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公司 2016-7-21 16:01

为什么苹果和三星不买 ARM?

莊偉宏 Odin 莊偉宏 Odin 主笔
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早前软银 (Softbank) 提出以天价收购 ARM 后,这个貌似躲在幕后操控、掌握逾 4000 亿美元智能手机市场的“黑手”,突然浮出水面。但是,在大家突然发现这个的神秘存在体,突然就有各种不同的猜想:

  • 有人觉得苹果在芯片设计上已经被软银掐住脖子,如果未来软银停止向苹果授权,则苹果的开发将会大受影响;
  • 有分析师指觉得苹果被掐住咽喉了,所以苹果应该抢先一步先把 ARM 买到手;
  • 有媒体觉得与其竞逐 ARM,不如买 ARM 的替代品 MIPS;

为什么 ARM 在智能手机上扮演了如此重要的角色?根据 ARM 公司在 2015 年 9 月的资料,逾 95% 智能手机采用 ARM 处理器,在平板上的渗透率也超过 85%。

简言之:ARM 已经垄断了移动芯片市场。

ARM 处理器有多重要?

这代表了任何一间公司买了 ARM 公司,就能掐住苹果的脖子?或是苹果买了 ARM,就能把三星致之死地?

休想。

原因何在?让我们先了解一下 ARM 在手机上的重要性。
ARM share

爱范儿(微信公众号:ifanr)跟大家谈过 ARM 的发展史,其实就是“长达几十年的技术架构之争”,所争的关键是“指令集” (instruction set):它是处理器所以能运作的关键,也是不少开发者的应用能赖以在手机上执行的基础。

真的换掉手机处理器,影响究竟有多大?

如果大家有读《乔布斯传》,就会记得当年微软的比尔.盖茨 (Bill Gates) 对乔布斯各种不佩服,但唯一佩服就是苹果的 Macintosh 由使用 PowerPC (RISC 指令集)芯片转到英特尔(CISC 指令集)芯片一事:

如果你说,好,我们现在要换掉微理处器芯片,但是一拍都不能落下,这听起来是不可能的,但他们基本上做到了。

苹果也好、三星也好,如果真的要弃用 ARM 而改用英特尔 x86 的话,影响有多大?爱范儿在先前的 “x86 手机之死”一文曾指出,与 ARM 应用的兼容性,是 x86 手机难以成功的重要因素:

不过,在英特尔致力于在智能手机上发力之际,其实已考虑到 Android 的兼容性问题而与 Android 合作推出优化。他们曾向 Inquirer 表示,英特尔的 x86 手机芯片能兼容 95% 的 Android 应用;但是,一般只用虚拟机的小型应用当然没问题,但在跑原生应用时就会显得很麻烦。不少开发者就指出:跑原生应用时,不是开发者要主动支持 x86,就是 x86 要牺牲效能去转换兼容代码,结果在他们在开发上一样是“事倍功半”。

无论苹果也好、三星也好,他们不是不能弃用 ARM ,但是代价十分巨大。

处理器是如何练成的?

在这几天媒体的密集式报导下,大家应该知道:ARM 是不会自己生产处理器,而是直接把 ARM 的技术直接授权给芯片制造者,让他们自己生产使用 ARM 指令集的处理器。(下图)

arm

一般来说,只要是使用 ARM 指令集架构的处理器,我们都会称之为 ARM 处理器。但尽管厂使用了 ARM 的指令集,但设计处理器芯片是个专门的技术活,所以 ARM 在授权指令集架构时,也会提供设计处理器芯片的技术──即处理器架构 (architecture)。

然后,芯片生产商就会把其它不同的功能,例如图像处理单元 (Graphic Process Unit, GPU) 、内存 (RAM) 和基带芯片 (Baseband) 等,通通封装在同一块芯片里,那就成为手机的灵魂所在:系统单芯片 (System-on-the-Chips, SoC)。然后交由专门生产芯片和半导体的晶圆厂 (Foundry) 生产。这时手机处理器芯片的质素,就是靠晶圆厂的工艺,或称制程 (Wafer Fabrication) 所决定。

soc

整个结构,就是:指令集──架构──整合──制程。而 ARM 的技术授权就集中于指令集和处理器架构,也是 SoC 最核心的部份,由于可知 ARM 的重要性有多大。

由于太重要,所以不重要

既然 ARM 对手机处理器有如此重要的影响,为什么苹果就坐待软银用 320 亿美元把 ARM 收购?为什么三星不把 ARM 买下来干掉苹果?320 亿美元虽然绝对是天价;但对于富可敌国的苹果来说,根本算不上是什么一回事,而对于三星来说,花 300 亿来抢苹果手上那巨大的市场,也是很合理的事。

不过,就是因为 ARM 太重要,所以使 ARM 变得不重要。

要知道当年微软垄断了电脑作业系统市场,而 Google 控制了搜寻引擎和手机作业系统,就接连惹上了反垄断机构的纠缠。事实上,微软和 Google 只是占了市场的入口,令对手陷于不利的竞争环境;相比之下,ARM 控制了 95% 以上的手机市场,其垄断地位比起微软或 Google 有过之无不及,所以 ARM 的一举一动,不可能逃过各国反垄断机构的关爱。

patent-litigation

先不要说手机公司买了 ARM 后是否有能力拒绝授权,就算是任何手机公司想买下 ARM,也未必能得到反垄断机构的批准──如果这次买主并非软银,ARM 能否成功出售还是个问题。加上,ARM 老早就与一大堆手机公司签了授权协议,苹果也好、三星也好,并非一下子就能停止授权;更何况在反垄断机构的干涉下,即使任何手机公司买了ARM,也可能需要承诺开放授权协议。

不过,尽管买家不可能透过拒绝授权来打压对手,但 ARM 的技术仍然是有价值的吧?

ARM 的影响力,没你想像中的致命

智能手机刚崛起之时,ARM 一直牢牢控制着指智能手机芯片的指令集及架构。以 2009 年苹果推出的 iPhone 3Gs 为例,他所用的系统单芯片为三星的 S5PC100,除了使用 ARM 的指令集之外,也采用了 ARM 设计(或称之为“公版”)的 Cortex-A8 (ARMv7 架构) 。

但在 2010 年开始,手机处理器开始出现重大的变革:苹果和高通 (Qualcomm) 纷纷弃用 ARM 的固有架构,改为自己设计处理器架构。在第一代 iPad 登场的 Apple A4 (Hummingbird),以及在第一代 Google Nexus 所使用的高通骁龙 (Scorpion) QSD8250,都并非 ARM 的公版架构。虽然,当年苹果和高通基本上都是拿 ARM 公版略加改动而成,本质上仍然受 ARM 技术很大的影响。

iPhone 5s benchmark

但在 2013 年,三星和苹果再分别给 ARM 公板架构投下两枚爆弹。首先是三星在 2013 年年中宣布,下一代处理器将会使用自家架构。而苹果在同年 9 月的 iPhone 5s 发布会里,突然推出了全球首枚 64 位元的 ARM 处理器 Apple A7 (Cyclone)──当时没有芯片公司能够赶及量产 64 位元的公版 Cortex-A57,反而是使用自家设计的苹果,却把同行甩出一个时代。

直到 2016 年,三星推出 Exynos 8 Octa 8890,开始使用自主的处理器架构,而高通在经过失败的骁龙 810 后,新一代骁龙 820 也回到自主架构上。结果三大海外手机处理器生产商:苹果、高通和三星,同一时间弃用 ARM 的架构;目前就只剩下华为的海思、大唐的联芯、紫光的展讯和台湾的联发科等,仍然留在公版 ARM 架构上。

ARM 的技术影响力虽然一样很大,但已经没有我们想像中的致命。

手机外的市场,智能化的威胁

在手机以外的战场又如何?根据先前提到的资料,目前有 95% 以上的车载信息娱乐系统 (Infotainment)、60% 以上的无线路由器、55% 以上的消费电子产品 (Consumer Electronics) ,都在使用 ARM 处理器。明显可见,物联网和智能汽车,将会是 ARM 市场未来的关键所在。

ARM share 2

而在目前消费电子市场上的两大热门项目:VR 和无人机来说,ARM 也早就在布局,分析师早就表示 ARM 自家的 Mali 图像处理单元,在 VR 市场上将会是 AMD 和 Nvidia 的重要对手;而 意法半导体 (STMicroelectronics) 旗下之 STM32 处理器,几乎是大部份无人机的标准配备。

可是,ARM 在手机以外市场的主流地位,并不是因为 ARM 很强大或很省电,而是……因为便宜。当消费电子产品还未并未进入智能化世代,它们根本不需要高度的计算能力,要的只是一个廉价的嵌入式处理器来当主控芯片。

但在智能化的世代,情况就完全不同:STM32 能应付无人机的飞控算法,但当无人机进入智能世代,要应付视觉跟随、双目避障等计算机视觉需求,这种廉价的 ARM 处理器就变得不敷使用。

反客为主的辅助芯片

故此,大疆的新一代无人机 Phantom 4,在使用 STM32 作主控芯片以外,额外加入了 FPGA 作为视觉运算硬件。而 Nvidia 也在 CES 展出汽车电脑 Nvidia Drive PX 2,利用其强大的图像处理能力来处理无人驾驶汽车的需求,其 12 核的 ARM 处理器,反而是个配角。

事实上,物联网也好、车联网也好、VR 也好、无人机也好,这些新款智能硬件由于体积远较手机要大,电池容量也更大、有的根本不用担心续航力,其发展关键已由低成本的主控芯片,变成高效的感应器及快速反应的网络。

realsense

以英特尔为例,他们以 5G 网络技术和 Realsense 计算机视觉,快速的往智能硬件市场推进。爱范儿早前报道,英特尔全球副总裁兼中国区总裁杨旭表示:“英特尔要做什么?就是包揽你的数字平台。”

即使是还在使用 ARM 指令集的高通,旗下定制的非公版架构:骁龙 801(无人机平台)和骁龙 602A(车驾平台),均在 SoC 里整合了大量的传感技术。

尽管,未来的物联网也许仍然会大量使用 ARM 处理器,但传感器、以及用于传感器的独立计算单元,其影响力可能已经超过 ARM 处理器。

软银所掐不住的未来

ARM 只卖 320 亿美元,而不是 4000 亿美元;苹果、三星没有像疯子一样与软银抢购 ARM──这并不是没有原因的。

ARM 的未来仍然很光明,先前爱范儿 (微信公众号:ifanr) 曾指出:他们在 2016 年 Q1 财报超出市场预期,利润增长 14% 至 1.98 亿美元,其主营项目芯片许可收入同比增长 24%,而据 IDC 统计数据显示,同期智能手机出货量同比增长仅 0.2%,可见他们仍然“钱途无限”。

但如果说这群日本人透过并购,就能掐住科技界的未来,那就太看不起硅谷的精英们了。

 

题图来自 123RF

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