TI的芯片之路，从这个产品开始

最新更新时间：2024-10-01

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来源：内容编译自spectrum，谢谢。

想象一下，如果你的老板在5月召集了一次会议，宣布他将公司收入的10%投入到一个全新的大众消费产品的开发中，这个产品将使用一种尚未准备好大规模生产的组件。哦，他还想让它在不到六个月的时间内上架，赶在假日购物季之前。雄心勃勃，是的。也有点疯狂，是的。

但这正是德州仪器（Texas Instruments）的副总裁Pat Haggerty在1954年所做的。结果就是Regency TR-1，这款世界上第一款商用晶体管收音机在70年前的这个月问世。工程师们实现了Haggerty的大胆目标，我当然希望他们在年底收到了丰厚的奖金。

为什么德州仪器制造了Regency TR-1晶体管收音机？

那么德州仪器一开始是如何制作晶体管收音机的呢？德州仪器的历史可以追溯到一家名为地球物理服务公司（Geophysical Service Inc.，简称GSI）的公司，该公司为石油行业制造地震仪器以及为军方提供电子设备。1945年，GSI聘请Patrick E. Haggerty担任其实验室和制造部门以及电子业务的总经理。到1951年，Haggerty的部门已经大大超过了GSI的地球物理部门，因此这家总部位于达拉斯的公司进行了重组，专注于电子业务，并更名为德州仪器。

与此同时，1948年6月30日，贝尔实验室（Bell Labs）宣布了John Bardeen和Walter Brattain发明晶体管的突破性进展。电子设备不再依赖于大型、发热的真空管。由于晶体管具有广泛的应用潜力，美国政府选择不对该技术进行保密。1951年，贝尔实验室通过西电公司（Western Electric Co.）开始以2.5万美元的价格许可晶体管技术；Haggerty于次年为德州仪器购买了许可证。

工程师们实现了Haggerty的大胆目标，我当然希望他们在年底收到了丰厚的奖金。

当时德州仪器还是一家规模较小的公司，研发能力有限。但Haggerty和其他创始人希望将其发展为一家大而盈利的公司。因此，他们建立了专注于半导体材料的研究实验室，以及开发可上市产品的项目工程团队。

Haggerty做了一项明智的投资，他聘用了在贝尔实验室工作了22年的资深专家Gordon Teal。尽管Teal并不是发明锗晶体管的团队成员，但他意识到通过使用单一生长的晶体（如硅）可以改进锗晶体管。Haggerty熟悉Teal的工作，曾在1951年的贝尔实验室晶体管技术研讨会上听过他的报告。Teal恰好思乡，想回到家乡德州，因此当他看到《纽约时报》上德州仪器为研究总监的招聘广告时，立即申请。Haggerty为他提供了助理副总裁的职位。Teal于1953年1月1日正式加入德州仪器。

15个月后，Teal向Haggerty展示了第一个硅晶体管，并在三周半后于俄亥俄州代顿举行的国家无线电工程师协会（Institute of Radio Engineers）航空电子全国会议上公布了他的研究成果。他那篇题为《硅和锗材料及器件的近期发展》的文章，轻描淡写地概述了这一重大的技术突破。正如Michael Riordan在其出色的文章《晶体管的失落历史》（IEEE Spectrum，2004年10月）中所描述的那样，观众们惊讶地发现，德州仪器不仅拥有一种硅晶体管，实际上已有三种硅晶体管投入生产。

有趣的小插曲：上图中的TR-1收音机曾属于Willis Adcock，一位被Teal聘请的物理化学家，他负责完善德州仪器的硅晶体管以及用于TR-1的晶体管。（这台收音机现存于史密森学会美国国家历史博物馆的收藏中。）

TR-1在不到六个月的时间内成为了一款产品

这项在硅技术上的进步让德州仪器（TI）成为晶体管行业的重要玩家，但Haggerty显得不耐烦。他现在就想要一款商用的晶体管产品，即使这意味着使用锗晶体管。1954年5月21日，Haggerty向TI的一个研究团队提出挑战，要求他们在接下来的一周内做出一个晶体管收音机的工作原型；四天后，这个团队做到了，使用八个晶体管的面包板原型让Haggerty觉得已经足够好，于是他决定投入200万美元——刚好不到TI收入的10%——来将这款收音机商业化。

当然，一个工作原型并不等同于一款大规模量产的产品，Haggerty知道TI需要一个合作伙伴来帮助制造这款收音机。这个合作伙伴最终是来自印第安纳波利斯的小公司——工业发展工程协会（IDEA），该公司专门生产天线增强器和其他电子产品。1954年6月，他们签署了一份协议，目标是在10月宣布这款新收音机。TI提供元件，而IDEA则以其Regency品牌生产这款收音机。

当时的锗晶体管每个售价在10到15美元之间。使用八个晶体管，这款收音机的成本太高，无法达到50美元的目标价（折合今天的价格超过580美元，巧合的是，你现在在eBay上大概也要花这么多钱才能买到一台保存完好的TR-1）。当时的真空管收音机售价更低，但TI和IDEA认为，早期的技术尝鲜者会愿意花这么多钱来体验新技术。Haggerty的战略之一就是通过增加晶体管的产量来最终降低每个晶体管的成本，最终他将价格压到了大约2.50美元。

当TI与IDEA会面时，面包板上的晶体管数量已经减少到六个。IDEA的挑战是如何在盈利的前提下生产这款晶体管收音机。根据项目的首席工程师Richard Koch的口述历史，TI的真正目标是制造晶体管，而收音机不过是实现这一目标的噱头。事实上，TI与IDEA协议的一部分是，项目中产生的任何专利都将属于公共领域，以便TI能够自由地向其他买家销售更多的晶体管。

在第一次会议上，Koch（此前从未见过真实的晶体管）建议用锗二极管替代探测器（用于从所需的无线电频率中提取音频信号），将晶体管数量减少到五个。经过进一步的思考，Koch通过在振荡器/混频电路中使用单个晶体管，消除了另一个晶体管。

最终设计采用了四个晶体管，使用超外差设计（一种接收器，将两个频率结合，产生可以轻松放大的中频，从而增强微弱信号并减少所需天线的尺寸）。TR-1拥有两个作为中频放大器的晶体管，一个音频放大器晶体管，以及一个振荡器/混频器。Koch于次年申请了该电路的专利。

这款收音机使用22.5伏的电池，电池寿命为20到30小时，价格约为1.25美元（这种电池还用于助听器的外部电源和电子组件，这是当时唯一使用晶体管的消费产品）。

当IDEA的团队忙于电路设计时，他们将TR-1的外壳设计外包给了芝加哥的Painter、Teague和Petertil公司。他们的第一个设计没成功，因为元件无法安装进去。他们的第二个设计会更好一些吗？Koch后来回忆说，IDEA的采购代理Floyd Hayhurst在芝加哥拿到了收音机外壳的模具，并匆忙带回印第安纳波利斯。他在凌晨2点到达，团队马上开始工作。幸运的是，这次所有东西都适配了。塑料外壳有点变形，但这很容易解决：他们在每个外壳下线时用木块固定，以防止它在冷却时扭曲。

1954年10月18日，德州仪器宣布推出首款商业化晶体管收音机。该收音机将于11月1日起在纽约和洛杉矶的部分门店销售，并在生产规模扩大后实现更广泛的分销。Regency TR-1晶体管口袋收音机最初提供黑色、灰色、红色和象牙色，后来又增加了绿色和红木色，以及一系列珍珠和透明色，包括薰衣草、珍珠白、海洋蓝、粉色和青柠色。

TR-1的评价平平，面临竞争

《消费者报告》对Regency TR-1的评价并不热情。在1955年4月的评测中，杂志认为在良好的条件下语音传输“足够”，但在任何条件下的音乐传输都不令人满意，尤其是在嘈杂的街道或拥挤的海滩。该杂志用“尖叫”、“刺耳”、“薄弱”、“金属音”和“高音”等形容词来描述各种声音——对于一款收音机来说，这并不算好评。它还批评了开关的设计，建议消费者在购买之前等到进一步改进。

TI和IDEA的工程师们并不一定不同意这种评价。他们知道，选择仅用四个晶体管就意味着在音质上做出了妥协。他们在晶体管和其他组件的质量控制方面也存在问题，最初的故障率高达50%。最终，IDEA将故障率降低到12%到15%。

TI和IDEA并不知道，雷神公司（Raytheon）也在开发一款晶体管收音机——一款台式机型，而非口袋大小的收音机。台式设计让他们有空间使用六个晶体管，这显著提升了音质。雷神公司的收音机于1955年2月上市，售价79.95美元，重2公斤，使用四个D型电池。到同年8月，一家名为东京电信工程公司的日本小公司发布了其首款晶体管收音机TR-55。几年后，该公司更名为索尼（Sony），并在全球消费收音机市场上取得了主导地位。

Regency TR-1的遗产

从多个方面来看，Regency TR-1都是成功的：它在首年销售了10万台，并帮助推动了晶体管市场的发展。然而，这款收音机的利润始终不高。在短短几年内，德州仪器和IDEA都退出了商业AM收音机市场，TI专注于半导体，IDEA则转向公民带收音机。但Pat Haggerty估计，这款小型口袋收音机使晶体管消费品市场提前了两年发展。这是一项冒险的尝试，最终成功归功于一些具备远见的辛勤工程师。

参考链接

https://spectrum.ieee.org/transistor-radio-invented

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