Arm ,是日本软银集团旗下的芯片架构IP设计公司,成立于1990年,总部位于英国剑桥。Arm也是Advanced RISC Machine的缩写,即高级精简指令集计算机。Arm 本身并不靠自有的设计来制造或出售CPU,而是将处理器架构授权给有兴趣的厂家。迄今为止,基于Arm架构的已出货芯片已超3000亿美元,其中99%的智能手机SoC处理器和50%CPU处理器是基于Arm架构设计而成。
Arm 第四财季的营收达到了创纪录的 12.41 亿美元,首度突破 10 亿美元大关,同比增长 34%,该企业的两大收入来源版税和许可也都创下历史新高。从全财年来看,强劲的第四财季表现带动 Arm 的 2025 财年营收达到 40.07 亿美元;其中版税部分贡献 21.68 亿美元、许可和其它则共计 18.39 亿美元,刷新历史。
Arm公司通过出售芯片技术授权,建立起新型的微处理器设计、生产和销售商业模式。Arm将其完整的软件开发工具(编译器、debugger、SDK),以及针对内含Arm CPU硅芯片的销售权给世界上许多著名的半导体、软件和OEM厂商,每个厂商得到的都是一套独一无二的Arm相关技术及服务。如今的Arm,除了提供CPU IP,还提供GPU、NPU、MCU、接口、子系统等各种各样的IP解决方案。
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初创阶段:Acorn比Apple更早出现
故事要从1878年说起。
1978年,在英国剑桥,两位工程师——Chris Curry(克里斯·柯里)和Hermann Hauser(赫尔曼·豪瑟)共同创立了一家名为Cambridge Processing Unit(剑桥处理器单元)的公司,主要从事微处理器控制器的设计与制造。
次年,他们的首款产品Acorn System 1因采用6502 CPU而成功盈利,随后公司更名为"Acorn Computer Ltd",这个名称来源字母排序表上,Acorn比Apple更早出现,寓意超越苹果。
1981年,Acorn迎来了改变命运的机遇。
英国广播公司(BBC)计划推出一档普及计算机知识的节目,委托Acorn开发配套的微型计算机。Acorn先后找到摩托罗拉和美国国家半导体,但这两家公司的16位处理器性能始终不达标。随后,他们找到英特尔,希望对方能提供80286芯片的设计资料和样片。
然而,英特尔拒绝了这一请求。最终,Acron使用了MOS公司的MOS 6502 8位CPU完成了BBC交代的任务。
经此一役,Acorn下决心要走自研处理器的道路。1985年,剑桥大学的Sophie Wilson(索菲·威尔逊)与史蒂夫·弗伯(Steve Furber)设计出全球首款商用RISC处理器“Arm1”,全称是Acorn RISC Machine,Acorn是公司名称,Machine是机器,RISC是精简指令集计算机。这款32位架构、3微米制程和6MHz主频的处理器,以其低功耗和高效率颠覆了行业对芯片设计的传统认知。
1990年,Acorn因财务危机濒临破产,公司被拆分成若干个部分,其中处理器部门被苹果、VLSI科技和Acorn联合注资,成立一家新的独立企业Advanced RISC Machines(Arm)。初创团队仅12人,办公室设在一间仓库中。苹果投资150万英镑,VLSI注资25万英镑,Acorn则以知识产权和工程师入股。这次重组为Arm的未来埋下了变革的种子。
商业革命:Arm诞生,改写Fabless游戏规则
Arm成立初期,其芯片在性能上难以与英特尔的x86架构抗衡,加上苹果基于Arm610处理器的Newton PDA因功能缺陷折戟市场,账上仅剩300万英镑,公司濒临绝境。
受苹果Newton项目的影响,时任Arm CEO罗宾·萨克斯比提出了一个关键转型策略:放弃制造芯片,转而通过授权架构设计盈利。这一决策彻底改写了半导体行业的游戏规则。
Arm的授权模式分为三类:1. 处理器授权,客户可直接使用Arm设计好的处理器,仅允许调整频率和功耗;2. POP授权(处理器优化包),提供针对特定工艺优化的处理器设计;3. 架构授权,允许客户基于Arm指令集自主设计处理器,比如苹果的Swift架构和高通的Krait架构都是这种模式的产物。
对于Fabless来说,他们通常只需要获得一个已经通过验证、可以直接用于生产的Arm处理器设计方案(IP Core)。这种情况下,Arm公司会提供以下技术资料:
- 芯片的电路设计图纸(闸极电路图)
- 用于性能模拟的数学模型
- 测试程序
这些资料能帮助客户把Arm核心集成到自己的芯片设计中。
而对于大型芯片制造商(IDM)和晶圆厂这些需求更复杂的客户,Arm会提供更底层的设计代码(RTL级代码,比如Verilog格式)。这种可合成的RTL代码让客户能够:
- 对处理器架构进行优化调整
- 提升性能(比如提高运行频率)
- 降低功耗
- 添加自定义指令,这比直接使用固定电路图有更大的灵活性。
需要注意的是,客户不能转售Arm架构本身,但可以销售基于Arm核心的芯片、开发板等成品。晶圆厂比较特殊,他们不仅可以生产含Arm核心的芯片,通常还能为其他客户重复使用Arm核心的设计授权。
1991年,Arm首次授权给英国GEC Plessey半导体公司。
1993年,Arm与德州仪器(TI)合作,为诺基亚6110手机定制16位Thumb指令集,这一创新大幅降低了内存占用。这款手机一经推出大获成功,使Arm迅速打开了移动市场。到1998年上市时,Arm已经占据了全球手机芯片70%的市场份额。
与英特尔不同,Arm这种不直接生产芯片,而是通过授权费(一次性支付)和版税(按芯片售价1%-2%抽成)盈利方式很快带来了丰厚的回报。这种模式在2007年iPhone发布后迎来爆发,全球99%的智能手机芯片依赖Arm架构。
这里补充一下,Arm处理器可以大体分为经典Arm处理器系列和Cortex处理器系列。
经典处理器系列包括ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10E和ARM11等。其中,ARM7是使用最广泛的32位嵌入式处理器系列;ARM9采用哈佛体系结构,指令和数据分属不同的总线,可以并行处理;ARM11是Arm新指令架构ARMv6的第一代设计实现,具有高数据吞吐量和高性能的特点
Arm公司在经典处理器ARM11之后的产品改用Cortex命名,并分成A、R、M、X 四类。
- Cortex-A系列面向移动计算、智能手机和服务器等高端市场,支持完整操作系统
- Cortex-R系列面向实时应用,如硬盘控制器和汽车传动系统,具有低响应延迟
- Cortex-M系列面向微控制器市场,设计成面积小、能效比高,适用于单片机和深度嵌入式系统
- Cortex-X系列面向高性能市场,为下一代智能手机和笔记本电脑提供更加先进的CPU性能
2024年,Arm的版图已经远远超越了手机领域。其数据中心业务收入同比增长47%,汽车电子版税激增60%。亚马逊Graviton、微软Azure Cobalt等服务器芯片均基于Arm架构,特斯拉FSD和NVIDIAOrin自动驾驶芯片也都依赖其设计。
此外,Arm也通过收购行动不断巩固自己技术的护城河。
- 2013年收购光影计算公司Geomerics增强图形处理技术;
- 2018年以6亿美元收购物联网数据平台Treasure Data,后于2020年将其拆分以专注核心业务;
- 2024年推出"计算子系统"(CSS)模式,允许客户定制芯片设计,同时保留Arm核心IP。
独立之路:话语权弱的霸主,AI后劲不足
Arm的成功不仅在于技术,更在于生态构建。 其架构被深度整合进Android、iOS等操作系统,形成“技术联盟”。 然而,近两年AI、算力等高性能处理器需求激增,Arm的低功耗特性在运行复杂AI算法时面临不少的挑战,显得有些后劲不足。
2016年,软银以43%的溢价,320亿美元收购Arm,创造了欧洲科技史上最大并购案。孙正义曾兴奋地表示,投资科技行业几十年,收购Arm算是他的“宿命”,他认为“五年内Arm的价值将增长至先前的五倍”。
孙正义试图将Arm打造为物联网时代的核心枢纽,但碎片化的市场让Arm营收增速长期徘徊在10%左右。
2020年,软银试图以400亿美元将Arm出售给NVIDIA,但因反垄断监管与行业反对而失败。Arm联合创始人豪瑟发起“拯救Arm”运动,强调此举威胁英国科技主权。最终,Arm于2023年9月登陆纳斯达克,募资48.7亿美元,首日市值突破660亿美元,成为当年全球最大IPO。
目前,Arm正处于一个两难的境地。一方面,公司的盈利难以匹配其行业龙头的地位,相比较代工龙头之台积电、设计龙头之NVIDIA,Arm营收只有他们的零头;另一方面,AI对算力和功耗的强劲需求,让Arm架构有些动力不足。此外,开源架构RISC-V凭借零授权费吸引了阿里平头哥、华为等厂商,Arm被迫调整授权策略,要求客户从2025年起若使用公版CPU则必须搭配其GPU、NPU,这一举措又引发三星、高通加速自研架构的进程。
结语
今天的Arm既是技术标准制定者,也是商业模式的颠覆者。其“中立性”与“生态依赖”形成微妙平衡:一方面拥有数十年积累的开发者工具、操作系统适配及数千家合作伙伴构成的技术联盟;另一方面,又面临过度依赖版税收入,难以攫取终端市场红利的困境。如果提高授权费率,可能加速客户转向RISC-V。Arm能否在架构创新与商业策略间找到更锋利的平衡点,或许将会改变其话语权弱的霸主地位
总之,Arm的故事是一部“小而美”的逆袭史。它不生产芯片,却定义了芯片的形态;不制造设备,却渗透进每一台智能终端的血脉。从剑桥仓库到纳斯达克敲钟,从移动时代到AI革命,Arm以低功耗性能与开放生态,在巨头争霸的夹缝中开辟了一条独特路径。
正如Arm首任CEO萨克斯比所言: “我们不是巨头,但我们可以让巨头们跳舞。 ”
Tips
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