處理器系列之ARM的運作模式解析 - 全文

在智能手機、平板大行其道的今天，ARM這個名字我們幾乎每天都要見到或者聽到幾次，作為編輯的我更是如此，每天涉及到的新聞總是或多或少跟ARM扯上關(guān)系，它還與Intel、AMD、NVIDA等公司有說不清道不明的仇怨情仇。

雖然名字如雷貫耳，但是很多人對ARM公司卻缺少基本的認(rèn)知，它到底有多強大以致于Intel在進(jìn)軍移動處理器市場上都要面臨ARM公司的激烈競爭？實際上ARM公司小的很，從之前公布的Q1季度財報來看，其營收不過2.6億美元，利潤還不到9000萬美元，這跟Intel Q1季度營收126億美元、凈利潤20億美元的規(guī)模差的太遠(yuǎn)了，就連NVIDIA甚至AMD的營收規(guī)模都要比ARM大得多。

但是，ARM公司從另一方面來說又是非常強大的，它有超過1000家授權(quán)合作伙伴，每個季度出貨芯片超過25億片，在各種嵌入式處理器是當(dāng)之無愧的第一。現(xiàn)在隨著智能設(shè)備的熱量，ARM公司在消費級電子產(chǎn)品市場中也成為一哥，無論是蘋果的iOS系統(tǒng)還是Google的Android系統(tǒng)，就連Intel最親密的合作伙伴微軟的WP系統(tǒng)中使用都是ARM處理器，而在PC市場不可一世的Intel在智能設(shè)備市場的份額完全可以忽略不計。

ARM的神奇之處就在于此，自身規(guī)模非常小，但是獨特的商業(yè)模式使得ARM的影響力遍及各地，四兩撥千斤的運籌帷幄能力即便是Intel也不可小覷，憑借自身的優(yōu)勢，ARM甚至開始向低功耗服務(wù)器市場進(jìn)軍，ARM正在侵蝕X86的市場份額。

今天我們就來談?wù)凙RM公司的商業(yè)模型，說白了就是讓大家（包括筆者在內(nèi)）了解一下ARM公司是怎么賺錢的，未來會有什么樣的前景。本文主要內(nèi)容源于Anaandtech網(wǎng)站，其中用到的資料應(yīng)該是ARM官方制作的、用于宣傳ARM公司商業(yè)模型的PDF。

原文內(nèi)容較多，時間關(guān)系我們不可能一一對應(yīng)翻譯，來看下主要內(nèi)容。

ARM公司商業(yè)模型：IP授權(quán)為核心的無晶圓半導(dǎo)體公司

與Intel不同，ARM公司也是Fabless無晶圓半導(dǎo)體，這一點跟NVIDIA以及賣掉晶圓廠之后的AMD是一樣的，不過ARM公司自己不產(chǎn)任何處理器，主要是提供IP授權(quán)給半導(dǎo)體合作伙伴（高通、蘋果、AMD及三星等），后者使用ARM的架構(gòu)、設(shè)計以及開發(fā)工具推出自己的處理器，然后再供應(yīng)給OEM客戶（各種手機、平板廠商就是這樣的），這是一個簡單的例子，期間可能還會有二次授權(quán)。

ARM的收入就源于這個循環(huán)，合作伙伴購買ARM的IP授權(quán)需要交技術(shù)授權(quán)費（license fee），還會根據(jù)廠商的處理器價格抽取一定的版稅（ongoing royalties，也可以說是提成、特許費之類的），這可能涉及芯片的各個環(huán)節(jié)。

簡單來說，ARM的商業(yè)模型就是“你交錢，我授權(quán)”，對處理器設(shè)計研發(fā)是“包教包會”，會提供一系列工具幫助客戶簡化開發(fā)。

ARM公司的商業(yè)模型是非常獨特的，至少目前跟PC市場是有很大不同的。在PC市場上，Intel主導(dǎo)者平臺的發(fā)展，而且他們的產(chǎn)品通常也占據(jù)著最大的BOM物料成本，而智能手機和平板市場，主要的處理器成本大部分都在整個設(shè)備的10%以內(nèi)，通常來說都是單位數(shù)的比例，比如400美元的設(shè)備中SoC處理器售價通常在15美元，比例是3.75%。Intel的理論是超便攜移動設(shè)備隨著芯片復(fù)雜度的提升最終也會改變，但是目前為止（或者未來一段時間內(nèi)），市場依然需要不同的商業(yè)模型。

ARM是怎么運作的？

前面已經(jīng)說到了ARM是以提供IP授權(quán)為主要商業(yè)模型的，ARM也說自己能提供多種有彈性的授權(quán)類型，具體來說有三種授權(quán)方式：POP、處理器以及架構(gòu)授權(quán)。

處理器授權(quán)是指授權(quán)合作廠商使用ARM設(shè)計好的CPU或者GPU處理器，對方不能改變原有設(shè)計，但可以根據(jù)自己的需要使用。舉例來說，三星的Exynos 5 Octa使用的是四個Cortex-A7和四個Cortex-A15處理器，這就是處理器授權(quán)。ARM會提供一系列指導(dǎo)確保用戶使用他們的設(shè)計，但是最終產(chǎn)品的頻率、功耗之類的還要靠廠商自己的團(tuán)隊。

POP（processor optimization pack，處理器優(yōu)化包）授權(quán)是處理器授權(quán)的高級形式，如果或作伙伴的團(tuán)隊駕馭不了ARM處理器，那么ARM也可以出售優(yōu)化后的處理器給你，這樣用戶就能在特定工藝下設(shè)計、生產(chǎn)出性能有保證的處理器了。在Cortex-A8時代，三星以及蘋果的團(tuán)隊就能比其他公司研發(fā)出更好的處理器，但是不是所有的公司都有這樣的能力，所以POP授權(quán)對這些有心卻無力的公司來說更適合。

ARM前不久發(fā)布的Cortex-A12架構(gòu)就是在GF以及TSMC的28nm工藝下的一種POP授權(quán)方式。

最后一種授權(quán)方式是架構(gòu)授權(quán)，ARM會授權(quán)對方使用自己的架構(gòu)（ARMv7或者ARMv8），然后對方可以根據(jù)自己的需要來設(shè)計處理器，這就是高通Krait處理器使用的授權(quán)方式，蘋果目前的“Swift”架構(gòu)也是如此。這些處理器跟ARM自己設(shè)計的Cortex-A15處理器是ISA兼容的，但是有高通、蘋果自己的實現(xiàn)方式。

這種授權(quán)中你會得到一些指導(dǎo)以及一系列測試來驗證與ARM ISA的兼容性，ARM會提供一些幫助，但是不可能幫你設(shè)計、開發(fā)自己的處理器。

ARM目前有1000多家授權(quán)，有320家授權(quán)合作廠商，每個季度可出貨25億授權(quán)芯片。

ARM是如何賺錢的

Intel、AMD和NVIDIA都是靠出售處理器過日子的，ARM不出售任何處理器，靠的主要是技術(shù)授權(quán)費和版稅提成，廠商都要交這兩筆費用，這二者在不同的處理器架構(gòu)中的比例也不同。

技術(shù)授權(quán)費依據(jù)芯片架構(gòu)復(fù)雜度收費，老舊的ARM11要比最新的Cortex-A57要便宜得多。技術(shù)授權(quán)費一般在100萬-1000萬美元之間，當(dāng)然實際情況可能會比這兩個數(shù)據(jù)更高或者更便宜。

版稅提成是按比例來的，典型的比例是1-2%，如果這家公司的芯片是對外銷售的，那么數(shù)值就容易計算了，如果對內(nèi)銷售（比如三星自產(chǎn)自銷），那么版稅比例也要根據(jù)市場應(yīng)有售價來算。

不同IP的版稅比例

上面就是ARM公司不同IP授權(quán)的版稅提成比例，大部分都在1-2%左右，POP授權(quán)的0.5%比例可不是根據(jù)芯片價格來算的，這是針對晶圓廠收的，計算的是每個晶圓的0.5%。

通常來說，雙方需要6個月時間締約合同，從獲得技術(shù)授權(quán)到首筆可獲得營收的出貨間隔長達(dá)3-4年，根據(jù)不同市場情況，廠商此后可以繼續(xù)出貨20年左右。