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全球最大IPO即将公开募股,ARM如何成长为Intel的强劲对手?
2023-08-10 来源:贤集网
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关键词:ARM芯片英特尔

据媒体报道,软银集团旗下的英国芯片设计公司Arm计划于9月在纳斯达克进行首次公开募股(IPO),包括苹果、三星、英伟达和英特尔在内的公司将在Arm上市后立即对其投资。

据悉,Arm的上市时间定于9月中下旬,软银将在本月晚些时候正式向美国证券交易委员会申请上市,然后它必须获得纳斯达克的批准。

自软银在2016年以240亿英镑(当时约合310亿美元)的价格收购Arm以来,该公司的估值翻了一番,目前超过600亿美元。

英伟达曾在2020年以400亿美元的价格求购Arm,软银同意了收购要约,但在监管机构表示反对后放弃了这笔交易。自那以后,软银一直试图让Arm上市。



Arm公司是全球半导体行业的重要参与者,所设计的Arm架构以节能而著称,在智能手机芯片领域占据了超过90%的全球市场份额。

根据Refinitiv的数据,Arm上市将是一年来全球最大的IPO。

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。2014年基于ARM技术的全年全球出货量是120亿颗,从诞生到现在为止基于ARM技术的芯片有600亿颗。技术具有性能高、成本低和能耗省的特点。在智能机、平板电脑、嵌入控制、多媒体数字等处理器领域拥有主导地位。

在ARM架构开始成为主流的当年,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 架构逐渐成为了事实上的标准。

之后ARM公司开始进入大众视线,为人熟知的故事今天依旧在继续。


源起:从阿尔卑斯到剑桥

1948年,赫曼·豪瑟出生于奥地利维也纳。事实上直到现在,他还保留着奥地利国籍。16岁那年,他来到英国剑桥学习语言,随后回到维也纳大学,拿到了物理学硕士学位。在国内服了一年兵役后,他又离开奥地利的阿尔卑斯山,来到剑桥大学攻读物理学博士学位。

赫曼·豪瑟所在的卡文迪许实验室,曾经诞生了29位诺贝尔奖得主,近代科学史上很多著名的发现,都在这里产生。包括发现电子、中子、波粒二象性,以及DNA的双螺旋结构,都是源于这个实验室的重要成果。

然而,当赫曼·豪瑟最初选择进入物理领域时,好像并没有获得太多家人朋友的支持。他的父亲在奥地利从事葡萄酒生意,而他的一位朋友甚至曾经断言,豪瑟这样下去“永远也赚不到钱”。


发展:从Acorn到ARM

赫曼·豪瑟的人生在30岁那年起了变化。在1978年,他在某个社交场合结识了剑桥本地的企业家克里斯•库里(Chris Curry),两人一拍即合,决定一起创办一家公司。对此,豪瑟调侃道,“我一定有我父亲的一些创业基因”。



豪瑟和库里去了剑桥大学国王学院对面的银行,并顺利拿到了一张1万英镑的支票,几个月后,他们又拿到了一张5万英镑的支票。他们最初成立的公司名叫剑桥处理器有限公司(Cambridge Processor Unit Ltd),在70年代后期,这家公司成为了Acorn计算机公司(Acorn Computers)。

在上世纪80年代,BBC启动了一项名为“计算机认知计划”的教育项目,希望帮助英国的学校普及计算机教育。在这个项目中,需要设计并制造大量的计算机,由BBC对外进行销售。而这个大单,就落在了Acorn计算机公司的头上,这也使得这家公司在一夜之间声名鹊起。

两年之后,伴随着巨大的成功,豪瑟和库里再次走进剑桥当年的那家银行,并要求拿走100万英镑。豪瑟回忆道,听到这个“请求”,银行经理“从椅子上摔了下来”,因为当时没有任何一家公司在这么短的时间里就向银行要这么多钱。

“我经常在想,如果现在让我去投这笔钱,我会不会去做。而答案很可能是否定的”,豪瑟说,“我们在当时甚至都没有商业计划。”

豪瑟提到,“我们在当时只有很强的预感,这件事能成”。

幸运的是,他们找到了一位银行家借钱给他们,后来,豪瑟和库里在股票市场上发行了价值2亿英镑的股票,Acorn也由此逐渐成长为了一个家喻户晓的公司。

然而命运就是那么神奇,正当他们开发出了第一批ARM芯片,并且最终解决了生产问题时,家用电脑市场崩溃了。“我们终于把它们装在卡车里准备运出来,但这时人们就不再买了。”

此时,Olivetti公司杀入战场,并以低价获得了控股权。在接下来的三年里,豪瑟为这家来自意大利的个人电脑公司建立了研究实验室。1990年,他帮助创建了“Advanced RISC Machines”公司,也就是后来的ARM,并成功从Acorn公司剥离。值得注意的是,直到1998年ARM在伦敦证交所和美国纳斯达克上市之前,它一直是Acorn和苹果公司的合资企业。



也曾遭遇低谷

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。公司上市的时机已成熟。尽管公司三年前已有上市的打算,然而当时科技股处于泡沫期。大家都忧心忡忡,但仍认为公司应该抓住科技股大规模投资这个机会。

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。ARM上市导致股价飙升,这家英国小型半导体设计公司几个月间就成为价值十亿美元的公司。

20 世纪 90 年代末是技术发展的繁荣时期,ARM 当时也处在这一发展期的鼎盛点。问题在于,互联网泡沫的出现,诸多技术公司如雨后春笋般涌现;即便这些公司在成立时处于负债状态并且通常几乎不能提供具体的收入预测,它们有极高的估值。作为众多技术公司之一,ARM 的股票估值很高,其股票价格超过 10 欧元——这在当时是公司 1999 年实际盈利的 300 多倍;并且它在FTSE(最有价值公司) 100 指数中排名第 30 位。当时,公司规模的庞大估价是自互联网热潮以来所未见过的。

21世纪初,不可避免的事情发生了——泡沫破碎,整个行业遭遇崩盘。技术行业遭到重创,股票市场上的整体股票价减少了80-90%。不论公司处于盈余还是亏损状态,均出现了股价的急剧下降。那些年全球半导体行业的收入很好地说明了这一点。ARM 收入也因为行业的这一巨变而出现了急剧下降。

尽管 ARM 实现了其盈利目标,且无任何负债或财务不乐观情况,但他们仍感受到了经济衰退所带来的紧迫感。根据当时在 ARM 工作的员工的描述,这是一段“难过”的时期,“在这里工作不怎么舒心”。整个行业出现过剩,但幸运的是,ARM 员工并未受到过多影响。ARM 进入了不按季度发展的新时代。他们谨慎地规划了企业未来 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,尽管专有处理器架构维护相关的投资和成本十分巨大。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,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。

但是,ARM 核心为“硬 IP”,并且会面临将其应用至不同技术这一现实问题。ARM 需要生产可以在无需特定技术核心端口的情况下授权给任何人的综合核心。2001 年,ARM926EJ-S 应运而生。这是一款完全综合的核心,配备 5 级管线和集成的 MMU,并且能够为 Java 加速和部分 DSP 运行提供硬件支持。它接着获得了全球 100 多位芯片供应商的授权,并且目前已出售了数十亿个。

在互联网崩溃后,行业仍处于复苏中,ARM 也一样。增长逐渐稳定,而且 ARM9 已先后变为全新的 ARM7、ARM9E 和 ARM10。实际上,ARM 10 和 ARM11 技术在低功耗、高性能处理方面开拓了新天地。ARM 的员工人数在短短的 3 年内增加了两倍,从 400 人增加至了 1300 人!但是 ARM 当时已发展成了一家更为成熟的公司,因此,他们决定针对产品进行多元化,以便涵盖所有行业需求。



成为巨人的ARM

如果说英特尔是PC时代的“霸主”,那么ARM(安谋)则登上了移动终端时代的“王座”。

ARM最初的简称是Acorn RISC Machine。Acorn Computer创立于1978年,总部位于剑桥,由Andy Hopper(剑桥大学),Chris Curry(Sinclair Research)和Herman Hauser(剑桥大学)创建。

在英特尔Intel x86构架统治PC的时代,Acorn向Intel申请80286处理器样片,但遭到拒绝,无奈之下,Acorn选择自研处理器。

1983年10月,Acorn启动了代号为Acorn RISC的项目,由芯片生产公司VLSI Technology负责生产。1985年4月26日,VLSI产出第一颗Acorn RISC处理器ARM1。为了避免与当时市场上的巨头竞争,ARM选择了low-cost, low-power和high-performance的设计理念,这恰恰踩中了智能手机的需求。

尽管在此后多年发展中,因为移动智能终端迟至2008年之后才出现爆发式增长,ARM的经历一度非常坎坷。但正是在英特尔等巨头的阴影下,避开巨头锋芒的ARM伴随移动智能终端的兴起,悄然成长起来。

最新数据显示,ARM公司在全球拥有1000多家处理器授权合作企业、320家处理器优化包和物理IP包授权伙伴,15家架构和指令集授权企业,全球95%以上的智能手机和平板电脑都采用的ARM架构的处理器,ARM每年的出货量从2013年的每年100亿台上涨到现在每年的200亿台。

如果仅仅从数字难以感受ARM公司在市场受到的追捧程度,那么看看ARM的对手英特尔、高通、西部数据、SK海力士等对ARM竞争对手——致力于将开源半导体技术商业化的SiFive Inc——的扶持就可以感受出ARM之于业界的重要性。

能在巨头中突破重围,与ARM的模式有很大关系。

ARM的崛起重要原因之一就是放弃了传统IDM模式(Integrated Device Manufacturing,整合设备生产模式)的大包大揽,使众多厂商可以在其指令集内继续设计和创新。ARM公司根据芯片设计公司不同的需求和能力,提供了三种不同的对外授权模式:

一是处理器的IP授权模式。ARM将该IP专利授权给买下设计的公司,公司可以直接按其设计方案生产。

二是处理器和物理IP的授权模式。此种模式下企业需严格按照ARM规定工艺流程来生产芯片。

三是架构和指令集授权。这是自由度最高的授权模式,三星、苹果、华为等实力雄厚的手机厂商可以在ARM架构下自行设计和优化芯片。

其中,RISC-V指令集更为激进,直接基于RISC(精简指令集)原则开源指令集架构,允许任何人设计、制造和销售RISC-V芯片和软件而不必支付给任何公司专利费。阿里巴巴旗下的半导体公司平头哥2019年研发的玄铁910(XuanTIE910)处理器便是采用的RISC-V架构。

而以英特尔为代表的IDM模式,承接了芯片从设计到制造到封装的所有环节。在集成电路行业发展的早期,企业一般都是用这种大包大揽的IDM模式。在移动终端领域中,低成本、微利润的处理器是无法支撑这一重度投入模式的。

ARM公司开创的授权模式,将芯片的架构、设计(Fabless,如高通、联发科、海思)和生产(Foudary,如台积电)分开,它激活了全产业链的活力,不仅提高了生产效率和新工艺迭代的速度,也降低了生产成本,从而形成了日益繁荣的ARM生态。

也就是说,轻装上阵的ARM能够跑得比庞大的英特尔更快,最终成为了英特尔的心腹大患。


ARM 的野望

战争还在继续。

在长达三十年的岁月里,大部分人们只看到 Arm 在嵌入式领域一路狂奔。很少有人知道,大概在十年前,Arm 内部就把炙热的目光投向了 Intel 的王座。

2012 年,台北 Computex 展,Arm 正式公布了自己的服务器计划。其实在这之前,Arm 已经悄悄扶持了一家后来改名为 Calxeda 的公司,基于 Cortex-A9 设计自己的服务器,不过这家公司最后在 2013年倒闭。

在这一年,Arm 发布了 A57/A53 两款 64 位处理器,X86 阵营里的重量级玩家 AMD 基于 A57 发布代号为 Seattle 的服务器芯片,但是很快即销声匿迹。如今在 X86 架构之下,AMD 凭借 RYZEN 、EPYC 再一次吹响进攻的号角,对于和 Arm 的往事,绝口不提。

在 Calxeda 倒闭的同一年,Marvell——这家从 Intel 继承了 Xscale 技术的公司,发布了基于 Armv7 指令集的自定制架构芯片——ARMADA XP,面向企业级云计算领域,获得了百度、戴尔等客户的订单。

2017 年,高通推出了基于 ARM 架构的 48 核 服务器 Centriq 2400,这颗出生名门的芯片,含着金汤勺出生,一路顺风,可是天有不测风云,Hock Tan 这个掠食者出现 了,他向高通提出了 1300 亿美刀的强行收购要约,为了抵抗 Hock Tan 的恶意收购,高通必须削减开支,Centriq 这一吞金兽随即被打入冷宫。



高通的服务器技术后来被授权给中国的初创公司华芯通,可惜的是该公司运营了三年即宣告倒闭。Intel 向移动处理器市场进攻有多艰辛,Arm 向服务器市场冲锋就有多难,服务器战场成了 ARM 阵营的绞肉机,无论是久经沙场的老将还是初试锋芒的剑客,一批批倒下,一批批冲上去。

这可是一年营收高达 250 亿美金的大肥肉啊,ARM 阵营中群狼咆哮。

还是在2017年,Marvell 斥资 60 亿美金收购了 Cavium,获得了基于 ARM 架构的 ThunderX 服务器产品线,并于 2018 年发布了基于 ThunderX2 的 CN99X 服务器级处理器,剑指 Intel Xeon 和 AMD EPYC,并公布了在 ARM 服务器上的 Roadmap。而且微软开始在 ThunderX2 上部署自己的 Azure 云服务。

在中国,天津飞腾基于 Armv8 设计的服务器芯片已运行在“天河三号” 超算中心,华为鲲鹏亦战鼓声声,在当前风云变幻的国际形势下,相信他们会有值得期待的表现。

在日本,富士通公布了号称地表最强的 ARM 处理器 A64FX,将用于日本新一代超算中心上,代号 Post-K。

如果说这之前的屡败屡战是 Arm 军团的先头部队冲锋,那么在2018 年,Arm 这只头狼站到了最前面,宣布了 ARM 在服务器市场的专属架构——Neoverse。

在 Neoverse 发布一年后,云计算霸主 Amazon 发布了基于此架构的自研处理器 AWS Graviton2,号称能获得超过 Intel 40% 的性价比,其实在这之前 Amazon 已经基于 Arm Cortex-A72 研发了自己的第一代处理器 。互联网巨头开始依托 ARM 自研处理器,这无疑是在焦灼的战场上引爆了一颗核弹。

无论是亚马逊、微软这种互联网,还是传统的计算机公司,都希望在 X86 之外寻找更多的选择——更高的计算密度,更低的功耗。随后,一家叫做 Ampere Computing 的公司快速进入视野,趁着 AWS Graviton2 的余威,发布了代号为 Quicksilver 的处理器,也是基于 Arm 的 Neoverse 架构。

这家公司的创始人叫做 Renee James,为 Intel 前任总裁,位居 CEO 之下的二号人物,其团队核心成员大部分来着 Intel 和 AMD。Veni、Vidi、Vici。


不是结局

30 年前,得益于 John Hennessy 大师 RISC 的启示,ARM 从此诞生。

在 ARM 诞生的时候,John 亦设计出了 MIPS 处理器,曾被奉为处理器圣殿中的经典,如今继承其衣钵的是中国的龙芯处理器。

30 年后,又一个出自 John 门下的后起之秀开始崛起——它就是 RISC—V。

新的挑战开始了……



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