tify;"> Texas Instruments,,簡稱TI,,可能是江湖中一直都會(huì)有的傳說,。
根據(jù)IC Insights 2019年領(lǐng)先半導(dǎo)體公司的排名,,2019年,,前10大模擬IC供應(yīng)商合計(jì)占552億美元模擬集成電路市場的62%,,即342億美元,,比2018年的60%提高了兩個(gè)百分點(diǎn)。
數(shù)據(jù)來源:IC insights
收購National Semiconductor后,,TI一直就把持著模擬IC龍頭的位置了,。從市場份額和模擬IC的賽道特征來看,TI這個(gè)老大可能還要當(dāng)很久——要做大哥很多年啊,。
因此不論從哪個(gè)角度看,,了解TI,對(duì)于一個(gè)經(jīng)常要和IC產(chǎn)業(yè)打交道的人而言,,是必要的,。
因此我決定,做一些研究,,拋磚引玉,。
01
入手
研究TI的資料其實(shí)很多了,也有很多的報(bào)告和文章可以找得到,。通過很多的科普,我們知道TI最早是做“地球”生意的——最早公司叫Geophysical Service Incorporated,;也知道TI是一個(gè)“oh that calculator company”,,作為一個(gè)優(yōu)秀的“消費(fèi)電子”公司,在美國中小學(xué)生群中力壓APPLE,,其圖像計(jì)算器真的算是居家旅行必備物品,。不僅僅是在美利堅(jiān),上世紀(jì)火爆全中國的半導(dǎo)體收音機(jī),國人習(xí)慣簡稱其為半導(dǎo)體,,也是TI在基爾比搞出集成電路后,,打造出的爆款消費(fèi)電子產(chǎn)品。
TI-nspire CAS
圖片來源:網(wǎng)絡(luò)
除此以外,,其產(chǎn)品中的“雙D組合”——DSP & DLP也是獨(dú)步天下,,威名遠(yuǎn)揚(yáng)。
如果真的要把TI的產(chǎn)品說全,,怕是幾年都說不完,,這個(gè)公司基本上就是給人增添選擇的“麻煩”。產(chǎn)品實(shí)在是太多了……
所以,,要選擇一個(gè)研究的起點(diǎn)來入手時(shí),,我選擇了“A76”——“A76”其實(shí)是一個(gè)代號(hào),它代表了TI的一個(gè)擁有637名成員的專利族群,。選擇它來做入手,,因?yàn)樵赥I龐大的專利體系中,這個(gè)家族的成員數(shù)量算是非??壳?,既有點(diǎn)古老,又比較年輕,。
至于為什么叫A76嘛……
我隨機(jī)取的,,只是方便區(qū)別。入手而已嘛,,輕松一點(diǎn)啦,。
02
A76家族
這個(gè)家族的核心是集成電路的Test,包括了測試架構(gòu),,測試協(xié)議,,測試方法,測試電路,,測試設(shè)備,,測試標(biāo)準(zhǔn),測試中的通信控制,,測試數(shù)據(jù)處理等等,,覆蓋面非常完整。
首先從幾個(gè)宏觀的方面來一覽其風(fēng)采——
?。?)IPC
A76專利族相關(guān)的IPC標(biāo)簽,,大類上都在G01,G06,,G11,,H01,,H03,H04這幾類中,。這其中G01R是涉及到最多的領(lǐng)域,,從638個(gè)專利家族成員的IPC標(biāo)簽統(tǒng)計(jì),數(shù)量相關(guān)的TOP10中9個(gè)來自于G01R31(如果擴(kuò)展到TOP24,,G01R31占據(jù)23個(gè)席位):
數(shù)據(jù)來源:滴水石開
G01R是測試電變量和測試磁變量相關(guān)的分類,,G01R31則主要是電性能相關(guān)的測試領(lǐng)域,因此從這也可以看出A76這個(gè)專利族主要就是圍繞著電性能測試來布局的,。
從全球企業(yè)在G01R31上的布局來看,,TOP20的公司如下圖所示(前10中有6家都是日本公司,第一位的是現(xiàn)在的半導(dǎo)體測試設(shè)備龍頭愛德萬,,中國國家電網(wǎng)排在第2),,TI在第13位。
數(shù)據(jù)來源:patbase
而在TI總共2600個(gè)和G01R31相關(guān)的專利中,,A76這個(gè)專利族就貢獻(xiàn)了637個(gè)名額,。
另外一個(gè)比較重要的IPC類是G06F11,主要是和錯(cuò)誤檢測,,校正,,監(jiān)控相關(guān)。這也是測試中非常重要的部分,。
?。?)專利時(shí)間分布
從現(xiàn)有的相關(guān)資料來看,A76專利族中,,最早申請(qǐng)的專利為US5001713A,,于1989-2-8申請(qǐng),1991-3-19獲得授權(quán),。而最新的家族成員為US2020174068A1,,于2020-2-3申請(qǐng),2020-6-4獲得授權(quán),。
整體的專利申請(qǐng)時(shí)間分布如下圖所示:
數(shù)據(jù)來源:滴水石開
從專利申請(qǐng)和布局的時(shí)間來看,,1991,1993,,2001,,2005,2010-2015,,這幾個(gè)時(shí)間段是階段性的高峰,。整體上進(jìn)入21世紀(jì)后,TI在A76專利族的布局速度大幅增加,,當(dāng)年專利申請(qǐng)數(shù)據(jù)在2011年達(dá)到高峰,。
(3)專利的地區(qū)布局
從專利布局的地區(qū)來看,,美國是最核心的區(qū)域,,637個(gè)專利成員中,543個(gè)在美國申請(qǐng),。美國之外數(shù)歐洲和日本較多,,具體的數(shù)據(jù)如下表所示:
數(shù)據(jù)來源:滴水石開
從布局的專利分地區(qū)來看(美國區(qū)域在后續(xù)的分析中展開):
A76在歐洲的布局重點(diǎn)偏向于IC的測試架構(gòu)和測試方法(1990/1991/1993/199
7),接口(相關(guān)的協(xié)議,,JTAG,,2005-2007)
A76在日本的布局和歐洲類似,重點(diǎn)也是偏向于IC的測試架構(gòu)和測試方法(1990/
1991/1993/2001),,接口和總線(相關(guān)的協(xié)議,,JTAG,1997/1999/2008/2012)
A76在德國的布局和歐洲1990/1991/1993/1997一致
A76在韓國的布局主要在1990/1991/1997,,所有在韓國專利都是和測試架構(gòu)和測試方法相關(guān)
A76在世界范圍(WO)的布局則集中在2005-2007,,主要是和端口,接口(JTAG)和通訊協(xié)議相關(guān)
A76在中國的布局就兩個(gè)對(duì)JTAG接口的優(yōu)化方面的專利
從以上可以看出,,A76的主要成員還是在美國,,美國之外基本就是在1990-1997(主要是測試架構(gòu)和測試方法相關(guān))和2005-2008(主要是接口協(xié)議通信相關(guān))這兩個(gè)時(shí)間段有所布局。
從宏觀上整體過覽了一遍A76后,,我們再來從微觀層面品一品,。
(1)關(guān)鍵詞
在637個(gè)專利家族成員的title中,,有幾個(gè)詞是大量出現(xiàn)的,,它們是“JTAG,signaling interface(信令接口),,TAP,,TMS,scan(掃描),,state machine(狀態(tài)機(jī)),,ieee 1149.1 test(ieee 1149.1測試),test access port(測試訪問端口)”,。
從他們出現(xiàn)的次數(shù)來看:
數(shù)據(jù)來源:滴水石開
JTAG是由 Joint Test Action Group來命名(也是該組織名的縮寫),,是用于驗(yàn)證設(shè)計(jì)并在制造后測試印刷電路板的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)在1990年被IEEE編入標(biāo)準(zhǔn)1149.1-1990,。JTAG指定使用專用的調(diào)試端口來實(shí)現(xiàn)串行通信接口,,以實(shí)現(xiàn)低能耗的訪問,而無需直接從外部訪問系統(tǒng)地址和數(shù)據(jù)總線,。該接口連接到片上測試訪問端口(TAP),,該端口實(shí)施有狀態(tài)協(xié)議來訪問一組測試寄存器,,這些測試寄存器提供了芯片邏輯級(jí)別和各個(gè)部分的設(shè)備功能。
好吧,,從上面的描述來看,,我們可以看出,其實(shí)所有的關(guān)鍵詞,,都和JTAG有關(guān),。因此了解JTAG是有價(jià)值的。這里提供一條JTAG的維基百科:
https://en.wikipedia.org/wiki/JTAG
在1980年代,,使用球柵陣列和類似安裝技術(shù)的多層電路板和集成電路(IC)成為標(biāo)準(zhǔn),,并且在探針不可用的IC之間建立了連接。電路板中的大多數(shù)制造和現(xiàn)場故障是由于板上的焊點(diǎn)不良,,板連接之間的缺陷或從IC焊盤到引腳引線框的鍵合和鍵合線所致,。JTAG作為一個(gè)組織就在這樣的背景中,于1985年由幾家主要的電子制造商為了制訂一種PCB和芯片測試標(biāo)準(zhǔn)而成立,,旨在提供從一個(gè)IC焊盤到另一個(gè)IC焊盤的引腳排列圖,,以便可以發(fā)現(xiàn)這些故障。這幾家電子制造商中的其中一家,,叫Texas Instruments(其它還有IBM,、AT&T、Philips等),。
而JTAG接口是添加到芯片的特殊接口,。根據(jù)JTAG的版本,添加了兩個(gè),,四個(gè)或五個(gè)引腳,。設(shè)計(jì)了四針和五針接口,這樣,,如果滿足特定條件,,板上的多個(gè)芯片就可以將它們的JTAG線以Daisy-chained的方式鏈接在一起。
Daisy-chained JTAG (IEEE 1149.1)圖
資料來源:wiki
“標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口有4條線:TMS,、TCK,、TDI、TDO,分別為模式選擇,、時(shí)鐘,、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出線。相關(guān)JTAG引腳的定義為:TCK為測試時(shí)鐘輸入,,由仿真器給到芯片,;TDI為測試數(shù)據(jù)輸入,數(shù)據(jù)通過TDI引腳由仿真器給到芯片;TDO為測試數(shù)據(jù)輸出,,數(shù)據(jù)通過TDO引腳從JTAG接口輸出給仿真器,;TMS為測試模式選擇,TMS用來設(shè)置JTAG接口處于某種特定的測試模式,;TRST為測試復(fù)位,,輸入引腳,,低電平有效,。TI公司的14-Pin JTAG接口(見下圖)在標(biāo)準(zhǔn)的JTAG基礎(chǔ)上添加了一些TI公司私有的引腳:PD(Vcc)、TCK_Ret,、EMU0以及EMU1,。他們的功能分別是:檢測目標(biāo)板是否接好、TCK時(shí)鐘返回,、仿真模式選擇,。”
?。ㄙY料來源:CSDN博主「aoxiang_ywj」的原創(chuàng)文章,,原文鏈接:https://blog.csdn.net/baidu_37973494/java/article/details/97394852)
因此,看起來A76家族實(shí)際上是TI圍繞著JTAG的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)和話語權(quán)而重點(diǎn)布局的專利大族,,考慮到這層意義,,在TI的專利體系中,其地位很可能是顯赫的,。
?。?) 核心專利
從專利申請(qǐng)的次數(shù)(考慮時(shí)間和區(qū)域)和專利引用和被引用的情況,我們篩選出以下幾個(gè)在這個(gè)專利大族中可能是核心專利的候選成員:
數(shù)據(jù)來源:滴水石開
以上四個(gè)專利中,,有兩點(diǎn)很重要:
US5001713A是A76家族的第一號(hào)成員,,但是它的小家專利系列已經(jīng)全部到期了
四個(gè)專利都出自一個(gè)人之手,這個(gè)人叫Lee D. Whetsel
對(duì)這四個(gè)核心專利的分析,,就在下文 展開吧~
# 1,、大神
上一篇文章的最后,我們篩選出TIPF-76(上篇文章中我們用A76來代指這個(gè)專利的家族,,后面我們統(tǒng)一的命名的規(guī)則,,讓其更加有意義)中我們認(rèn)為最核心的4個(gè)專利:
數(shù)據(jù)來源:滴水研究
然后我們發(fā)現(xiàn)了這四個(gè)專利的發(fā)明人都是Lee D. Whetsel。如果從在TI的專利體系中來看,,除了這四個(gè)專利外,,Whetsel先生還有1473個(gè)專利——在我們總共覆蓋的TI的79474中其占比約1.8%——是TI專利的發(fā)明人中最高產(chǎn)的一個(gè)。從1987年6月開始到2020年2月,,三十三年的跨度中,,老爺子持續(xù)地在釋放能量,并且是越來越高產(chǎn),。
數(shù)據(jù)來源:滴水研究
從IPC來看,,主要還是在G01R31領(lǐng)域(電性能相關(guān)的測試),,圍繞著這個(gè)領(lǐng)域充分的耕耘和布局。而從專利族的分布來看,,TIPF-76(JTAG)依然是其涉及最多的專利族和技術(shù)簇,。TIPF-1482(通過掃描分配器PSD和收集器PSC對(duì)測試信號(hào)進(jìn)行輸入和輸出,以從對(duì)IC進(jìn)行測試)也是涉及較多的一個(gè)技術(shù)簇,。其1477個(gè)專利基本上都是圍繞著IC測試來展開的,。
這給我?guī)砹艘韵碌囊恍└形颍?/p>
工程師的重要性,尤其是牛逼的工程師
專注并持續(xù)積累成為一個(gè)領(lǐng)域的頂級(jí)專家,,是很難得的素質(zhì),,這個(gè)可能也是一個(gè)技術(shù)人才或工程師最質(zhì)樸但最優(yōu)秀的素質(zhì)
留住這些頂級(jí)人才,他能夠給企業(yè)建立或帶來深度的沉淀和持續(xù)的領(lǐng)先
我試圖去google關(guān)于這位大神更多的信息,,未果,。
# 2、核心專利族
在解碼TI(一)中,,我們首先定位了TIPF-76這個(gè)專利家族,,而從后續(xù)更多的數(shù)據(jù)整理和技術(shù)指標(biāo)來看,包括在TI專利族群中擁有接近31年的最長跨度(從該族群第一個(gè)專利申請(qǐng)日到其最新的一個(gè)專利的申請(qǐng)日之間的時(shí)間計(jì)算),,全球多地區(qū)的申請(qǐng)次數(shù)等,,它確實(shí)很可能是TI專利族中最核心的一個(gè)技術(shù)簇——這反映了IC測試在IC領(lǐng)域中的核心地位,也說明了我們大體上的方向和思路很可能是有效的,。根據(jù)這些指標(biāo),,我們又篩選出來一些核心專利族群:
數(shù)據(jù)來源:滴水研究
注:這里申請(qǐng)次數(shù)求和并不直接體現(xiàn)該專利族群的總申請(qǐng)次數(shù),只是在我們采用一個(gè)統(tǒng)一的計(jì)算方式來體現(xiàn)專利族群的申請(qǐng)情況的相對(duì)多寡,。
接下來我們對(duì)其中其他的幾個(gè)比較有意思的專利族做些整理和分析:
TIPF-660
這個(gè)專利族在2003年的7月30-31日,,兩天內(nèi)完成全部布局……當(dāng)然,如果我們的數(shù)據(jù)源沒有錯(cuò)的話,,它確實(shí)就是這樣,。它包括了28個(gè)Simple Family(來自于EPO的解釋:All documents having exactly the same priority or combination of priorities belong to one patent family.)和105個(gè)專利。
其主要的結(jié)構(gòu)列表如下:
數(shù)據(jù)來源:滴水研究
從上表中可以大概的看出,,TIPF-660主要是和處理器的指令和運(yùn)算相關(guān)的專利族,。從專利的申請(qǐng)地來看,只在美國和歐洲做了布局,。
TIPF-5532
這個(gè)專利族可以說是小而彪悍,,總共12個(gè)applications,18個(gè)publications,,然而只有一個(gè)主角,,就是空間光調(diào)制器和方法(Spatial light modulator and method),最早從1984年開始布局申請(qǐng)。其最核心的4個(gè)專利都有著爆棚的被引量(有很多也是TI自己其他的專利引用),。
數(shù)據(jù)來源:滴水研究
這個(gè)應(yīng)該就是TI在DLP上的基礎(chǔ)專利,,不過在2005年到期了。其Claim也是盡可能地覆蓋了多種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),,包括“以分層結(jié)構(gòu)形成的多個(gè)像素”,,“所述分層結(jié)構(gòu),包括襯底,,在所述襯底上的隔離層,,在所述隔離層上的第一反射層,在所述第一層上的第二反射層以及電尋址電路”等方面,。這些都給予了TI在DLP上強(qiáng)大的護(hù)城河,,即便專利到期后,保護(hù)期內(nèi)的20年間TI在DLP上的持續(xù)積累也讓其繼續(xù)擴(kuò)大領(lǐng)跑優(yōu)勢,,獨(dú)步天下。
TIPF-12360
這個(gè)“古老”的專利族里,,我們欣喜地看到一個(gè)熟悉的名字——JACK KILBY,。這可以說是集成電路的起始專利族,最早于1959年2月6日申請(qǐng)(閃耀著榮光的US3138743A,,見下圖),。這也是TI申請(qǐng)了最多次的核心專利族群。
數(shù)據(jù)來源:US3138743A附圖
59個(gè)專利成員中,,48個(gè)屬于同一個(gè)simple family,,都是圍繞著“微型集成半導(dǎo)體電路”的設(shè)計(jì),工藝,,器件和制作方法來展開,。集成電路對(duì)于這個(gè)世界的推動(dòng)意義無需多言,這也奠定了TI在電子產(chǎn)業(yè)中江湖地位,。
TIPF-1318
這也是TI一個(gè)持續(xù)布局,,時(shí)間跨度較長的專利族群,從1987年到2003年,。從內(nèi)容和領(lǐng)域上看,,它是TI在處理器的架構(gòu),仿真和測試上所布局的一個(gè)比較重要的專利族群,。
其主要的結(jié)構(gòu)列表如下:
數(shù)據(jù)來源:滴水研究
其中27407784和46250021是這個(gè)專利族群中比較重要的兩個(gè)simple family,。前者主要是和運(yùn)算相關(guān),后者主要是和狀態(tài)位和條件指令相關(guān),。這些也都是處理器中非常核心的部分,。
# 3、最近TI在布局的領(lǐng)域
首先我們整理了以下從2016年以來TI新出現(xiàn)的專利族群,基于專利族的專利數(shù)量,,申請(qǐng)次數(shù)和被引用情況,,從中選擇了我們認(rèn)為比較有意思的一些:
數(shù)據(jù)來源:滴水研究
注*:是一個(gè)simple family,也是inpadoc family
同樣的,,我們選擇其中的幾個(gè)來進(jìn)行簡單分析:
70159007
這個(gè)專利族是TI在2019年10月布局的一個(gè)專利族,。主要是以“多”為主題,多核,,多處理器,,多存儲(chǔ)庫,多端點(diǎn),,多級(jí)等,。
數(shù)據(jù)來源:US2020117600A1的專利附圖
其主要的結(jié)構(gòu)列表如下:
數(shù)據(jù)來源:滴水研究
“多”之間的相互融合和異構(gòu),面對(duì)越來越復(fù)雜的應(yīng)用場景和更高的性能要求,,這種融合可能是一個(gè)趨勢,,隨之而來的系統(tǒng)復(fù)雜性和相互協(xié)調(diào)中的問題,也是需要更具智慧的解決方法,。
TIPF-159
這是和DC-DC相關(guān)的一個(gè)專利族群,,主要是將反激式轉(zhuǎn)換器用于執(zhí)行DC-DC轉(zhuǎn)換,以便通過隔離輸入和輸出的變壓器來驅(qū)動(dòng)輸出負(fù)載,。
輸入整流器電路可用于AC-DC應(yīng)用,。初級(jí)側(cè)開關(guān)打開以磁化變壓器的初級(jí)繞組,并且當(dāng)初級(jí)側(cè)開關(guān)關(guān)閉時(shí),,功率將傳輸?shù)酱渭?jí)電路,。二極管可以與次級(jí)繞組連接,以允許電流流向負(fù)載,。次級(jí)側(cè)開關(guān)可用作同步整流器,,以提供優(yōu)于無源整流反激式轉(zhuǎn)換器的效率優(yōu)勢。
數(shù)據(jù)來源:US10008947B2的專利附圖
TIPF-103
這個(gè)專利族群主要是和自動(dòng)駕駛相關(guān),,主題就是“使用預(yù)定的視點(diǎn)查找表的環(huán)繞視圖的三維渲染”,。
其方法主要是,從對(duì)應(yīng)的多個(gè)相機(jī)接收特定時(shí)間的多個(gè)圖像幀,??梢赃x擇與預(yù)定的第一虛擬視點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的視點(diǎn)變形圖,視點(diǎn)變形圖針對(duì)顯示屏中的每個(gè)輸出像素位置定義了多個(gè)圖像幀中的源像素位置,,形成視點(diǎn)彎曲圖,,并存儲(chǔ)以供以后使用。通過根據(jù)視點(diǎn)彎曲圖從多個(gè)圖像幀中選擇輸出圖像的每個(gè)像素的像素?cái)?shù)據(jù),,來為顯示屏合成輸出圖像,。然后將合成圖像顯示在顯示屏上,。
數(shù)據(jù)來源:US10523865B2的專利附圖
然后我們來看看有哪些之前的專利族(2016年以前就存在的)現(xiàn)在依然保持著活力的:
數(shù)據(jù)來源:滴水研究
啊,老而彌堅(jiān)的TIPF-76又在C位,,預(yù)計(jì)還將持續(xù)地?cái)U(kuò)大和鞏固TI第一專利族群的地位,。TIPF-1884主要是圍繞著“低功耗的邏輯電路掃描測試”相關(guān)領(lǐng)域持續(xù)布局,IPC領(lǐng)域和TIPF-76非常重合,,可能也可以算是TIPF-76的僚機(jī)和編隊(duì)群中的一員,。
TIPF-69則是和處理器相關(guān),包括其制造方法,,操作方法,,以及相關(guān)的結(jié)構(gòu)和通訊。其主要的結(jié)構(gòu)列表如下:
數(shù)據(jù)來源:滴水研究
TIPF-260包括了59個(gè)simple family——可能是結(jié)構(gòu)最松散的一個(gè)專利族群,,包含內(nèi)容很多,,但主要都是和software debug相關(guān)(IPC為G06F11或G06F12),TI也一直在強(qiáng)化和積累其在軟件調(diào)試上的方法庫和技術(shù)優(yōu)勢,。
TIPF-136主要是和鎖相環(huán),,振蕩器和數(shù)字調(diào)制器相關(guān)的專利族,這些也是TI在信號(hào)鏈方面的技術(shù)基礎(chǔ),,不斷地加強(qiáng)和布局也是可以預(yù)見的,。
TIPF-2054就只包括了一個(gè)simple family,主要是圍繞著“非易失性邏輯陣列”展開,,和存儲(chǔ)器相關(guān)。
從上面的分析來看,,多核多結(jié)構(gòu)融合,,新型電源管理和自動(dòng)駕駛是TI近年來在布局的領(lǐng)域,而在IC測試,,處理器,,軟件調(diào)試,信號(hào)鏈等傳統(tǒng)強(qiáng)勢的地盤上,,TI依然還是持續(xù)不斷地加碼和布局,。
# 4、結(jié)語
從以上的分析中,,一方面我們可以粗略地感受到TI對(duì)其核心領(lǐng)域的專利布局和脈絡(luò),,最近在做的哪些事情,這些也和TI的產(chǎn)品矩陣和業(yè)務(wù)重心相呼應(yīng),。同時(shí)也給予我們對(duì)于去理解一個(gè)IC公司的核心競爭力提供一些視角上的幫助——當(dāng)然這個(gè)視角肯定是不完善的,,但可以通過后續(xù)更加深度的分析,比如再增加對(duì)其他的IC巨頭的解析,,綜合對(duì)比,,來不斷補(bǔ)充修繕,。
從專利方面對(duì)TI的分析就進(jìn)行到這里了。這個(gè)過程中我們也碰到了很多的問題,,也在過程中不斷地嘗試和豐富自有的數(shù)據(jù)庫和分析算法,。雖然還是很粗糙,也需要朋友們更多的意見指導(dǎo),,但正如很多其他的事情一樣,,把步子邁起來,可能是最關(guān)鍵的,。
在以后的文章里,,我們再從其他的方面,來對(duì)TI進(jìn)行解讀,。