四兩撥千斤，ARM是如何運作、靠什麼賺錢的

CANCERS

　　在智慧型手機、平板大行其道的今天，ARM這個名字我們幾乎每天都要見到或者聽到幾次，作為編輯的我更是如此，每天涉及到的新聞總是或多或少跟ARM扯上關係，它還與Intel、AMD、NVIDA等公司有說不清道不明的仇怨情仇。
　　雖然名字如雷貫耳，但是很多人對ARM公司卻缺少基本的認知，它到底有多強大以致於Intel在進軍移動處理器市場上都要面臨ARM公司的激烈競爭？實際上ARM公司小的很，從之前公佈的Q1季財報來看，其營收不過2.6億美元，利潤還不到9000萬美元，這跟Intel Q1季營收126億美元、淨利潤20億美元的規模差的太遠了，就連NVIDIA甚至AMD的營收規模都要比ARM大得多。
　　但是，ARM公司從另一方面來說又是非常強大的，它有超過1000家授權合作夥伴，每個季出貨晶片超過25億片，在各種嵌入式處理器是當之無愧的第一。現在隨着智慧型設備的熱量，ARM公司在消費級電子產品市場中也成為一哥，無論是蘋果的iOS系統還是Google的Android系統，就連Intel最親密的合作夥伴微軟的WP系統中使用都是ARM處理器，而在PC市場不可一世的Intel在智慧型設備市場的佔有率完全可以忽略不計。
　　ARM的神奇之處就在於此，自身規模非常小，但是獨特的商業模式使得ARM的影響力遍及各地，四兩撥千斤的運籌帷幄能力即便是Intel也不可小覷，憑藉自身的優勢，ARM甚至開始向低功耗伺服器市場進軍，ARM正在侵蝕X86的市場佔有率。
　　今天我們就來談談ARM公司的商業模型，說白了就是讓大家(包括筆者在內)瞭解一下ARM公司是怎麼賺錢的，未來會有什麼樣的前景。本文主要內容源於Anaandtech網站，其中用到的資料應該是ARM官方製作的、用於宣傳ARM公司商業模型的PDF。
　　原文內容較多，時間關係我們不可能一一對應翻譯，來看下主要內容。
ARM公司商業模型：IP授權為核心的無晶圓半導體公司

　　與Intel不同，ARM公司也是Fabless無晶圓半導體，這一點跟NVIDIA以及賣掉晶圓廠之後的AMD是一樣的，不過ARM公司自己不產任何處理器，主要是提供IP授權給半導體合作夥伴(高通、蘋果、AMD及三星等)，後者使用ARM的架構、設計以及開發工具推出自己的處理器，然後再供應給OEM客戶(各種手機、平板廠商就是這樣的)，這是一個簡單的例子，期間可能還會有二次授權。
　　ARM的收入就源於這個循環，合作夥伴購買ARM的IP授權需要交技術授權費(license fee)，還會根據廠商的處理器價格抽取一定的版稅(ongoing royalties，也可以說是提成、特許費之類的)，這可能涉及晶片的各個環節。
　　簡單來說，ARM的商業模型就是“你交錢，我授權”，對處理器設計研發是“包教包會”，會提供一系列工具幫助客戶簡化開發。
　　ARM公司的商業模型是非常獨特的，至少目前跟PC市場是有很大不同的。在PC市場上，Intel主導者平台的發展，而且他們的產品通常也佔據着最大的BOM物料成本，而智慧型手機和平板市場，主要的處理器成本大部分都在整個設備的10%以內，通常來說都是單位數的比例，比如400美元的設備中SoC處理器售價通常在15美元，比例是3.75%。Intel的理論是超隨身移動設備隨着晶片複雜度的提升最終也會改變，但是目前為止(或者未來一段時間內)，市場依然需要不同的商業模型。
ARM是怎麼運作的？
　　前面已經說到了ARM是以提供IP授權為主要商業模型的，ARM也說自己能提供多種有彈性的授權類型，實際來說有三種授權方式：POP、處理器以及架構授權。
　　處理器授權是指授權合作廠商使用ARM設計好的CPU或者GPU處理器，對方不能改變原有設計，但可以根據自己的需要使用。舉例來說，三星的Exynos 5 Octa使用的是四個Cortex-A7和四個Cortex-A15處理器，這就是處理器授權。ARM會提供一系列指導確保使用者使用他們的設計，但是最終產品的頻率、功耗之類的還要靠廠商自己的團隊。

　　POP(processor optimization pack，處理器最佳化包)授權是處理器授權的高級形式，如果或作夥伴的團隊駕馭不了ARM處理器，那麼ARM也可以出售最佳化後的處理器給你，這樣使用者就能在特定工藝下設計、生產出性能有保證的處理器了。在Cortex-A8時代，三星以及蘋果的團隊就能比其他公司研發出更好的處理器，但是不是所有的公司都有這樣的能力，所以POP授權對這些有心卻無力的公司來說更適合。
　　ARM前不久發布的Cortex-A12架構就是在GF以及TSMC的28nm工藝下的一種POP授權方式。
　　最後一種授權方式是架構授權，ARM會授權對方使用自己的架構(ARMv7或者ARMv8)，然後對方可以根據自己的需要來設計處理器，這就是高通Krait處理器使用的授權方式，蘋果目前的“Swift”架構也是如此。這些處理器跟ARM自己設計的Cortex-A15處理器是ISA相容的，但是有高通、蘋果自己的實現方式。
　　這種授權中你會得到一些指導以及一系列測試來驗證與ARM ISA的相容性，ARM會提供一些幫助，但是不可能幫你設計、開發自己的處理器。

　　ARM目前有1000多家授權，有320家授權合作廠商，每個季可出貨25億授權晶片。
ARM是如何賺錢的
　　Intel、AMD和NVIDIA都是靠出售處理器過日子的，ARM不出售任何處理器，靠的主要是技術授權費和版稅提成，廠商都要交這兩筆費用，這二者在不同的處理器架構中的比例也不同。

　　技術授權費依據晶片架構複雜度收費，老舊的ARM11要比最新的Cortex-A57要便宜得多。技術授權費一般在100萬-1000萬美元之間，當然實際情況可能會比這兩個數據更高或者更便宜。
　　版稅提成是按比例來的，典型的比例是1-2%，如果這家公司的晶片是對外銷售的，那麼數值就容易計算了，如果對內銷售(比如三星自產自銷)，那麼版稅比例也要根據市場應有售價來算。

不同IP的版稅比例

　　上面就是ARM公司不同IP授權的版稅提成比例，大部分都在1-2%左右，POP授權的0.5%比例可不是根據晶片價格來算的，這是針對晶圓廠收的，計算的是每個晶圓的0.5%。
　　通常來說，雙方需要6個月時間締約合同，從獲得技術授權到首筆可獲得營收的出貨間隔長達3-4年，根據不同市場情況，廠商此後可以繼續出貨20年左右。
　　320家授權廠商中有超過一半廠商在支付版稅提成，其他廠商大部分處於簽訂授權協議到出貨產品的階段，ARM公司每年可以新增30-40家授權廠商。
　　簽署了授權協議的公司有80%在市場上出售他們設計的處理器，其他20%要麼被收購或者因為其他原因失敗了。
　　ARM公司50%的營收都來自於版稅提成，33%的是技術授權費，其他部分都是軟體工具及技術支援費用了。
　　ARM公司的運營情況不錯，不過總體還是非常小的，2012年營收9.131億美元。想想看目前有多少ARM設計存在吧，ARM應該考慮提高版稅提成比例了。不過由於ARM獨特的商業模型，他們的毛利率高達94%，運營利潤在45%左右。
授權類型及選擇

　　雖然前面已經講了ARM公司三種主要的授權類型，不過ARM提供的授權是一系列的，種類繁多。
　　學術授權(Academic licenses)是免費的，不過你不能出售任何設計的處理器，但是在大學或者研究所裡用來學習架構還是不錯的。DesignStart也是一種低成本的授權選項，當然你也不能出售設計的晶片來盈利。
　　對於那些只需要單一使用的場合，ARM提供了Single Use授權，通常的Cortex-A等級CPU授權只需100萬美元和2%的提成。
　　Mutil-Use對大公司來說就很有意義了，雖然需要付出更多的授權費，但是你可以在一定期限內(比如3年)在任何產品內使用CPU授權，除非授權到期，不然你是可以在任何產品上都能隨意使用的。
　　訂金授權(subscription license)是幾種授權方式中最有趣的之一。客戶公司可以自己花一筆錢在ARM那裡購買到一整套授權，這種授權適合那些不需擔心預算的工程經理開展一個新的晶片研發計畫，當然代價就是花錢多，技術授權費在1000萬美元量級。
　　最頂端的還是架構授權，之前已經介紹過了，目前主要有Marvell、高通、蘋果等15家公司擁有架構授權。
　　還有要提的就是ARM公司選擇的三個早期合作開發夥伴。由於ARM公司自己不出售任何晶片產品，它需要確保每一代產品中都有合作夥伴發布基於ARM最新、最好的架構的處理器，因此他們會選擇三家廠商親密合作，選擇這些廠商的目的就是為了與他們一道擴大市場，我們趨向於注意高級智慧型手機/平板SoC處理器，但是ARM也找到了他們在工業應用、數位家庭、智慧型電視以及其他市場的優勢。
　　選擇的三家合作廠商可以比其他授權廠商獲得更早的處理器架構訊息，他們幫助測試及debug，甚至直接向ARM回報，獲得的好處就是能比其他公司有更好的市場優勢。
ARM的市場佔有率

2012年ARM在不同領域的市場佔有率

　　2012年ARM授權晶片出貨量為87億，根據不同的市場，ARM所占的佔有率也不同，不過在移動設備領域佔據了超過90%的佔有率，家庭設備中的機上盒、數位電視也45%的佔有率，數碼相機中有80%的佔有率。

預計2017年ARM在不同市場的佔有率及複合增長率

　　ARM還在不斷增長中，到2017年預計授權出貨量可達410億，其中智慧型手機出貨量為17億，每個設備中有3-5顆ARM晶片，僅智慧型手機處理器所用ARM晶片就高達68億，年複合增長率為20%。
總結：
　　本文是Anandtech講述ARM商業模式的第一篇，主要介紹了ARM是如何運作、靠什麼賺錢的，他們的商業模型不敢說是獨一無二的，但是相比傳統PC市場的商業模式來說，ARM確實夠獨特，這種模式也成就了ARM公司在市場上的地位。
　　ARM本身不銷售任何處理器產品，他們主要靠提供IP授權及抽取提成來運營，處理器公司可以藉此快速推出整合ARM IP授權的產品，而且這種方式的好處之一就是降低了晶片的成本(註：這也跟ARM處理器的晶片複雜度較低有關)。
　　ARM公司的商業模型也成就了幾家晶片公司，雖然還有其他因素影響，但是ARM對業界的一大影響就是促進了市場競爭，並保持了晶片的低價格，一個例子就是ARM促進了高通所提的物聯網的發展。
　　雖然我們主要注意ARM在智慧型手機和平板上的情況，但是他們的技術授權出貨量的主要增長還是來自其他市場領域。ARM在高級移動SoC處理器市場還有增長的機會，來自Intel的競爭注定也不會是ARM的末日。
　　原文稱後續的文章會注意ARM最近宣佈的Cotrex-A12、A57、A53架構，並且會深入談談ARM的big.LITTLE架構以及Mali GPU。