Нефть, калькуляторы и чипы. История Texas Instruments

В мире полупроводников, как правило, на слуху такие компании, как TSMC, Intel или Samsung. Texas Instruments (TI) в этот список попадает реже или не попадает вовсе. Между тем история компании началась с нефтеразведки, продолжилась созданием одной из первых интегральных схем, а затем привела ее к выпуску одного из первых массовых электронных калькуляторов.

После неудачной попытки закрепиться на рынке домашних компьютеров Texas Instruments в итоге сосредоточилась на компонентах, о которых конечный пользователь зачастую даже не знает. Сегодня около 95% выручки TI приходится на аналоговые и встроенные чипы, а промышленность, автомобильный рынок и дата-центры обеспечивают около 75% продаж. О том, как геофизическая компания превратилась в одного из ключевых производителей «невидимой» электроники, содержащейся почти в каждом устройстве, — в материале «Коммерсантъ.Технологии».

История Texas Instruments началась в 1930 году, когда геофизики Джон Кларенс Карчер и Юджин Макдермотт создали в Далласе Geophysical Service Inc. (GSI). Компания должна была коммерциализировать новую для того времени технологию отражательной сейсморазведки: по отражению звуковых волн от подземных слоев специалисты могли определять строение недр и искать нефтяные месторождения.

К концу 1930-х Geophysical Service уже совмещала геофизические услуги с разработкой оборудования для нефтяной отрасли и начала приобретать доли в нефтяных месторождениях. Но конфликт интересов вынудил разделить бизнес, и нефтедобывающий бизнес в 1938 году выделили в отдельную структуру, а Geophysical Service сосредоточилась на геофизической разведке. В январе 1939 года головная компания получила название Coronado Corporation, а GSI стала ее дочерней структурой.

В 1941 году GSI выкупили ее руководители и сотрудники — Юджин Макдермотт, Дж. Эрик Джонссон, Сесил Грин и Х. Бейтс Пикок. Вскоре США вступили во Вторую мировую войну, и компания была вынуждена перейти с гражданского рынка к выполнению оборонных заказов. Джонссон использовал свои связи с ВМС США, чтобы получить для компании первый контракт на оборудование для обнаружения подводных лодок. В 1942 году последовали новые заказы от ВМС и армейского корпуса связи на электронную аппаратуру.

В 1945 году в GSI пришел Патрик Хэггерти — бывший военно-морской офицер и специалист по закупкам ВМС США. Он возглавил лабораторно-производственное подразделение, а военную электронику выделил в отдельное направление бизнеса. Производство аппаратуры стало расти быстрее геофизического направления, а сама компания постепенно из подрядчика нефтяной отрасли превращалась в производителя электронного оборудования.

В 1951 году лабораторно-производственное подразделение GSI было переименовано в Texas Instruments и выделено в отдельную структуру, тогда как геофизический бизнес остался в дочерней Geophysical Service. Дж. Эрик Джонссон возглавил новую компанию, а Хэггерти стал ее исполнительным вице-президентом. В 1952 году Хэггерти пригласил из Bell Labs физика Гордона Тила, который занялся полупроводниковыми технологиями, а уже в 1954 году TI начала коммерческое производство кремниевых транзисторов.

Переход компании в электронное направление оказался успешным: если в 1946 году продажи компании составляли около $3 млн, то уже к 1956 году достигли примерно $45 млн, следует из справочника Texas State Historical Association. К середине 1950-х TI уже была одним из крупнейших производителей транзисторов, а компания постепенно оставляла первоначальную специализацию в прошлом.

В 1958 году инженер Texas Instruments Джек Килби решил проверить идею, что транзисторы, конденсаторы и резисторы можно изготовить из одного куска полупроводникового материала, вместо того чтобы соединять десятки отдельных деталей проводами, писал журнал национального музея американской истории Smithsonian. В этом же году первый работающий прототип был готов.

Устройство Килби было далеко от привычной сегодня микросхемы: на небольшом кусочке германия он разместил транзистор, конденсатор и эквиваленты трех резисторов. Господин Килби представил три разновидности схем — триггер (базовое электронное устройство, способное хранить один разряд двоичной информации), мультивибратор (электронное устройство, генерирующее электрические импульсы) и генератор с фазовым сдвигом (простой генератор низких частот). Последний экземпляр сегодня хранится в коллекции Национального музея американской истории Smithsonian.

До этого сложные электронные устройства собирались из отдельных компонентов, а каждый новый элемент требовал собственных соединений. Чем сложнее становилась система, тем больше становилось соединений — инженеры называли это «тиранией числа компонентов», отмечал сайт Нобелевской премии. Интегральная схема позволяла изготавливать элементы одновременно и автоматизировать их соединение, что в перспективе открывало путь к более компактной, надежной и дешевой электронике.

Но первый чип компании готовым товаром не был. В марте 1959 года TI представила новую концепцию «твердотельной схемы», а в марте 1960-го начала коммерческие поставки Type 502 — цифрового триггера на интегральной схеме. Цена устройства составляла $450 за штуку. Производство оставалось настолько сложным, что, по данным Computer History Museum, компания отгрузила для оценки заказчикам лишь несколько десятков таких микросхем: их соединения делались вручную, а технология пока не подходила для массового выпуска.

При такой цене массовый потребительский рынок для TI был невозможен. Первыми заказчиками оказались госструктуры, по собственным данным компании: уже в начале 1960-х Килби руководил разработкой специализированных интегральных схем для системы наведения межконтинентальной ракеты Minuteman и для вычислительной системы ВВС США. Параллельно TI получила заказ NASA на микросхемы для космических программ.

Космос оказался особенно удачным заказчиком для новой технологии. Каждый грамм оборудования имел значение, а вычислительную мощность требовалось увеличивать, что, по собственным данным компании, заставляло разрабатывать новые продвинутые устройства. Каждое следующее поколение должно было быть в десять раз быстрее при одной десятой прежнего энергопотребления и тех же габаритах. Такие схемы TI впоследствии использовала в проектах, связанных с космическими аппаратами, а в 1963 году два чипа серии 51 установили на спутник Explorer 18, и они стали первыми интегральными схемами, вышедшими на орбиту.

В рассекреченном исследовании Министерства обороны США указано, что к 1963 году компания оценила собственные расходы на исследования и разработку интегральных схем примерно в $10 млн. В том же году около 95% рынка монолитных интегральных схем приходилось на государственные закупки, а средняя цена составляла около $50 за микросхему. Уже к 1965 году доля государства снизилась до 75%, а средняя цена опустилась ниже $9. За те же два года общий объем производства интегральных схем в США вырос с примерно $4 млн до $80 млн.

В середине 1960-х президент TI Патрик Хэггерти начал искать потребительский продукт, который позволил бы показать возможности микросхем массовому покупателю. В итоге выбор пал на электронный калькулятор — устройство, которое уже существовало на рынке, но было громоздким и дорогим. Хэггерти поручил эту работу Джеку Килби, а тот привлек инженеров Джерри Мерримана и Джеймса Ван Тассела. Проект получил название Cal-Tech.

В 1967 году команда представила первый рабочий прототип карманного электронного калькулятора. Он имел 17 клавиш, выполнял четыре арифметических действия, печатал результат на узкой бумажной ленте и уже содержал интегральные схемы. Устройство весило около килограмма и питалось от сети. Smithsonian отмечал, что Килби стремился сделать устройство примерно размером с книгу, тогда как существовавшие электронные калькуляторы занимали значительно больше места.

До коммерческого запуска, впрочем, было еще далеко. Дальнейшая работа над конструкцией привела к созданию калькулятора Pocketronic, который Canon выпустила в Японии в 1970 году, а в США — в 1971-м. Texas Instruments решила не ограничиваться поставкой компонентов и вышла на потребительский рынок самостоятельно. В 1972 году компания представила TI-2500 Datamath — один из первых массовых портативных калькуляторов с использованием однокристальной MOS-схемы. Первоначальная рекомендованная цена составляла $149,95, а к официальному запуску в сентябре ее снизили до $119,95. Прибор выполнял четыре базовые операции и имел восьмизначный светодиодный дисплей.

Одновременно TI двигалась к еще более упрощенной конструкции. В сентябре 1971 года компания представила TMS1802 — «калькулятор на одном чипе». Если ранние электронные калькуляторы требовали нескольких микросхем, то новая схема объединяла основные вычислительные функции непосредственно на одном кристалле. Вскоре эта технология появилась и в первых портативных калькуляторах TI.

Микроконтроллер TMS1000, созданный на основе разработки TMS1802 и представленный в 1974 году, стоил уже около $2 при закупке крупными партиями. Эксперты Computer History Museum отмечают, что именно эта архитектура стала одной из первых массовых универсальных микроконтроллерных платформ: ее применяли в охранных системах, открывателях гаражных ворот, играх, игрушках и бытовой технике.

В начале 1980-х компания попыталась выйти на рынок домашних компьютеров. Модель TI-99/4 появилась в 1980 году, а ее обновленная версия TI-99/4A стала одним из заметных компьютеров раннего массового рынка. Однако TI не выдержала ценовой конкуренции с Commodore, Atari и другими производителями и была вынуждена уйти с рынка домашних компьютеров.

Неудача на рынке домашних компьютеров была не единственным случаем, когда Texas Instruments пришлось пересматривать свой бизнес. В 1990-е компания еще выпускала микросхемы памяти, цифровые сигнальные процессоры, продукцию для телекоммуникационного рынка и военную электронику. Но руководство стало избавляться от направлений, в которых TI приходилось конкурировать с другими крупными производителями.

Так, в 1997 году компания продала Raytheon оборонное подразделение, выпускавшее радары, системы радиоэлектронной борьбы и управляемое вооружение. Сумма сделки составила около $2,95 млрд, следует из собственных данных Raytheon. Год спустя TI продала Micron Technology свой бизнес по производству микросхем памяти. Соглашение оценивалось примерно в $800 млн с учетом денежных и долговых обязательств. Сама же TI объясняла сделку стремлением укрепить специализацию компании на цифровой обработке сигналов и на аналоговых полупроводниках.

В 2000 году TI объявила о покупке американской Burr-Brown за акции стоимостью около $7,6 млрд, писал EE Times. Burr-Brown специализировалась на высокоточных усилителях и преобразователях данных — компонентах, необходимых для измерения и обработки сигналов. Сделка, по данным издания, позволила TI расширить ассортимент аналоговых микросхем и объединить их с собственными цифровыми сигнальными процессорами.

В 2011 году компания приобрела National Semiconductor за $6,5 млрд, следует из информации на сайте Texas Instruments. National Semiconductor располагала примерно 12 тыс. аналоговых продуктов, тогда как портфель TI насчитывал около 30 тыс. После объединения ассортимент двух компаний приблизился к 45 тыс. аналоговых продуктов, а TI получила дополнительные производственные мощности, инженерные компетенции и доступ к клиентам.

На тот момент, как следует из годового отчета компании, аналоговый бизнес уже приносил TI около $6,5 млрд в год — примерно 47% общей выручки компании. По собственной оценке компании, мировой рынок аналоговых полупроводников в 2011 году составлял около $43 млрд, а доля TI достигала примерно 15%.

В начале 2010-х TI попробовала применить собственные разработки и на рынке смартфонов. Ее процессоры OMAP использовались в мобильных устройствах, где требовались обработка мультимедиа, графика и подключение к сетям. Но в ноябре 2012 года компания объявила о сокращении расходов на беспроводное направление и переносе акцента с потребительских смартфонов и планшетов на встроенные системы с более длительным жизненным циклом.

Сегодня компания предлагает более 80 тыс. наименований полупроводников, используемых в различных электронных системах. Примерно по трети ее продаж приходится на промышленность и автомобильный рынок, еще 9% обеспечивает сегмент дата-центров, следует из годового отчета компании за 2025 год. В 2025 году выручка Texas Instruments составила $17,68 млрд, из которых $14,01 млрд пришлось на аналоговые продукты, а $2,7 млрд — на встраиваемые процессоры. Вместе эти направления обеспечили около 95% выручки компании.

Основу аналогового бизнеса TI сейчас составляют два направления — управление питанием и обработка сигналов. Первое включает микросхемы, которые распределяют электричество между компонентами устройства, регулируют напряжение и управляют зарядкой аккумуляторов. Второе позволяет измерять температуру, давление, свет и другие физические величины, усиливать сигналы датчиков и преобразовывать их в данные для дальнейшей обработки. Встроенные процессоры и микроконтроллеры, в свою очередь, управляют конкретными функциями оборудования — от автомобильной электроники до промышленной автоматики.

Конкурентным преимуществом TI считает и контроль над производством. Компания инвестирует в собственные фабрики, выпускающие микросхемы на кремниевых пластинах диаметром 300 мм: по оценке TI, себестоимость необработанного чипа, произведенного на такой пластине, примерно на 40% ниже, чем у компонента с 200-миллиметровой пластины. В 2025 году компания продолжила запуск и расширение производства на предприятиях в Техасе и Юте. За тот же год ее операционный денежный поток составил $7,15 млрд, а капитальные затраты — $4,55 млрд.

История Texas Instruments показывает, что в полупроводниковой отрасли не обязательно выигрывает тот, кто производит самые мощные процессоры или создает устройства для массового потребителя. Компания прошла путь от геофизических исследований и военной электроники до калькуляторов и микроконтроллеров, прежде чем сосредоточиться на компонентах, которые редко становятся самостоятельным объектом внимания покупателей. В итоге компания, которая когда-то искала нефть, научилась зарабатывать на технологиях, без которых невозможно представить современную электронику, став четвертой в мире по величине.