起底 半導體霸主 ARM:商業模式、發展歷史和破局方向

作者:海星   |   2020 / 09 / 29

文章來源:虎嗅網   |   圖片來源:股感知識庫


ARM 併購案對於中國乃至全球半導體產業的擾動仍在發酵。對於是否應放行這場世紀交易,中國產經業界存在不同聲音。理解這場交易的意義,需要先從認知ARM公司開始——持此初衷,本篇報告將對ARM進行深度起底:

ARM通過精簡指令集的成功撼動了英特爾(Intel, INTC-US)的霸主地位,後發製人成為行動互聯網的最大贏家,並極有可能繼續主導物聯網時代,其股權也成為科技大國爭奪的焦點。

更為值得警醒的是,IP核(Intellectual Property core,智慧財產權核)作為晶片領域最重要環節,我們還基本處於空白,產業和市場更對IP的重視程度,遠遠不夠。

一、ARM的全球風雲

英國 ARM 公司,全稱 Advanced RISC Machines,中文翻譯成 安謀 ,是一家蜚聲全球的半導體IP提供商。

就中國大眾而言,對於ARM公司的了解,可能不是因為晦澀艱深的晶片技術,而是由於各種“花邊新聞”。從 2016 年至今,ARM登上全球科技頭條的新聞就多達 3 個:

2016 年 7 月,趁著英國鬧退歐的時間窗口,日本軟銀(SoftBank Group Co, 9984-JP )集團(SFTBY-US)提出以 243 億英鎊( 320 億美元)現金收購ARM公司。收購完成後ARM退市,這筆交易也被認為是孫正義大手筆押注物聯網的代表作。

2019 年,ARM因確認將中止與華為的業務合作再次登上頭條,好在華為當時擁有最新的 ARMv8 的架構層級永久授權,可以保證華為在此基礎上研發新產品,短期的影響有限。

2020 年 9 月,半導體AI第一股輝達(NASDAQ:NVDA)宣布計劃以 400 億美元從日本軟銀集團手中收購ARM的全部股權。業界的解讀為軟銀將獲得急缺的現金,而輝達將憑藉ARM的技術補強CPU的短板,從此在物聯網時代一騎絕塵;而市場則可能遭遇被壟斷的命運。

站在人類科技樹頂端的ARM,最早由蘋果(Apple, AAPL-US)、諾基亞(Nokia, NOK-US)、Acorn、VLSI、Technology等公司合資創立,後來由於蘋果手機晶片使用ARM架構,而逐漸走向主流市場。

ARM成功地在行動互聯網時代戰勝不可一世的英特爾,完全壟斷了行動終端的晶片設計架構。

因此,ARM自然成為全球主要科技國家的關注焦點,每次圍繞ARM的股權紛爭都成為產業舉足輕重的事情,角逐方包括英國、美國、日本、中國和歐洲。

二、ARM的商業模式

起底ARM,必須要首先理解它的商業模式。

一句話來說,ARM做的是晶片設計領域的IP授權,可以簡單理解成靠賣智慧財產權為生。但為了深刻理解為什麼ARM能站在晶片產業之巔,我們繞不開對技術的討論。

一切從處理器出發。

處理器作為一個設備的大腦,賦予設備智能;我們深入處理器的內部,一般包括內核、調試系統、外設、儲存器等零件,而其中內核是處理器中最重要的部分。

進一步拆解,內核是由指令集與微架構構成的;指令集是所有指令的集合,而指令規定了處理器可以執行的操作,作為軟硬體的接口,指令集與上層操作系統、應用程式等緊密聯繫;微架構是用於完成指令操作的硬體電路設計,使得處理器在收到指令後可以盡可能高效地完成運算。

▲ 圖 1 :處理器的結構示意圖;資料來源:百度(Baidu, BIDU-US)

而ARM做的就是賣IP核的生意,即指令集+微架構。

通過以上的介紹,我們知道IP核是晶片中最難的部分,只不過大家比較熟悉的英特爾賣的是整個晶片,而ARM只賣其中的核,還是以授權方式進行的,是一種更加靈活、輕資產的模式。

由於ARM 的IP核是基於精簡指令集(RISC),相對於英特爾 X86 的複雜指令集(CISC),RISC可以讓整個處理器更為簡化,適合功耗小、成本敏感、任務相對固定的應用場景中。

而這正好是智慧型手機為代表的行動終端的痛點,因此ARM把握住機會成為行動互聯網最成功的半導體公司,而英特爾(NASDAQ:INTC)則遭遇的“失去的十年”。

提到ARM,繞不開的是其“技術+生態”的巨大優勢。由於指令集的設計十分複雜,再疊加架構設計這種高精尖環節,導致ARM始終保持對競爭對手的代際領先;而技術之外,ARM另一個優勢在於其從晶片設計、製造到銷售提供各類支持,以創新實力+深度合作打造顧客忠誠度。

ARM的厲害之處,除了技術絕對的領先和巨大的生態粘性外,錦緞研究員認為其商業模式的創新,更是值得關注的重點。這種只授權沒有實物商品的商業模式,對智慧財產權仍處於起步階段的中國公司來說,顯得稀奇又難以理解。

ARM公司本身不製造、不銷售任何實物晶片,只是自己設計IP,包括指令集架構、微處理器、圖形核心、互連架構,然後通過授權這些IP獲取收入。

收取的費用又包括兩部分: 針對IP授權的前期授權費,和根據每顆晶片售價按比例抽取版稅(royalty)。又通過三種不同層級權限的授權模式,和客戶進行合作。

▲ 圖 5 :ARM獨創的商業模式 ;資料來源:ARM官網

而這種神奇商業模式的誕生,背後有著深刻產業發展規律:

隨著智能終端產品越來越複雜多樣,晶片設計難度快速提升,設計成本指數級上升,為降低設計風險和成本,晶片設計公司越來越多地尋求使用經過驗證的IP,因此晶片設計產業拆分出晶片IP產業。

這個就非常像晶片製造領域,以前都是垂直一體化的IDM模式,後來台積電( 2330-TW )創立只做晶片代工部分的商業模式。所以我們可以認為ARM就是“軟版”的台積電。

三、ARM的過去

ARM公司的前身成立於 1978 年,算是第一批成立的半導體公司;但公司成為今日的雛形,則是需要追溯到 1990 年ARM控股的成立,當時最為重要的股東就是蘋果,可謂含著金鑰匙出身。

1993 年- 2008 年,為公司飛速成長的 15 年,在低功耗嵌入式處理器市場快所向披靡。

最被大家津津樂道的就是ARM成為行動互聯網時代的晶片IP霸主。在OS+CPU體系中,ARM+Android體系戰勝了PC時代Windows+Intel體系。

ARM 架構依靠蘋果和三星打開市場後,逐漸形成壁壘,由於對開發者持開放態度,而非英特爾的封閉態度,因此幾乎壟斷了行動端晶片市場。毫不誇張的講,我們使用的每一台智慧型手機的智能都是ARM賦予的。

▲ 圖 2 :ARM歷史大事件;資料來源:ARM官網

不用列舉眼花繚亂的財務數據,我們可以用一張圖來說明ARM的牛x,根據ARM自己公佈的其IP授權相關的晶片出貨數據,截止到 2019 年,基於ARM授權的晶片出貨量超過 1660 億顆,佔全球整個晶片市場出貨量的市場佔有率高達 34% 。

▲ 圖 3 :一張圖說明ARM厲害之處(資料來源:ARM官網)

四、ARM的未來

自然,大家容易想到的一個問題是,隨著智慧型手機每年出貨量達到 14 億部的瓶頸,ARM的成長是不是就到頭了?其實不然。

正如前文所說,ARM是精簡類類指令集(且指令集內容在持續升級更新),因此其天然適用於海量物聯網設備,手機只是其中的一種。這也是為什麼AI第一股輝達管理層對收購ARM表現得如此激動的本質原因。

ARM的廣闊舞台,我們可以從伺服器晶片這個市場來見微知著:當前全球伺服器年出貨量超過 1100 萬台,但伺服器晶片基本被 X86 壟斷,憑藉接近 100% 的壟斷,伺服器成為英特爾的提款機,英特爾每年有接近 50% 的利潤來自伺服器。

我們看到大家都在試圖挑戰英特爾的壟斷地位:

華為在 2019 年 1 月發布首款基於ARM架構的伺服器晶片—鯤鵬 920 ;蘋果近期發布基於ARM架構開發Mac晶片;目前ARM 已經明確了其針對數據中心的Neoverse 架構迭代升級策略,每一代性能提升都在 30% 以上,遠遠超過 X86 架構CPU 每一代性能提升的幅度,未來ARM 在性能上與 X86 之間的差距將不斷縮小。

伺服器僅僅是開胃菜。根據ARM自己的判斷,其未來面對的市場包括行動終端、ICT基礎設施、汽車、嵌入式等場景。

ARM 可參與的市場,預計到 2029 年將達 2320 億美元

ARM 整體可參與的市場,預計到 2029 年,將達到 2320 億美元,而目前收入不到 20 億美元的ARM,離天花板還有著無盡的空間。

而這顯然不是癡人說夢,ARM 的精簡指令集功耗較小、價格便宜、並發處理效率高、升級速度快,出身就帶著物聯網基因,以目前在 5G 網路基礎設施市場為例,ARM的市佔率已經達到 28% ,可見ARM的未來,仍非常值得大家繼續關注。

▲ 圖 4 :ARM未來的成長空間仍然廣闊(資料來源:ARM官網)

虎嗅》授權轉載

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