出手机基带处理器领域后，模拟和嵌入式处理成为新的重点业务。目前模拟和嵌入式处理业务已占德州仪器公司营业额的85%以上。在继续服务好消费电子产品市场的同时，德州仪器紧紧抓住汽车电子和工业电子市场，依靠技术创新实现高增长，目前汽车与工业的营收占比已经接近半壁江山。

营收数据

模拟器件是德州仪器最大的营收来源，目前约占据70%的份额（2020年75%，2019年71%，2018年68%，2017年66%，2016年63%），且在连年升高，其余两个领域（嵌入式、其他类）占比连年下降，营收规模也相应缩小。

在德州仪器的细分应用场景中，工业最大，其次是个人电子和自动驾驶。这三者加起来占据3/4。

近年来，德州仪器的营收处于小范围波动的状态。2020年，德州仪器营收为143.8亿美元，位列全球半导体营收第7位，毛利为92.69亿美元，毛利率约64%，净利润55.95亿美元，同比增长11.52%。

2018年是德州仪器的营收爆发元年，全年营收157.84亿美元，净利（NET Income）为55.8亿美元，均是过去最高。2018年，TI营收两大主力分别是类比产品部门与嵌入式处理产品部门，在过去2～3年，由于TI旗下拥有两座12寸类比晶圆厂，大幅优化类比产品的成本结构，使得类比产品营收表现在近年相当亮眼。但是嵌入式处理部门自2018年第二季开始，已连续3季出现衰退。

2018年德州仪器的毛利达到惊人的65.1%，按照德州仪器的说法，能够创造这些利润率与他们用其旗下的12英寸晶圆厂生产模拟芯片，降低产品的成本有关。模拟芯片对生产线的更新迭代要求不高，使得他们的成本随着产线折旧的完成，利润率会逐年提升。

2020年全球前十营收半导体厂商。来源：Gartner

模拟器件前十。来源：IC Insights

德州仪器2016-2020年年报

目前，德州仪器主要发展的业务包括模拟和嵌入式处理，其中模拟产品有电源解决方案、信号链产品、高容量产品，嵌入式处理有微控制器，处理器等，除此之外，德州仪器也涉及投影仪DLP产品和专用集成电路。

德州仪器的竞争对手

在DSP领域，TI全球主要竞争对手有：

ADI：美国模拟器件公司ADI，在DSP芯片市场上份额为11%，相继推出了一系列具有自己特点的DSP芯片，其定点DSP芯片有ADSP210*系列ADSP211*系列、ADSP216*系列以及ADSP2171*/2181，浮点DSP芯片有ADSO210*系列等。

英特尔：1979年，英特尔公司推出了Intel292016位“模拟信号处理器”。在前期，德州仪器与英特尔在处理器上进行了漫长的拉锯战，后来德州仪器推出了PC处理器市场。

瑞萨：瑞萨的μPD7720是第一种真正量产、在商业市场上发售的单芯片DSP。尽管受制于粗糙的开发工具，NEC的芯片仍然可提供充足的速度，它用一个双周期MAC实现122ns的周期时间，能够在音频段做一些有用的工作。

Freescale:（原摩托罗拉半导体部门剥离，已被NXP收购）进入DSP行业较晚，但现如今已成占DSP市场份额9%的生产厂家。1986年Motorola推出了定点处理器MC56001，1990年推出了与IEEE浮点格式兼容的浮点DSP芯片MC96002。其DSP芯片可分为定点、浮点和专用三种。

赛灵思: 2005年，Xilinx打造完成了一个DSP战略，即与TI和MathWorks合作，从传统DSP转向基于FPGA的DSP硬件。是业界第一个针对XilinxFPGA的DSP插件。

AMI: 1978年，American Micro-systems公司推出了世界上第一款专门为DSP设计的单芯片IC：12位的S2811。AMI发明了一种真正创新性电路设计，但其芯片实现时采用了一种激进的“V槽”（V groove）MOS技术，而这种技术从未用于量产的商业产品。

目前，TI的三大主力DSP产品系列为C2000系列（主要用于数字控制系统）；C5000（C54x、C55x）系列主要用于低功耗、便携的无线通信终端产品；C6000系列主要用于高性能复杂的通信系统。C500系列中的TMS320C54x系列DSP芯片被广泛应用于通信和个人消费电子领域。

在MCU领域，TI全球竞争对手较多，主要有：瑞萨、ST意法半导体、恩智浦、Microchip、英飞凌、Toshiba、Samsung、Cypress等巨头。

从2015年开始，为争夺市场份额，MCU主要厂商之间发生了数起大规模并购。根据IC Insights 的统计，从收购完成合并后的数据看，NXP、Microchip和Cypress MCU销售额大幅增长，排名也相应上升。未进行大规模收购的MCU厂商则表现平平，只有个位数的增长，比如ST意法半导体和TI，有的出现了大幅下降，比如三星。到2019年，MCU市场上瑞萨、恩智浦两家已合计超过一半份额。

德州仪器的收购故事

收购NS，模拟IC市场一劳永逸

2011年4月，TI宣布与美国国家半导体（NationalSemiconductor）签署最终协议，TI以总额约65亿美元的价格收购。收购之前，虽然TI在全球模拟IC市场仍占据第一，但是份额的提升已显得十分艰难。

由于模拟IC市场的过分分散特性、还因为多年来各家将大笔的设备、厂房投资都砸向了数字IC，导致模拟IC供应商十分松散。即使是全球最大的模拟IC供应商，TI在当时也仅占14%的份额。收购了NS后，TI在通用模拟器件的市场份额迅速提升到17%左右，将对手远远甩在身后。

此外，还解决了TI长期以来的模拟IC“难产”问题。据悉，在收购NS之前，TI的模拟IC就一直处于供货紧缺中，为解决模拟IC供应难题，TI曾一度将数字IC产能外包。

收购Burr-Brown，巩固数据转换器与放大器业务

2000年，TI斥资76亿美元收购了模拟芯片厂商Burr-Brown，巩固了其在数据转换器与放大器领域的优势地位，并形成从电源IC到放大器IC乃至A-D/D-A转换器的广泛产品群。

收购Chipcon，丰富高性能模拟产品

2016年，德州仪器 (TI) 宣布已完成此前宣布的收购 Chipcon 的全部工作，共约2亿美元。Chipcon 是一家致力于低功耗、短距离无线射频 (RF) 收发器设计的领先公司。此次收购将进一步丰富 TI 高性能模拟产品系列，并使 TI 能够为客户实现创新的低功耗无线应用提供业界领先的、符合 ZigBee™ 标准的解决方案及各种专属射频 IC 产品。

收购美光晶圆厂，保障供应链扩大优势

2021年，德州仪器宣布收购美光科技300mm晶圆厂，扩大成本优势与供应链控制。交易完成后，Lehi晶圆厂将成为德州仪器继DMOS6、RFAB1及即将完成的RFAB2之后的第四座12吋晶圆厂。收购完成后，德州仪器将对Lehi晶圆厂进行改造，从而能够通过65nm、45nm制程生产德州仪器模拟芯片与嵌入式处理产品，必要时还可跨入更先进的制程。

收购美光晶圆厂之前，德州仪器在全球已经建设10家晶圆制造厂、7 家组装和测试工厂以及多家凸点和探头工厂。

德州仪器错过的机会

制作技艺不精，与英特尔的竞争中，失去了PC CPU的市场

德州仪器与Intel的正面竞争来自于一个叫CTC的公司的电脑订单，德州仪器和英特尔要为CTC打造单MOS芯片订单提交方案。

老牌半导体公司德州仪器仅用一年的时间就研发出了TMX 1795，抢先于当时还是初创公司的英特尔之前交货。但CTC在验完货后并没有决定采用TMX 1795芯片，原因是由于TMX 1795本身存在大量未使用和浪费的空间，导致性能无法达到要求。

德州仪器TMX1795要比英特尔4004和8008加起来都要大

到1970年，英特尔拿出产品给CTC，早已过了截止日期，最后彻底失去耐心的CTC不仅没有启用英特尔的芯片还放弃了对该芯片的专有权。

后来英特尔将这款芯片命名为8008，并于两年后将其商业化。

就这样德州仪器虽然比英特尔更早地推出8位处理器，但由于TMX 1795自身的局限性无法商用，被英特尔8008抢占了第一的称号。之后英特尔根据8008又推出了8080、8086，不但顺利投入商用而且英特尔从8088开始还获得了IBM订单，再后来携手微软组成Wintel联盟，占领了PC处理器市场。

德州仪器的命运没有英特尔那么幸运，不但再次抢先推出的16位处理器TMS9900因缺乏可兼容的外围芯片和软件而无法推行，后来还彻底放弃了家用电脑市场。

缺乏全套方案，与高通的竞争中失去了移动CPU的市场

在ios和Android系统还没火起来的那个年代，德州仪器就已经手握着大部分手机的处理器。当时红透半片天的诺基亚就是德州仪器处理器的忠实用户，到后来的塞班和meego系统也都是采用德州仪器的处理器。

到Android时代开始，高通开始涉及智能手机处理器，并于2007年推出了第一代骁龙处理器，进入用户视野。

虽然高通逐渐显露头角，但德州仪器仍是性能和效率的代名词，用实力甩掉高通，还拥有着众多追随者，其中华为首批双核智能手机P1采用的就是德州仪器的OMAP系列处理器。

但是德州仪器的处理器仅仅是一个处理器，只有GPU和一些DSP单元，所以手机厂商如果选用德州仪器的芯片，基带还需要另外购买集成。而高通则将芯片和基带进行打包出售，直接集成在一起，虽然手机厂商需要支付给高通专利费，但总比分次购买组装来得简单高效。

高通利用提供保姆级芯片的策略不断笼络市场，2012年9月26日，德州仪器宣布将结束其在智能手机和平板电脑为导向的OMAP芯片业务，转向专注于嵌入式平台。

德州仪器的发展方向

随着全球芯片制造商争先恐后地填补需求和供应之间的缺口，德州仪器也正在提高产能。德州仪器预计2022年第一季营收在45-49亿美元之间，高于分析师预期的43.7亿美元。德州仪器投资者关系主管David Pahl表示，现在德州仪器计划抓住机遇，赋予工业和汽车芯片“额外的战略重要性”。这两个领域分别占该公司年营收的约41%和21%。

德州仪器表示，在汽车市场很容易看到半导体增长，每辆汽车的半导体含量比5年前和10年前要明显要多，这种情况也将继续下去。同时，这两个领域的客户正转向模拟和嵌入式技术，这将推动这些领域芯片需求更快增长。