杏彩平台官网·解读ARM帝国:芯片最上游的霸权

发布时间:2024-05-23 05:47:05 来源:杏彩平台登录注册 作者:杏彩体育官网入口

  一般而言,英国人写的英文,往往没有美国人写的那么直白,比如《芯片战争》简单明了。而这本《万物蓝图》书名令人琢磨半天。

  然而看了第一章Everything,everywhere,就容易明白了,它指的是ARM的设计为遍及万物(everything)的芯片提供了设计蓝图(指令集)。

  媒体人写得很严肃。从外观上将此书与《芯片战》对比是有点意思的。《芯片战》由大学的副教授所著,却被形容为“非虚构惊悚作品”,开卷有个“演员表”,中间有多张照片,可读性较强。末尾不用学术著作的规范,而参考文献却是列了注释表(Notes)。

  《万物蓝图》作者是彻头彻尾的媒体记者,既无相关专业背景也不从事学术工作。作者在前言中写道,他的目的是想要写本“最大的商业故事”(biggest business story),一下子就想到了芯片。

  但这本书却很像学术著作,列出了32页参考文献(Reference)和16本背景专著(Bibliography)。

  近年国内出版的芯片战内容的专著,大多作者强调自己的技术背景,仅有一本记者写的,但看上去像是“剪报”汇集,实在不敢恭维。感觉技术出身和媒体背景应该各有所长,调查记者有自己独特的视角和挖掘、访谈和分析梳理的技能,这是技术专家无法替代的。

  本书前两章是背景,一篇讲芯片历史科普,一篇谈论两位性格完全针锋相对的“芯片之父”(Odd couple),Jack Kilby以及Robert Noyce。两位当时素不相识的工程师,几乎同时发明了集成电路。《芯片战》第三章说的就是他们俩人。

  其余13章作者分成了三大部分。第一部分描述了ARM技术来源及商业化过程,以及其在移动通讯中的关键作用。第二部分则描述了ARM是如何从老式手机跃迁到智能手机。在此过程中既有与英特尔的激烈竞争,也有与软银的爱恨关系。第三部分则描述了它在低能耗传感器和高端数据中心市场的开拓,以及如何躲过因其市场泛化而带来的陷阱。在这三部分之外又有第四部分,讲的是2022年以后的故事。感觉初稿完成可能比较早,等到有出版商看中后又重新补上更新内容。

  说到芯片大佬的艰难起步,耳熟能详的是硅谷、车库创新、风险投资和国防订单,不过那是美国故事。ARM(Advanced RISC Machines),其前身是Acorn Computer。帮助起步时名不见经传的Acorn崛起的贵人,不是金融大亨,也不是国防部,而是国有电视台BBC。上世纪70年代末期BBC的继续教育部门看到了计算机正在引领未来,于是派记者遍访欧美日多国了解发展状况,制作多个电视系列片。BBC甚至还当起了智库,在1979年12月将一份标题为“微电子”的50页报告直接送到每位议员办公桌上。报告定义了多媒体教育需要面向的新兴领域,并认为这将对今后几十年产生影响。

  这份报告产生了很好的说服效果,英国政府立项为中小学普遍配置计算机,而Acorn的低成本品牌有幸入选政府补贴50%的两种产品系列之一。它为此生产的一系列用于中小学普及的计算机,甚至用上了BBC Micro的品牌(为支持它还建立了BBC Software)。有人称Acorn是“英国的苹果公司”。其实,它们真难说有多少相似。这段独特的经历表明,没有BBC可能就不会有今天的ARM。

  Acorn在BBC扶植下勉强站稳脚跟,但毕竟还不过是在电脑市场竞争的诸多公司之一,而且后来也遭遇波折,甚至被重要的IT媒体评为“十大僵尸IT公司”之一。

  然而,ARM公司抓住了芯片发展的一个重要关键,即精简指令集计算(RISC)。芯片绝大多数时间只用了其20%的能力,如果有设计架构能减少指令集冗余将会大大提高芯片性能。这个概念很早就在IBM、加州伯克利和斯坦福等地进行研究。

  Acorn在1981年启动高度保密的“项目A”,研究实现这个概念的设计实现,1983年10月Acorn RISC Machine诞生,三个字母的缩写ARM首次出现。基于ARM的第一批芯片在1985年4月由其合作伙伴VLSI制成,这种ARM1集成2.5万个晶体管,其性能却超过了晶体管数量10倍的摩托罗拉最新产品,这正是苹果手机处理器的前身。

  然而,这个惊人消息居然在6个月后才被媒体报道,原因并非保密,是第一时间得到信息的记者根本不相信。不仅是记者,同在欧洲甚至与Acorn合作过的行业巨头如意法半导体ST和荷兰飞利浦,也错失商机,面对急需资金拓展的Acorn袖手旁观。公司只好将目光放到大洋彼岸,在硅谷找到了苹果和VLSI两家公司,成立了合资企业。苹果出资150万英镑、占股43%;Acorn出资25万英镑加上知识产权和人力也占股43%,其余属于制作方VLSI。在苹果要求下Acorn RISC Machine改名为Advanced RISC Machine,在1990年11月ARM得以成立。数百万英镑这点资金在IT行业根本说不上什么,恐怕没什么人会想到ARM会成就为芯片结构底层提供“蓝图”的全球霸主。

  很多人会认为ARM是芯片设计界的老大,但在全球芯片设计公司排名上却看不到其名。还是《芯片战》(Chip Wars)一书的名词,解释得比较清楚。芯片设计里面还有细分,ARM是属于更加上游的指令集(这正是书名采用了蓝图(Blueprint)的原因。就像造房子,先有蓝图再具体设计)。ARM把构架设计卖给设计公司,后者再根据客户需求具体设计芯片。

  靠知识产权挣钱。一台阿斯麦尔光刻机要价1.2亿美元,而为什么不到300万英镑就可张罗起一家ARM?原因是后者“生产”的是知识产权(简称IP)。在跟苹果成立合资公司的时候,Acorn靠IP和人力资源就可抵125万英镑。IP看上去是笔好买卖,客户要拿其“蓝图”,先要付给ARM一笔入门版费用(百万至千万英镑)。如果芯片设计企业Fabless采用了ARM的底层架构,并制造出成品芯片,ARM还会有1-2%售价的抽成(royalty)。

  根据软银2022年报,2021年ARM抽成收入高达26亿美元,增长率34.6%。而有些底层架构的生命力强,可以很长时间抽成。例如1997年卖给诺基亚和德州仪器的ARM7 TDMI,直到2020年仍然出片2亿片,似乎是20多年来一直躺着挣钱。可以说ARM进入了一个蓝海,但这样天上掉馅饼的好事,为什么别人不来抢一口呢?事实是,这个蓝海并不风平浪静,进入无人区必然面临巨大风险。

  靠IP挣钱容易吗?ARM正式成立不久,1990年12月18日公司内部会议披露了一份优势劣势机会陷阱(SWOT)分析报告,在列出的种种劣势中间,最刺眼的是当时公司拥有的专利为零,所以ARM的起步并不轻松。

  而早在1981年斯坦福教授John Hennessy领衔的团队,已在RISC技术上占了先机,它开发的MIPS已诸多被商业工作站采用,而且公司早已上市。ARM试图攻克的是低成本、应用更加广泛的RISC构架。在与苹果公司合作以前,研发资金非常短缺。三位主要设计师只能共用一台功能有限的Apollo电脑,检测还要跑到慕尼黑去做;团队最绝望时感觉随时可能解散,其中一位重要创始成员未能熬过黎明前的黑暗,才37岁便辞职去大学当教授。做出一个芯片通过测试批量生产就可卖钱,而申请发明专利一般要等18个月才会被批准,下游设计公司还要差不多同样的时间才定型,等到芯片批量生产出售可以抽成常常要4-5年。

  很显然,ARM的商业模式是慢热型的(slow burn)。据《经济学人》2019年文章提到,设计CPU新架构需要300人/年。显然,这不是所有同行都能扛得住的。而能将42%的收入投入R&D的坚持,则更是大手笔。这是来自对研发方向的正确判断,必须有长远眼光才能确保4-5年后技术不落后。而且,要能对应用前景有很强的适应性,要容易扩展。需要看准未来,又要耐得住寂寞,这对很多企业是一种煎熬。

  硅谷那些高技术企业给人的印象似乎就是有钱、烧钱。而ARM在很长时间里都缺钱, 不仅仅是前面提到的研发缺资金,ARM是在一个旧谷仓里开张的。公司也曾打算搬到剑桥附近、高大上公司云集的工业园,以显示高技术新创公司“形象”,奈何财力不支。

  被誉为“销售员”的CEO执意去便宜的地方安家,于是就找到那家养过火鸡的老建筑。为了省钱,ARM跟家具公司做了交换。ARM将这家公司的办公桌,排放在17世纪谷仓的照片,然后印在营销手册上。作为回报,ARM可以用塑料价,买到实木板材。困难时员工停止加薪,只能期望期权在将来某个时候带来些补偿。

  然而,该花钱的时候,绝不打折扣。ARM曾不惜花费1万英镑雇人撰写才一页纸,总共600个词的申请文书。贫穷并没有限制想象力。财力有限,迫使ARM的商业模式高度聚焦,只盯着产业生态一个环节。也正是这个因素促使ARM设计的架构十分精简,降低成本提高能效,从而在竞争激烈的RISC架构中,艰难地开拓出独特的低价节能方案。事实证明,这对其将面对的巨大目标市场来说恰恰是致胜法宝,这正是“穷出来的”低成本高能效。

  ARM起步甚至其诞生得益于与苹果的慧眼,但合作不是单向的恩惠。还在Acorn时期,苹果就觉察到这家公司的不凡能力。ARM拥有独特的RISC架构,已超越当时最大芯片公司AT&T的水平。苹果和ARM第一个成功的合作产品,是一种以“牛顿”命名的个人数字助理(PDA), ARM610架构的芯片成为牛顿PDA的王牌。

  早在ARM成立之初做的SWOT分析,就将“可携带应用”确定为“商机”,预计其未来巨大市场需要大储量而又价廉节能的芯片架构。尽管ARM提前研制了600系列,然而这个产品却生不逢时。它被认为是iPhone构想的雏形,但作为太超前而相关配套技术并没有跟不上。

  然而,苹果和ARM合作达成之日,就是牛顿PDA的末日,押宝牛顿PDA的苹果因此折戟沉沙(这也正是乔布斯回归的重要因素之一)。幸运的是,ARM股权收益还不至于让苹果公司关门。因此,苹果也承认牛顿项目的最大成果,就是找到了ARM。恰好此后移动通讯领域迎来了爆发期,这次合作也开启了双方在此领域的胜利大进军。苹果因iPhone一举成为IT业界翘首,而幕后的ARM也成为芯片架构的霸主。

  但凡世上名气大的技术公司,好像都有名声显赫的领军人物。ARM没有明星人物。跟ARM信息最多的名字,自然就是日本投资家孙正义。而他根本不能算ARM的人,只不过2016年斥资240亿英镑收购了ARM。这位资本家既不在董事会,也不插手具体业务。ARM渴望独立又有前景良好的设计,但就是没。它总是先做事再去找领导,这看上去有点奇怪。

  书中当然也描述了不少ARM的高层和技术骨干,其中之一是第一任CEO Robin Saxby。他具备技术背景,但在书中却数次被描写为“战略销售员。


杏彩平台官网
上一篇:龙旗科技:全球前十大手机品牌商除苹果与传音外均为公 下一篇:欧菲光:公司已与众多手机、汽车等品牌客户建立了长期