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95%的手機都用ARM晶片,手機晶片為何選擇Arm而非X86?

聚焦Arm賽道,共赢5G時代。大家辦公用的桌上型電腦和筆記本,大部分都是采用英特爾的X86晶片,而我們手裡拿的手機,無論是蘋果、華為,還是小米、OPPO、VIVO,大部分都用的Arm晶片。第一期視訊,我們一起回顧一下Arm的前世今生,了解一下移動行業為什麼選擇Arm。

1、Arm的誕生及發展

晶片是智能裝置的大腦,方寸之間集合了數十億甚至上百億的半導體。Arm占據全球移動晶片95%的市場佔有率,沒有它的授權,華為、蘋果等手機廠商就無法為自己的手機提供晶片。那麼,這個Arm架構為什麼如此重要?這得從晶片産業鍊說起。

95%的手機都用ARM晶片,手機晶片為何選擇Arm而非X86?

晶片産業鍊

晶片從設計、制造、封測到銷售,有一條完整的産業鍊。我們舉一個通俗的例子。你要建一座大樓,首先要對大樓的主體架構進行設計,再進行施工和裝修。Arm公司相當于設計了一個晶片架構,蘋果、三星、華為海思拿到授權後,根據自己的需求進行優化修改,形成最終圖紙,也就是俗稱的“魔改”;台積電這種代工廠相當于施工隊。整個手機晶片産業鍊大同小異,隻不過“魔改”的程度不同。在手機晶片産業鍊上,Arm處在最上遊,也控制着整個移動生态。

Arm公司的前身是英國的橡果公司(Arcon)。1978年,赫爾曼·豪澤與克裡斯·克裡在劍橋創辦橡果電腦公司。1981年,他們向英特爾尋求80286晶片遭到拒絕。既然你不給,我就自己搞。Intel的X86晶片采用CISC架構,即複雜指令集,雖然功能強大,但設計複雜。橡果公司缺人又缺錢,設計晶片必須盡可能精簡。約翰·亨利斯教授提出的RISC精簡指令集,為他們指明了方向。

1985年,第一批Arm晶片正式問世,又稱Arm 1。1990年,由于财務危機,橡果放棄電腦業務,連同蘋果公司、晶片代工廠VLSI,共同組建新公司,就是如今大名鼎鼎的ARM公司。

Arm能有今天的江湖地位,有兩個關鍵因素:低功耗的技術優勢和IP授權的商業模式。

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英特爾的X86晶片采用複雜指令集,性能強大,但是功耗高,适合PC端。Arm采用精簡指令集,雖然功能相對簡單,但是功耗低,成本也更低。手機電池容量有限,最緻命的就是耗電、發熱。手機選擇晶片時,功耗是首要因素,是以Arm晶片非常适合移動端。但是,手機時代來臨,那得到2000年左右,早期Arm公司業績平平。

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ARM的商業模式

為了生存下去,時任CEO羅賓勳爵為Arm設計了全新的商業模式:IP授權,Arm公司不再生産和銷售晶片,而是出售晶片設計的技術授權。簡單來說,就是Arm公司靠收取版權費賺錢。IP授權模式的強大之處在于,他讓彼時還十分弱小的Arm,避免了和晶片巨頭直接競争,而是依靠衆多授權合作夥伴,逐漸滲透赢得市場。

2、X86錯失移動市場,Arm最終崛起

1993年,Arm授權給德州儀器(TI)。德州儀器用Arm架構為諾基亞設計了新的手機晶片,1997年Nokia 6110獲得巨大成功,為Arm打開了知名度,高通、飛思卡爾、DEC相繼加入Arm的授權陣營。ARM7授權了170家公司。1997年,Arm擺脫财務危機,後于1998年成功上市。

手機晶片Arm一家獨大,除了Arm還有沒有其他方案?其實,英特爾原本也有機會。

早在1997年,Intel從DEC中收購了StrongARM處理器,填補了在低功耗RISC處理器上的空白。在其基礎上,英特爾推出了Xscale,性能強悍,一度讓Arm疲于應對。然而,在移動浪潮即将到來的關口,英特爾卻接連犯了兩個緻命錯誤。

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2005年,喬布斯找到英特爾,希望對方為iPhone設計晶片,但是英特爾錯估了蘋果手機的潛在市場規模,以報價過低為由拒絕。蘋果隻能硬着頭皮開發Arm晶片,後來iPhone取得巨大成功。錯失iPhone,成了英特爾50年曆史上最大的遺憾,英特爾時任CEO歐德甯悔恨不已。

緊接着2006年,由于财務危機,英特爾将Xscale的專利和技術被打包賣給了Marvell。至此,英特爾失去扼殺Arm的最後機會。

英特爾賣掉Xscale僅僅三年,iPhone、安卓手機迅速引爆了移動網際網路市場,Arm迅速占領了手機晶片市場。

英特爾之是以接連犯錯,說到底原因有兩點:首先,手機晶片利潤趕不上PC,英特爾在 PC 處理器市場賺夠了錢,很難為手機晶片那點微薄利潤動心;其次,英特爾誤判了未來趨勢,認為未來屬于PC,而不是移動端。

雖然大錯鑄成,但是Intel不甘心失敗,另起爐竈推出淩動處理器Atom。但是基于X86的淩動,功耗高的問題沒有解決。更為緻命的是,幾乎所有的安卓APP都是基于ARM設計,淩動碰到了嚴重的生态相容問題。

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英特爾Atom淩動處理器

手機市場無法突破,Intel退而求其次,依靠大規模補貼政策殺入平闆市場。搭載淩動的平闆一度出貨量達4000萬,但是Intel很快遭到反噬,2013年移動部門虧損31億美金,2014年虧損42億美金。2016年,Intel關停淩動産品線。

在移動市場,Intel最終完敗,Arm登上了王座,占據了移動晶片95%的市場。2020年,Arm晶片出貨量高達250億顆,Arm晶片曆年累計總數已超過2000億顆。Arm在全球有1000個授權合作,320家合作夥伴,建立了龐大的生态體系和護城河,蘋果A系列、三星獵戶座、高通骁龍、華為麒麟、聯發科的天玑系列等等都是采用Arm架構。

95%的手機都用ARM晶片,手機晶片為何選擇Arm而非X86?

Intel在X86創新上不思進取,每代的性能隻比上一代強一點點,是以被戲稱為“牙膏廠”。而Arm不斷提升性能,快速占領筆記本、汽車晶片、資料中心晶片等領域,華為鲲鵬伺服器、特斯拉的晶片也是Arm架構。2020年,蘋果釋出自研Arm晶片M1,同性能下功耗僅是X86的1/4,蘋果的PC電腦已從X86切換到了Arm架構。未來,5G和物聯網的發展,将為Arm帶來全新的空間。

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