完全开源、无专利掣肘，RISC-V会是芯片自主的关键解吗？| 年度行业研究( 七 ) 2020年

ARM公司成立于1990 年，总部位于英国，是全球领先的半导体 IP 提供商，主要设计开发微处理器 CPU IP以及相关技术和软件，这些IP包括指令集架构、微处理器、图形核心、互连架构等，公司本身不制造和出售 CPU 芯片。
截至 2018 年末， ARM 架构的芯片在全球手机市场上的份额超过 90% 。截止到2019年，基于ARM授权的芯片出货量超过1660亿颗，占全球整个芯片市场出货量的市场份额高达34% 。 2020年9月，英伟达宣布从软银手中以400亿美元（300亿英镑）收购ARM 。
能取得移动端市场近乎垄断地位，以及相当高的估值，主要有以下三个方面的原因：
1.ARM的独特的商业模式。 ARM 的商业模式简单来说就是卖IP核，通过IP授权，收取一次性技术授权费用和版税提成。其中版税是按照使用ARM的芯片的出货量，按比例抽成。除此之外， ARM的收入还包括部分软件工具和技术支持服务的收入。授权价格根据不同的授权等级和授权ip类型而定，一次性技术授权费用在100万-1000万美元之间，版税提成比例一般在1%-2%之间。
2019年7月， ARM宣布对芯片设计方案和专利方案采用新的授权模式。新的收费方式只需要芯片厂商在前期支付少量费用，便可以获得ARM的芯片设计方案，等到芯片投入生产的时候再支付授权费和专利费即可。
同时， ARM又提供三种不同层级权限的授权模式：处理器、POP以及架构授权。
处理器授权是指授权合作厂商使用ARM设计好的处理器，对方不能改变原有设计，但可以根据自己的需要调整产品的频率、功耗等。
POP（processor optimization pack ，处理器优化包）授权是处理器授权的高级形式，ARM出售优化后的处理器给授权合作厂商，方便其在特定工艺下设计、生产出性能有保证的处理器。
架构/指令集授权是ARM会授权合作厂商使用自己的架构，方便其根据自己的需要来设计处理器。
文章插图
ARM的商业模式来源：ARM官网
2.技术的具有绝对领先和逐步建立的软硬件生态。 ARM能在授权模式下逐步吸引包括苹果、高通、英伟达、德州仪器等几乎所有的芯片巨头，收获约1000个授权合作、320家伙伴，不仅是因为极大地降低了芯片厂商自身的研发成本和研发风险，更重要的是ARM的技术始终保持对竞争对手的代际领先，并且还配备从芯片设计、制造到销售提供各类支持。
3.市场机遇。 ARM抓住了“英特尔失去的十年”的机会，赢得了移动互联网时代。由于ARM 的IP核是基于精简指令集（RISC），相对于英特尔X86 的复杂指令集（CISC）， RISC可以让整个处理器更为简化，适合功耗小、成本敏感、任务相对固定的移动应用场景中。
另一方面，移动互联网时代，智能终端产品越来越复杂多样，迭代速度也越来越快，芯片设计难度快速提升，为了加快产品上市时间，已验证、可复用IP 在集成电路设计与开发工作中已是不可或缺的要素。 ARM逐渐成为了CPU IP的“台积电” 。
以ARM为镜子分析RICS-V ，会发现RICS-V自身也的确存在ARM曾经分析的成本优势并不明显、缺乏生态碎片化风险、安全性、以及设计验证风险的相关问题。
成本优势很难成为其与ARM竞争的优势，因为虽然 RISC-V 核心指令集是免费的，但从设计工具、周边 IP 到制造服务等，没有一项是免费的， ISA 部分的成本其实影响不大。竞争的核心还是在于可实现的产品以及生态才是核心关键所在。
但ARM架构的整个生态以ARM公司为核心。而由于RICS-V的开源特性，短期内RICS-V的IP生态不可能围绕某一中心企业展开，而是需要RICS-V基金会这类的联盟进行统筹和促进，就效率而言也会相对低一些。在产业方面，目前也没有决定性的爆款已实现产品出现，在诸如高端工业控制处理器、手机处理器、平板处理器、桌面级别CPU、服务器级别CPU等高端领域，还没有基于RISC-V的通用型芯片。