谷仓里走出的巨头ARM 英特尔竟是最佳“辅助”?

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谷仓里走出的巨头ARM 英特尔竟是最佳“辅助”?

ARM的出现对英特尔x86处理器的地位绝对是一种挑战,而它染指这庞大的处理器市场并非亲自下手,靠着出售芯片技术授权,以此建立的ARM架构生态里汇聚了不少世界顶尖的半导体企业。全世界超过95%的智能手机和平板电脑都采用ARM架构,ARM设计了大量高性价比、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。

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ARM的由来或许与英特尔有那么点因果关系。

Acorn RISC Machine

1978年12月5日,物理学家Hermann Hauser和工程师Chris Curry,在英国剑桥创办了CPU公司(Cambridge Processing Unit),主要业务是为当地市场供应电子设备。

1979年,CPU公司改名为Acorn计算机公司,20世纪80年代正是计算机工业蓬勃发展的时期。

1981年,英国广播公司BBC打算在整个英国播放一套提高电脑普及水平的节目,他们希望Acorn能生产一款与之配套的电脑。起初,Acorn公司打算使用摩托罗拉公司的16位芯片,但是发现这种芯片太慢也太贵,成本将近占一台电脑的五分之一。他们转而求助英特尔,希望提供80286芯片的设计资料,但是遭到拒绝,于是被迫自行研发。

来自剑桥大学的计算机科学家Sophie Wilson和Steve Furber负责为Acorn自己的32位处理器设计微处理器,这是一项伟大的任务。然而公司资源匮乏,因此设计必须精良简洁。Sophie负责ARM1的指令集开发,Steve负责芯片设计。首个ARM设计基于808行Basic代码。

ARM(Acorn RISC Machine)的开发项目开始于1983年末或1984年初的某个时间,这也是“ARM”的由来。第一个芯片于1985年4月26日递交给Acorn。1987年问世的Acorn Archimedes是第一台基于精简指令集(RISC)的家用电脑。RISC支持的指令比较简单,所以功耗小、价格便宜,特别合适移动设备。早期使用ARM芯片的典型设备,就是苹果公司的牛顿PDA。

ARM的诞生与IP商业模式

1990年11月27日,Acorn公司正式改组为ARM计算机公司,全称为Advanced RISC Machines Ltd。苹果公司出资150万英镑,芯片厂商VLSI出资25万英镑,Acorn本身则以150万英镑的知识产权和12名工程师入股。公司的办公地点非常简陋,就是一个位于剑桥的谷仓。

1991年前后,当时给CPU公司提供芯片的Robin Saxby来到ARM担任CEO一职,他引进了IP商业模式,来挽救缺乏资金、业务不景气的公司。ARM将芯片设计授权给许多半导体公司,收取前期许可费以及后期生产硅片的专利使用费。

具体来说,ARM有三种授权方式:处理器、POP以及架构授权。

处理器授权是指授权合作厂商使用ARM设计好的处理器,对方不能改变原有设计,但可以根据自己的需要调整产品的频率、功耗等。

POP(processor optimization pack,处理器优化包)授权是处理器授权的高级形式,ARM出售优化后的处理器给授权合作厂商,方便其在特定工艺下设计、生产出性能有保证的处理器。

架构授权是ARM会授权合作厂商使用自己的架构,方便其根据自己的需要来设计处理器。

正是这个模式,最终使得ARM芯片遍地开花,ARM也与这些公司建立了互惠互利的合作伙伴关系。1993年,ARM将产品授权给Cirrus Logic和德州仪器(Texas Instruments,TI)。与德州仪器的合作,给ARM公司带来了重要的突破。而且,也给ARM公司树立了声誉,证实了授权模式的可行性。

1994年,诺基亚被建议在即将推出的GSM手机上应用TI的基于ARM的系统设计。考虑到内存空间,诺基亚反对使用ARM,因生产的总体系统成本有限。于是ARM专门开发出16位的定制指令集,缩减了占用的内存空间。该设计由TI授权并出售给诺基亚。诺基亚6110是第一部采用ARM处理器的GSM手机,上市后获得了极大的成功。ARM7成为了ARM的旗舰移动设计,此后被授权给超过165家公司。自1994年以来这些公司生产了超过100亿个芯片。

到了1997年底,ARM已成为一家年营收2660万英镑、净收入290万英镑的私营公司。

移动芯片市场的霸主

1998年4月17日,ARM控股公司同时在伦敦证交所和纳斯达克上市,首次公开募股价格为每股5.75英镑。

在两地上市的原因有两点。第一,当时科技股处于泡沫期,总部主要位于美国之外,ARM认为通过纳斯达克市场可以获得一个合理的估值。第二,ARM的两大股东分别是美国公司和英国公司,同时ARM希望能留住Acorn既有的英国股东。

21世纪初,整个行业遭遇崩盘,股票市场上的整体股票价减少近八九成,ARM收入也因此急剧下降,不过比起其他公司,ARM还是实现了盈利目标,且无任何负债或财务不良情况。ARM进入不按季度发展的新时代,谨慎规划了企业未来5年的路线图,并开始实施长期计划。

2001 年,Warren East被任命为ARM的CEO,而Robin Saxby接任ARM主席。成为标准处理器架构的愿景正在实现。

微处理器的尺寸变得非常小以至于其仅占用芯片的一小部分区域,所以接踵而来的问题是,如何在单芯片或系统级芯片 (SoC) 解决方案上构建基于软件的系统,尽管与专有处理器架构维护相关的投资和拥有成本十分巨大。大多数公司缺乏能够自行构建微处理器的设计团队,或者缺少使微处理器有效运行所需的工具。这就是为什么微处理器率先使用 IP 许可证模型的主要原因之一,ARM 产品也就因此被应用于越来越多的 SoC,特别是在快速增长的手机市场,ARM 逐渐成为了事实上的标准。

时间来到2007年,iPhone的出现和App Store的迅速崛起,让全球移动应用彻底绑定在ARM指令集上。紧接着,2008年,谷歌推出了Android系统,也是基于ARM指令集。至此,智能手机进入了飞速发展阶段,ARM也因此奠定了在智能手机市场的霸主地位。同年,ARM芯片的出货量达到了一百亿颗。

2011年微软宣布,下一版Windows将正式支持ARM处理器,这是计算机工业发展历史上的一件大事,标志着x86处理器的主导地位发生动摇。

有趣的是,英特尔在ARM成名之路上总扮演着推波助澜的角色。90年代,高通向英特尔投来合作意愿,但英特尔认为手机市场太小就拒绝了。之后苹果因iPhone也想找英特尔合作,结果还是以相同理由被拒,移动市场这块大蛋糕注定不属于英特尔

2016年7月18日,日本软银集团以320亿美元收购了ARM,至此,ARM成为软银集团旗下的全资子公司。

ARM的成功有偶然的机遇当然还在于当时少见的IP商业模式,诠释了“合作共赢”理念的真谛,这与英特尔是不一样的路,却也走出了相同的辉煌。

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