穀倉裡走出的巨頭ARM 英特爾竟是最佳“輔助”?
ARM的出現對英特爾x86處理器的地位絕對是一種挑戰,而它染指這龐大的處理器市場並非親自下手,靠著出售芯片技術授權,以此建立的ARM架構生態裡匯聚了不少世界頂尖的半導體企業。全世界超過95%的智能手機和平板電腦都採用ARM架構,ARM設計了大量高性價比、耗能低的RISC處理器、相關技術及軟件。
ARM的由來或許與英特爾有那麼點因果關係。
Acorn RISC Machine
1978年12月5日,物理學家Hermann Hauser和工程師Chris Curry,在英國劍橋創辦了CPU公司(Cambridge Processing Unit),主要業務是為當地市場供應電子設備。
1979年,CPU公司改名為Acorn計算機公司,20世紀80年代正是計算機工業蓬勃發展的時期。
1981年,英國廣播公司BBC打算在整個英國播放一套提高電腦普及水平的節目,他們希望Acorn能生產一款與之配套的電腦。起初,Acorn公司打算使用摩托羅拉公司的16位芯片,但是發現這種芯片太慢也太貴,成本將近佔一台電腦的五分之一。他們轉而求助英特爾,希望提供80286芯片的設計資料,但是遭到拒絕,於是被迫自行研發。
來自劍橋大學的計算機科學家Sophie Wilson和Steve Furber負責為Acorn自己的32位處理器設計微處理器,這是一項偉大的任務。然而公司資源匱乏,因此設計必須精良簡潔。Sophie負責ARM1的指令集開發,Steve負責芯片設計。首個ARM設計基於808行Basic代碼。
ARM(Acorn RISC Machine)的開發項目開始於1983年末或1984年初的某個時間,這也是“ARM”的由來。第一個芯片於1985年4月26日遞交給Acorn。1987年問世的Acorn Archimedes是第一台基於精簡指令集(RISC)的家用電腦。RISC支持的指令比較簡單,所以功耗小、價格便宜,特別合適移動設備。早期使用ARM芯片的典型設備,就是蘋果公司的牛頓PDA。
ARM的誕生與IP商業模式
1990年11月27日,Acorn公司正式改組為ARM計算機公司,全稱為Advanced RISC Machines Ltd。蘋果公司出資150萬英鎊,芯片廠商VLSI出資25萬英鎊,Acorn本身則以150萬英鎊的知識產權和12名工程師入股。公司的辦公地點非常簡陋,就是一個位於劍橋的穀倉。
1991年前後,當時給CPU公司提供芯片的Robin Saxby來到ARM擔任CEO一職,他引進了IP商業模式,來挽救缺乏資金、業務不景氣的公司。ARM將芯片設計授權給許多半導體公司,收取前期許可費以及後期生產矽片的專利使用費。
具體來說,ARM有三種授權方式:處理器、POP以及架構授權。
處理器授權是指授權合作廠商使用ARM設計好的處理器,對方不能改變原有設計,但可以根據自己的需要調整產品的頻率、功耗等。
POP(processor optimization pack,處理器優化包)授權是處理器授權的高級形式,ARM出售優化後的處理器給授權合作廠商,方便其在特定工藝下設計、生產出性能有保證的處理器。
架構授權是ARM會授權合作廠商使用自己的架構,方便其根據自己的需要來設計處理器。
正是這個模式,最終使得ARM芯片遍地開花,ARM也與這些公司建立了互惠互利的合作夥伴關係。1993年,ARM將產品授權給Cirrus Logic和德州儀器(Texas Instruments,TI)。與德州儀器的合作,給ARM公司帶來了重要的突破。而且,也給ARM公司樹立了聲譽,證實了授權模式的可行性。
1994年,諾基亞被建議在即將推出的GSM 手機上應用TI的基於ARM的系統設計。考慮到內存空間,諾基亞反對使用ARM,因生產的總體系統成本有限。於是ARM專門開發出16位的定制指令集,縮減了佔用的內存空間。該設計由TI授權並出售給諾基亞。諾基亞6110是第一部採用ARM處理器的GSM手機,上市後獲得了極大的成功。ARM7成為了ARM的旗艦移動設計,此後被授權給超過165家公司。自1994年以來這些公司生產了超過100億個芯片。
到了1997年底,ARM已成為一家年營收2660萬英鎊、淨收入290萬英鎊的私營公司。
移動芯片市場的霸主
1998年4月17日,ARM控股公司同時在倫敦證交所和納斯達克上市,首次公開募股價格為每股5.75英鎊。
在兩地上市的原因有兩點。第一,當時科技股處於泡沫期,總部主要位於美國之外,ARM認為通過納斯達克市場可以獲得一個合理的估值。第二,ARM的兩大股東分別是美國公司和英國公司,同時ARM希望能留住Acorn既有的英國股東。
21世紀初,整個行業遭遇崩盤,股票市場上的整體股票價減少近八九成,ARM收入也因此急劇下降,不過比起其他公司,ARM還是實現了盈利目標,且無任何負債或財務不良情況。ARM進入不按季度發展的新時代,謹慎規劃了企業未來5年的路線圖,並開始實施長期計劃。
2001 年,Warren East被任命為ARM的CEO,而Robin Saxby接任ARM主席。成為標準處理器架構的願景正在實現。
微處理器的尺寸變得非常小以至於其僅佔用芯片的一小部分區域,所以接踵而來的問題是,如何在單芯片或系統級芯片(SoC) 解決方案上構建基於軟件的系統,儘管與專有處理器架構維護相關的投資和擁有成本十分巨大。大多數公司缺乏能夠自行構建微處理器的設計團隊,或者缺少使微處理器有效運行所需的工具。這就是為什麼微處理器率先使用IP 許可證模型的主要原因之一,ARM 產品也就因此被應用於越來越多的SoC,特別是在快速增長的手機市場,ARM 逐漸成為了事實上的標準。
時間來到2007年,iPhone的出現和App Store的迅速崛起,讓全球移動應用徹底綁定在ARM指令集上。緊接著,2008年,谷歌推出了Android系統,也是基於ARM指令集。至此,智能手機進入了飛速發展階段,ARM也因此奠定了在智能手機市場的霸主地位。同年,ARM芯片的出貨量達到了一百億顆。
2011年微軟宣布,下一版Windows將正式支持ARM處理器,這是計算機工業發展歷史上的一件大事,標誌著x86處理器的主導地位發生動搖。
有趣的是,英特爾在ARM成名之路上總扮演著推波助瀾的角色。90年代,高通向英特爾投來合作意願,但英特爾認為手機市場太小就拒絕了。之後蘋果因iPhone也想找英特爾合作,結果還是以相同理由被拒,移動市場這塊大蛋糕注定不屬於英特爾
2016年7月18日,日本軟銀集團以320億美元收購了ARM,至此,ARM成為軟銀集團旗下的全資子公司。
ARM的成功有偶然的機遇當然還在於當時少見的IP商業模式,詮釋了“合作共贏”理念的真諦,這與英特爾是不一樣的路,卻也走出了相同的輝煌。