芯片战争之--德州仪器靠TTL击败仙童xTL 成为半导体王者

2019-07-10 13:11:24 来源:EETOP
集成电路行业的大多数人都非常清楚,在CMOS之前,TTL产品在我们的行业中占据了大约30年的主导地位。

在早期,有三家半导体公司非常重要。仙童(Fairchild)、摩托罗拉(Motorola)和德州仪器(TI)公司。当然也有一些想要进入半导体领域第一梯队的公司,比如National、Signetics、Amelco、Siliconix等等,而此时的英特尔还没有登上大舞台。第一个标准逻辑家族是Fairchild的RTL。——电阻晶体管逻辑(Resistor-Transistor Logic)。-(输入通过电阻输入。输出通过晶体管输出。它们是逻辑设备)。
 

RTL基本单元如图1:

图1

 

图2:RTL NOR 逻辑

 

图3:仙童的RTL NOR逻辑芯片

 

RTL技术的主要优点是相同逻辑功能下它可以使用了最少数量的晶体管。在集成电路发展早期,晶体管是相当最昂贵的,所以RTL器件具有成本优势。
 

RTL的缺点是晶体管导通时的高功耗,流过集电极和基极电阻的电流,要消耗额外的功耗。选择的RTL电路有很大的问题,即扇入、扇出、噪声裕度和速度。这些致命的缺点使得RTL电路的芯片很快消亡了。

因此,仙童转向了DT
L。-二极管晶体管逻辑( Diode-Transistor Logic)。-(输入通过二极管输入,输出通过晶体管输出。)。DTL是早期由其他人发明的。IBM在他们的360系列大型计算机中使用了它的不同版本。这是一个比RTL更好的设计。它解决了除速度之外的所有RTL问题。仙童于1964年引入了他们的DTL家族。

 

图4

 


DTL门包括背靠背二极管。二极管的负极(称为输入二极管)作为输入,另一个二极管的负极(称为电平设置二极管)进入晶体管的基极,我们称之为分相器。
 

DTL电路具有线路简单和抗干扰性强等优点,常用于对速度要求不高的工业控制方面。
 

但DTL电路是一种饱和型电路,具有开关时间长,速度慢的缺点。
 

为什么不把这两个二极管放在同一个隔离区?使用单个双极NPN晶体管代替两个二极管!输入二极管将是晶体管的发射极-基极结。电平设定二极管将是晶体管的集电极-基极结。(如图5)(对于一个双输入门,晶体管将有两个发射器。对于一个四输入门,它将有4个发射器。
 

 

图5
 

该示意图看起来有点奇怪,但它没有问题)为什么那更好?当输入变低时,晶体管导通并从相分离器的基极上拉出电荷。这缩短了关闭分相器所需的时间,速度是试图加快电路响应的工程师面临的头号问题。与大多数发明一样,人们并不总是完全清楚谁应该获得荣誉。TTL门的真正工作IC版本比上面的简化描述要多得多。在Sylvania工作的Tom Longo是第一个将它们整合到商业上成功的IC中的人。TTL门的工作IC版本比上面的简化描述要多得多。在Sylvania工作的Tom Longo是第一个将它们整合到商业上成功的IC中的人。
 

这是一个重大突破!! 这种电路形式最终被称为TTL(Transisto-Transistor Logic)逻辑。无论你怎么称呼它,TTL都更好!它比DTL更快,成本相似。Longo和其他一些人可能已经发明了TTL,但德州仪器(TI)却用它大赚了一笔。TI于1964年推出了他们的5400 TTL系列 - 同年Fairchild宣布了他们的DTL系列。但是TTL更好!TI很快将他们的TTL产品放入他们开发的廉价塑料封装中,塑料封装降低了芯片成本。早期TI以1.00美元的价格出售TTL门(实际上每个门的25美分,两个输入NAND门。每个封装中有4个门)。这是一个令人难以置信的低价格。TI抢先一步,TTL统治了世界,TI成为了那个世界的王者。

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