中国半导体产业的思考—随笔之《芯片战争——亮剑！国运之战》
芯片战争18—德州仪器，钢铁巨人第一次进入半导体
（黎明之前，1950-1959年）
GSI公司四位创始人McDermott、Peacock、Jonsson、Green；1951年更名为德州仪器（TI），PatrickHaggerty带领钢铁巨人第一次进入半导体工业领域。全球第一台拉晶机。蒂尔离开贝尔来到德州。
正文：
第二章 黎明之前
第四节：德州仪器，钢铁巨人第一次进入半导体
戈登.K.蒂尔，今天的绝大多数人，即使是从事或者毕业于半导体专业的人，对于这一名字都显得非常之陌生。但是，对于“单晶体”这一名词，相信绝大多数人反而是耳熟能详。仅仅凭借于第一次提出半导体“单晶体”这一伟大设想以及第一个成功拉出半导体“锗”单晶之贡献，戈登.K.蒂尔就将自己的名字镌刻于全球半导体“硅周期”之历史的星空中。
1950年，贝尔实验室的科学家戈登.K.蒂尔带领着实验室的技术员里特尔（J.Little）和ErnestBuehler研制出全球第一台拉晶机，这台设备最初采用的是大型卷帘门的驱动装置和感应线圈等零部件简易生产制成的。
借助这台简易寒酸的设备，贝尔实验室第一次成功的拉出了锗单晶体。随后，戈登.K.蒂儿和里特尔再一次对拉晶机进行了二次技术改造，并成功利用改造后的设备再一次的成功的拉出了PN结晶体管，以及NPN结晶体管。
图：贝尔实验室成功研制的拉晶机
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旋即，贝尔实验室火急火燎的对这台非常简陋的设备申请了专利，专利号是2631356。
JohnLittle（琼.里特尔），1948年加入贝尔实验室设备开发部门，成为了一名机械工程师。
里特尔和化学家戈登.K 蒂尔（Gordon Teal）合作建造最初的晶体生长装置，蒂尔和他的同事利用该晶体生长装置从熔化的元素中提取锗的单晶体。而这种晶体对20世纪50年代早期得半导体晶体管的成功研发至关重要。
1951年，拉晶机的成功研制，很快，贝尔实验室，第一次成功生长出了硅单晶；但是所得到的硅单晶纯度比较低，伴随有许多杂质。制作高纯度的硅单晶在当时是非常困难的，因为硅的熔点是1410度，这造成了硅溶液很容易从坩埚中吸收杂质，从而影响纯度。
拉晶机的成功研制，不仅在技术上解决了单晶体的生产和制造，也使得PN结型晶体管更加具有商业化的适用性。可以说，结型晶体管，这是固态电子商业化的标志。
尽管有着神奇的“魔力”，点接触晶体管还是有着明显的缺点。那就是，每一个晶体管的电特性都各自具有不同，如果晶体管这项发明要成为一个合格的商业化实体，就必须消除令人恼火不堪的质量一致性问题。
虽然威廉.肖克利（William Shockley）是贝尔半导体项目的负责人，但是没有获得分享“点接触晶体管”的专利，他立即着手开发一个改进版本，这就是结型晶体管。
结型晶体管是一个用锗制成的圆柱形插头，锗被化学杂质浸渍或掺杂，使其能够带电荷。它是一种电子三明治：上下部分，集电极和发射极，被掺杂了一种含有过量正离子的元素，而中间部分，即基极，被掺杂了一种含电子元素。
需要说明的是肖克利发明的另外两个常用名称是正-负-正或PNP晶体管和双极晶体管；NPN品种的晶体管是后来制造的。
图：结型晶体管
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在电路板的中央，结型晶体管是一种泥状物质。如上图所示，左边的电线连接到发射器上并接地；右边的电线连接到基座和收集器上。晶体管的实际尺寸：50英寸高。
这项发明非常成功，这种结型晶体管不仅比它的前代产品更稳定可靠，而且制造起来也更容易、更便宜。贝尔实验室免费授权给其他制造商，并逐渐取代了真空管。
到1952年，美国军方每周购买约5000个晶体管（并为其支付额外的处理费用），1953年，作为助听器放大器，半导体晶体管的第一个商业化应用出现了。
具体内容可以参考随笔前文所述，我们继续为您讲述德州仪器。
1952年，戈登.K.蒂儿（曾经和肖克利、帕斯开始共同发明了NPN结型晶体管的牛人，具体请见随笔前文）离开了贝尔实验室，回到了自己的家乡德克萨斯，并加入了一家准备转型进入半导体产业领域的小公司——德州仪器。
戈登.K.蒂儿负责的第一项工作就是“尽可能的提高晶体管的温度稳定度”的问题，当时的德州仪器为了进一步提高美国军方所用的晶体管的温度稳定性费劲了心思，进行了各种尝试，但是效果始终并不理想。
戈登.K.蒂儿到来之后，上任伊始，他就全面修改和调整了德州仪器原有的技术方案和体系，决定采用“硅”取代“锗”作为晶体管的材料并以此为研究之重点方向。
因为“锗”的能隙比较小（0.66电子伏特），在容易发热的功率器件中，这容易导致不稳定性，温度的升高就容易产生了更多的载流子，从而导致更大的电流，并进而进一步提升温度，又导致更多的载流子，形成“反向循环”，这个现象叫做“热漂移”，这一致命之问题严重考验了军用锗晶体管的性能指标。
而“硅”的能隙就比较大，为1.12电子伏特，采用“硅”可以很好的抑制热漂移问题，而对于高纯度硅的杂质问题的解决方法，德州仪器采取的方式是，对硅进行化学纯化技术的研究和提高，这就是戈登.K.蒂儿为德州仪器开出的“药方”。
1953年10月1号，这一天，德州仪器和一家叫做Intercontinental Rubber的公司进行了合并，然后并成功在美国纽约证券交所上市。
随后，有钱又有人的德州仪器公司开始进行资本扩张，陆陆续续收购了Engineering Supply公司和Houston Technical实验室等小公司。
再随后，德州仪器公司在德克萨斯州的达拉斯建立了一个小小的半导体实验室，这是德州仪器历史上第一个半导体实验室。
美国半导体产业四大派系之“德仪系”的龙头——德州仪器公司，钢铁巨人第一次进入到半导体产业。
今天的人们很难想象，犹如“钢铁巨人”一般的德州仪器，最初只是一家从事地球物理勘探的小公司，原名叫做“地球物理服务公司”。最早公司成立于上世纪30年代，主要业务是从事全球地球物理勘探服务，说白了就是石油勘探的。
在第二次世界大战期间，公司开始为美国军方部门提供一种可以在空中进行测量的磁场仪。
图：德州仪器的前身为一家石油勘探公司
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1930年，美国新泽西州，Geophysical Service（GS）公司成立，这是美国第一家从事研究地球物理勘探反射地震验测法的专业公司。
德州仪器的前身是GSI公司，而GSI公司源自于GS公司，由约翰.卡彻尔（John Karcher）和尤金.麦克德莫特（Eugene McDermott）创立于1930年。
当时正值美国经济大萧条，失业人数一度高达800万人，但两位创始人却在此时决定辞去他们在阿美拉达石油公司的职位，义无反顾的创办了GS（Geophysical Service，地理物理服务）。GS是一家研究地球物理的勘探公司，主要业务通过勘测地震反射为石油公司寻找石油和天然气等地底资源。
不是所有的人都有勇气离开舒适的温水区，应该说，约翰.卡彻尔和尤金.麦克德莫特两位创始人从创立之初开始就将个人的“血勇之气”注入到了钢铁巨人的血液之中。
1938年12月，美国特拉华州，GeophysicalService（GS）公司创立一家子公司—Geophysical Service Inc（GSI）。
由于技术硬、水平高，GS公司的业务发展很快就驶入了快车道。家大业大之后，胆子也就肥了，GS公司开始有了自己的小心思，瞒着客户也偷偷的做起了石油开采的生意。不过这很快就引起了那些委托GS寻找石油的公司的极度不满，“格lao子的给钱你去找石油，你自己本身又做石油开采，lao子怎么知道你拿着我的钱找到石油后，会不会留着自己开采去了，当我们是冤大头呀？！”
为了平息客户的质疑，1938年底，总裁卡彻尔决定将公司拆分，在特拉华州成立了一家全资子公司，由副总裁麦克德莫特负责，子公司沿用GS的名称，仍旧从事石油勘探服务，这就是GSI公司，今天德州仪器公司的前身。
1939年1月，母公司GeophysicalService（GS）公司更名为Coronado公司。
GS公司成立了GSI子公司后，还耍了个小聪明，将母公司则更名为科罗拉多（Coronado）公司，由卡彻尔负责，专职从事石油开采。
然而，这种名分实不分的小伎俩怎能糊弄得住那些石油大鳄们，“真是给脸.不要脸”，他们纷纷撕毁与GS和GSI签订的委托合同，一时间公司损失惨重，频临破产边缘。总裁卡彻尔是一位地质学家，当前纷繁复杂的商业困境让他伤透了脑筋，后来，他干脆想了一个最简单的办法来解决这一切问题，一刀切，那就是把公司作价500万美金卖给了印第安纳美孚石油公司。
1941年，Geophysical Service（GS）公司原来的创始人Eugene McDermott联合GSI公司的三名员工H.Bates Peacock、J.ErikJonsson、CecilH.Green共同收购了特拉华州的GSI公司。
作为新老板，印第安纳美孚石油公司是一个不错的老板，他认为子公司GSI的管理层有权自行决定是加入新的大家庭或者是独立出去。
于是，1941年底，麦克德莫特及其它三名GSI员工抓住了这个创业的机会，以30万美金的价格买下了GSI公司，从而实现了管理层MBO。
图：德州仪器四位创始人
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麦克德莫特他们刚买下GSI公司后，正当四个小伙伴为自己成为公司老板、赢取白富美、即将走上人生巅峰而欢呼的时候，日本偷袭了珍珠港，太平洋战争就爆发了。最要命的是GSI公司的业务大部分都分布在海外，战争一爆发，员工全部被迫撤回国内，石油勘探业务陷于停顿，收入几乎是断崖式下跌，几近为零。
这一下，四个小伙伴们傻了眼。
不过战争同时也为他们带来了新的机遇，GSI的工厂被军方征用了，开始为军队生产机载雷达系统等侦测设备。
由此，GSI公司逐步转型为一家电子设备生产商。再后来，GSI公司才正式更名为今天的德州仪器（Texas Instruments，简称TI），更加进一步展现了公司坚定转型的勇气和信心。
客观而言，从1942年开始，GS公司凭借潜水艇的探测设备开始第一次进入国防电子领域，而这些技术则是基于原来它为石油工业开发的地质探测技术。勘测地底下石油和探测海底下的潜水艇，理论上而言，技术上的原理似乎是说的通的。
严格意义而言，这也是GS公司第一个进入军工电子领域。
图：GS公司的潜水艇探测设备的电子工厂
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二战结束后，当时的GSI公司管理层，在品尝了电子技术的魅力之后，萌生了进入电子真空管市场的想法，但是这一市场当时主要被美国东部地区的通用GE、雷神、美国无线电RCA等“军工八大家”所垄断，要进入这一市场，可以想象，困难是非常之大。
但是，随着1950年朝鲜战争的爆发后，这时候，美国贝尔实验室又决定放开晶体管技术专利的授权，公司的管理层抓住了这个千载难逢的机遇，正式下定决心全面进入新兴的半导体产业领域，由此，花费了2.5万美金获得了贝尔实验室下属西方电气公司的晶体管技术专利授权。
图：1951年12月GSI公司更名为“德克萨斯仪器（Texas Instruments Incorporated，TI）公司”
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同时，为了表明公司转型的决心和信心，在1951年12月，GSI公司更名为“德克萨斯仪器（TexasInstruments Incorporated，TI）公司”。
这一时期，新生的德州仪器公司管理层的主要负责人叫做Patrick Haggerty。
Patrick Haggerty，德州仪器公司在半导体集成电路领域的奠基人，他成功的改造了德州仪器，后来，他担任了公司的总裁和董事长，他还提拔了一个中国人—张忠谋先生担任副总裁，成为了公司的第三号人物。
“很喜欢自己在德州仪器的经历”，数十年后的张忠谋如此形容自己在德州仪器的时光，“不过，实际上我更喜欢的是头23年。。。”
这头23年，也正是Patrick Haggerty掌管德州仪器的期间，在这一时期，Patrick Haggerty为年轻的钢铁巨人建立和培养了“创新”、“诚信”和“客户第一”的企业文化并一直影响着钢铁巨人的企业文化精神。后来，这一企业文化精神也被张忠谋先生移植到了全球半导体代工之王——台积电。
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