处理器系列之ARM的运作模式解析 - 全文

在智能手机、平板大行其道的今天，ARM这个名字我们几乎每天都要见到或者听到几次，作为编辑的我更是如此，每天涉及到的新闻总是或多或少跟ARM扯上关系，它还与Intel、AMD、NVIDA等公司有说不清道不明的仇怨情仇。

　　

虽然名字如雷贯耳，但是很多人对ARM公司却缺少基本的认知，它到底有多强大以致于Intel在进军移动处理器市场上都要面临ARM公司的激烈竞争？实际上ARM公司小的很，从之前公布的Q1季度财报来看，其营收不过2.6亿美元，利润还不到9000万美元，这跟Intel Q1季度营收126亿美元、净利润20亿美元的规模差的太远了，就连NVIDIA甚至AMD的营收规模都要比ARM大得多。

　　

但是，ARM公司从另一方面来说又是非常强大的，它有超过1000家授权合作伙伴，每个季度出货芯片超过25亿片，在各种嵌入式处理器是当之无愧的第一。现在随着智能设备的热量，ARM公司在消费级电子产品市场中也成为一哥，无论是苹果的iOS系统还是Google的Android系统，就连Intel最亲密的合作伙伴微软的WP系统中使用都是ARM处理器，而在PC市场不可一世的Intel在智能设备市场的份额完全可以忽略不计。

 

　　

 

ARM的神奇之处就在于此，自身规模非常小，但是独特的商业模式使得ARM的影响力遍及各地，四两拨千斤的运筹帷幄能力即便是Intel也不可小觑，凭借自身的优势，ARM甚至开始向低功耗服务器市场进军，ARM正在侵蚀X86的市场份额。

　　

今天我们就来谈谈ARM公司的商业模型，说白了就是让大家（包括笔者在内）了解一下ARM公司是怎么赚钱的，未来会有什么样的前景。本文主要内容源于Anaandtech网站，其中用到的资料应该是ARM官方制作的、用于宣传ARM公司商业模型的PDF。

　　

原文内容较多，时间关系我们不可能一一对应翻译，来看下主要内容。

 

ARM公司商业模型：IP授权为核心的无晶圆半导体公司

与Intel不同，ARM公司也是Fabless无晶圆半导体，这一点跟NVIDIA以及卖掉晶圆厂之后的AMD是一样的，不过ARM公司自己不产任何处理器，主要是提供IP授权给半导体合作伙伴（高通、苹果、AMD及三星等），后者使用ARM的架构、设计以及开发工具推出自己的处理器，然后再供应给OEM客户（各种手机、平板厂商就是这样的），这是一个简单的例子，期间可能还会有二次授权。

　　

ARM的收入就源于这个循环，合作伙伴购买ARM的IP授权需要交技术授权费（license fee），还会根据厂商的处理器价格抽取一定的版税（ongoing royalties，也可以说是提成、特许费之类的），这可能涉及芯片的各个环节。

　　

简单来说，ARM的商业模型就是“你交钱，我授权”，对处理器设计研发是“包教包会”，会提供一系列工具帮助客户简化开发。

　　

ARM公司的商业模型是非常独特的，至少目前跟PC市场是有很大不同的。在PC市场上，Intel主导者平台的发展，而且他们的产品通常也占据着最大的BOM物料成本，而智能手机和平板市场，主要的处理器成本大部分都在整个设备的10%以内，通常来说都是单位数的比例，比如400美元的设备中SoC处理器售价通常在15美元，比例是3.75%。Intel的理论是超便携移动设备随着芯片复杂度的提升最终也会改变，但是目前为止（或者未来一段时间内），市场依然需要不同的商业模型。

 

ARM是怎么运作的？

前面已经说到了ARM是以提供IP授权为主要商业模型的，ARM也说自己能提供多种有弹性的授权类型，具体来说有三种授权方式：POP、处理器以及架构授权。

　　

处理器授权是指授权合作厂商使用ARM设计好的CPU或者GPU处理器，对方不能改变原有设计，但可以根据自己的需要使用。举例来说，三星的Exynos 5 Octa使用的是四个Cortex-A7和四个Cortex-A15处理器，这就是处理器授权。ARM会提供一系列指导确保用户使用他们的设计，但是最终产品的频率、功耗之类的还要靠厂商自己的团队。

 

 

　　

 

POP（processor optimization pack，处理器优化包）授权是处理器授权的高级形式，如果或作伙伴的团队驾驭不了ARM处理器，那么ARM也可以出售优化后的处理器给你，这样用户就能在特定工艺下设计、生产出性能有保证的处理器了。在Cortex-A8时代，三星以及苹果的团队就能比其他公司研发出更好的处理器，但是不是所有的公司都有这样的能力，所以POP授权对这些有心却无力的公司来说更适合。

　　

ARM前不久发布的Cortex-A12架构就是在GF以及TSMC的28nm工艺下的一种POP授权方式。

　　

最后一种授权方式是架构授权，ARM会授权对方使用自己的架构（ARMv7或者ARMv8），然后对方可以根据自己的需要来设计处理器，这就是高通Krait处理器使用的授权方式，苹果目前的“Swift”架构也是如此。这些处理器跟ARM自己设计的Cortex-A15处理器是ISA兼容的，但是有高通、苹果自己的实现方式。

　　

这种授权中你会得到一些指导以及一系列测试来验证与ARM ISA的兼容性，ARM会提供一些帮助，但是不可能帮你设计、开发自己的处理器。

 

　　

ARM目前有1000多家授权，有320家授权合作厂商，每个季度可出货25亿授权芯片。

 

ARM是如何赚钱的

Intel、AMD和NVIDIA都是靠出售处理器过日子的，ARM不出售任何处理器，靠的主要是技术授权费和版税提成，厂商都要交这两笔费用，这二者在不同的处理器架构中的比例也不同。

 

　　

技术授权费依据芯片架构复杂度收费，老旧的ARM11要比最新的Cortex-A57要便宜得多。技术授权费一般在100万-1000万美元之间，当然实际情况可能会比这两个数据更高或者更便宜。

　　

版税提成是按比例来的，典型的比例是1-2%，如果这家公司的芯片是对外销售的，那么数值就容易计算了，如果对内销售（比如三星自产自销），那么版税比例也要根据市场应有售价来算。

 

不同IP的版税比例

　　

上面就是ARM公司不同IP授权的版税提成比例，大部分都在1-2%左右，POP授权的0.5%比例可不是根据芯片价格来算的，这是针对晶圆厂收的，计算的是每个晶圆的0.5%。

　　

通常来说，双方需要6个月时间缔约合同，从获得技术授权到首笔可获得营收的出货间隔长达3-4年，根据不同市场情况，厂商此后可以继续出货20年左右。