半導體行業(yè)里的大部分人員都清楚地知道，TTL產品在這個行業(yè)已經統治了三十年之久了。其中有一部分人可能還知道，德州儀器是TTL之王。但是如果你再接著問下去知道不知道TTL具體是什么東西，大多人都要三搖其頭表示不解了。如果你恰巧是搖頭族一員，現在請搬個板凳做好，讓灑家來給你科個普。
在半導體行業(yè)剛剛成型的早期階段，有三家重量級的大咖，分別是仙童半導體、摩托羅拉和德州儀器。除此之外，還有一些追隨者模仿者，比如國家半導體、Signetic、Amelco和Siliconix等等。
那個時候，英特爾還是個上不了大場面的小不點。那個年代，第一款標準邏輯器件是仙童半導體的RTL－通過電阻R輸入、通過晶體管T輸出的邏輯器件L。就像當時幾乎所有東西一樣，它是采用雙極晶體管構建的，仙童半導體給這種器件家族冠以微邏輯（Micrologic）的名字。不過可悲的是，RTL最終化為了歷史的塵埃。
必須承認的是，仙童半導體確實開了個好頭，RTL基于的諾依斯的專利技術確實很對口，但是它另外一個技術支撐－Kilby的專利卻起了反作用。結果就是，仙童半導體的RTL電路存在很大的問題，無論是在扇入扇出能力上，還是在噪聲容限和速度上都有難以克服的缺陷。這種缺陷幾乎決定了當時器件性能的一切。所以，仙童半導體放棄了RTL，改到DTL－二極管D－晶體管T－邏輯L－上，從二極管輸入，從晶體管輸出的邏輯器件。DTL最初的發(fā)明權不在仙童半導體，IBM在它的360系列大型計算機中就使用了這種邏輯器件。這是一個比RTL表現得好得多的設計，解決了除了速度之外RTL所有的問題。仙童半導體推出它們的DTL系列時，歷史的腳步已經來到了1964年。
DTL門包括一些背靠背的二極管。其中，一個輸入二極管的陰極連接到輸入焊盤上，另外一個被稱為電平設置二極管的陰極連接到一個被稱為分相器的晶體管基極上，這兩個二極管的陽極連接到一起。有了DTL之后，聰明的電路設計天才們就想，為什么不把這兩個二極管放到同一個隔離區(qū)域呢？可以用單個雙極NPN晶體管來代替兩個晶體管！在這種結構中，輸入二極管將是晶體管的發(fā)射極，電平設置二極管則是晶體管的集電極。對于一個雙輸入的門，其中使用的晶體管將有兩個發(fā)射極。對于四輸入的門，其晶體管將有四個發(fā)射極。上面這個示意圖可能看起來有點奇怪，但它清晰地描述了這種原理。
為什么這種結構比DTL要好呢？讓我們來看看。當輸入焊盤上的電平為低時，晶體管導通并從分相器的基極上吸取電荷，從而縮短了關閉分相器所需的時間，這個關斷時間正是當時那些迫切想要提高電路工作速度的工程師們面臨的頭號問題。和歷史上出現的大多數發(fā)明一樣，我們并不是很清楚哪個天才可以當得起TTL發(fā)明者的殊榮。需要指出的是，可以真正工作的TTL電路版本要比上面這個圖里的簡化描述復雜得多。現在人們公認，在Sylvania工作的Tom Longo是把TTL門整合到成功商用IC中的第一人。
這是一個重大突破。這種技術的命名也經歷了一些有趣的歷史，Longo把它成為SUHL，TRW的James Buie把它稱為TCTL，最終，它的名稱定格為TTL（晶體管－晶體管邏輯）。和DTL相比，TTL在相似的成本上實現了更快的速度。Longo和其它一些人發(fā)明了TTL，但是最終大肆收割獲益的卻是德州儀器。1964年，德州儀器推出了他們的5400 TTL系列，同年，守舊的仙童半導體發(fā)布了他們的DTL系列。正如前文所述的那樣，TTL更好！德州儀器很快地將其TTL產品放到他們開發(fā)的廉價塑料封裝中，成本比其它任何人都要低。最終，德州儀器以1美元的價格對外出售TTL門器件，每個封裝中有四個門，所以相當于每個門25美分。在那個年代，這個價格低得令人難以置信。別人發(fā)明了TTL，桃子卻被德州儀器摘走了。從那個時候起，德州儀器稱霸了全世界，成為那個年代當之無愧的王者。
為什么早期發(fā)明TTL的Longo那些人好像被人們遺忘了，沒有獲得他們應得的榮譽呢？那是因為，德州儀器在TTL發(fā)展的早期獲得了巨大的領先優(yōu)勢，以至于每個人都想當然地認為TTL是德州儀器的發(fā)明。但是事實并非如此，德州儀器只是早早地發(fā)現了TTL的巨大潛力，并傾盡全力地跳入了TTL發(fā)展的洪流，最終靠它席卷了整個半導體市場。關于這個事情，哈佛曾經將它作為一個案例研究過。
那Tom Longo最后怎么樣了呢？后來他先到了Transitron，后來又跳槽到了仙童半導體。這個家伙確實非常聰明，在半導體行業(yè)是一個表現非凡的推動者（踢別人屁股的人）。但是我無法確定這是好事還是壞事。我在仙童半導體比他低好幾個級別，所以平時沒有機會和他交流。觀察人踢人屁股很有趣，當然，如果你是被踢的那個人就另當別論了。不過說到踢屁股，當時的Tom肯定非常不喜歡德州儀器使用他所發(fā)明的產品一直踢仙童屁股的這一事實。
仙童半導體看到TTL那么成功，后來也試圖進入這個市場。它首先推出了9000系列TTL產品，但是出了一個問題：我們并沒有真正理解集電極－發(fā)射極漏電流（ICEO）問題。ICEO是我們當時面臨的主要問題，使用黃金催化劑更加劇了這個問題。當時，影響門電路速度的最大障礙在于雙極晶體管的關斷時間。導通很容易，但是關斷它卻需要等待所有少數載流子離開基極，這個過程花了很長時間。我們之前已經發(fā)現，在基極區(qū)域加入一些金原子有助于少數載流子的撤離，我們把它稱為黃金興奮劑。為了滿足速度要求，你必須使用黃金，但是，黃金的使用使得集電極－發(fā)射極漏電問題變得更糟了。用了黃金，漏電流增加，輸出能力下降，同時成本也增加了。
所以，大約在1969年那一年，我們產品的良率很低，成本很高。怎么辦？后來，Hogan從摩托羅拉招來一些家伙，導入了他們認為可以解決漏電流問題的摩托羅拉版工藝，并把它部署在山景工廠。剛開始良率確實很好，于是我們匆匆地投入大批量生產。但是要命的是，我們沒有做HTRB（產品生命測試的簡化版－高溫反向溫差測試），那時也沒有正式的質量要求。但是，我們剛剛投產，就遇到了大麻煩。我們搞砸了?。?！如果我們哪怕做一個HTRB測試，就會遇到產品老化問題。這就是說，頭幾個月早期生產的所謂良率很好的那些晶圓是不可靠的。當我們發(fā)現遇到了大麻煩后，就把這些制造出來的“垃圾”燒毀了。逆襲失敗，德州儀器依然高昂著頭顱，一副不可挑戰(zhàn)的王者氣勢。
后來，Tom Longo離開了仙童半導體，成為了Performance Semiconductor的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官。