手機(jī)和平板的芯:ARM處理器前身今世
1991年ARM公司成立于英國劍橋,主要出售芯片設(shè)計技術(shù)的授權(quán)。目前,采用ARM技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)(IP)的微處理器,即我們通常所說的ARM微處理器,已遍及工業(yè)控制、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、無線系統(tǒng)等各類產(chǎn)品市場,基于ARM技術(shù)的微處理器應(yīng)用約占據(jù)了32位RISC微處理器75%以上的市場份額,ARM技術(shù)正在逐步滲入到我們生活的各個方面。
ARM商品模式的強(qiáng)大之處在于它在世界范圍有超過100個的合作伙伴。ARM是設(shè)計公司,本身不生產(chǎn)芯片。采用轉(zhuǎn)讓許可證制度,由合作伙伴生產(chǎn)芯片。
而在上世紀(jì)90年代,受到工藝和市場因素的影響,ARM業(yè)績平平,處理器的出貨量徘徊不前。由于資金短缺,ARM做出了一個意義深遠(yuǎn)的決定:自己不制造芯片,只將芯片的設(shè)計方案授權(quán)給其他公司,由它們來生產(chǎn)。正是這個模式,最終使得ARM芯片遍地開花,將封閉設(shè)計的Intel公司置于“人民戰(zhàn)爭”的汪洋大海。
但是進(jìn)入21世紀(jì)之后,由于手機(jī)制造行業(yè)的快速發(fā)展,出貨量呈現(xiàn)爆炸式增長,ARM處理器占領(lǐng)了全球手機(jī)市場。2006年,全球ARM芯片出貨量為20億片,2010年預(yù)計將達(dá)到45億片。
ARM通過將處理器架構(gòu)授權(quán)給有興趣的廠家。并卻提供了多樣的授權(quán)條款,包括售價與散播性等項目。對于授權(quán)方來說,ARM提供了ARM內(nèi)核的整合硬件敘述,包含完整的軟件開發(fā)工具(編譯器、debugger、SDK),以及針對內(nèi)含ARM CPU硅芯片的銷售權(quán)。對于無晶圓廠的授權(quán)方來說,其希能將ARM內(nèi)核整合到它們自行研發(fā)的芯片設(shè)計中,通常就僅針對取得一份生產(chǎn)就緒的知識產(chǎn)權(quán)的認(rèn)證。對這些客戶來說,ARM會釋出所選的ARM核心的閘極電路圖,連同抽象模擬模型和測試程式,以協(xié)助設(shè)計整合和驗證。需求更多的客戶,包括整合元件制造商(IDM)和晶圓廠家,就選擇可合成的RTL形式來取得處理器的知識產(chǎn)權(quán)。借助可整合的 RTL,客戶就有能力能進(jìn)行架構(gòu)上的非常好的化與加強(qiáng)。這個方式能讓設(shè)計者完成額外的設(shè)計目標(biāo)而不會受限于無法更動的電路圖。雖然ARM并不授予受權(quán)方再次出售ARM架構(gòu)本身,但受權(quán)方可以任意地出售制品。商用晶圓廠是特殊例子,因為他們不僅授予能出售包含ARM內(nèi)核的硅晶成品,對其它客戶來講,他們通常也保留重制ARM內(nèi)核的權(quán)利。
就像大多數(shù)IP出售方,ARM依照使用價值來決定IP的售價。在架構(gòu)上而言,更低性能的ARM內(nèi)核比更高性能的內(nèi)核擁有較低的授權(quán)費(fèi)。以硅芯片實作而言,一顆可整合的內(nèi)核要比一顆硬件宏內(nèi)核要來得貴。更復(fù)雜的價位問題來講,持有ARM授權(quán)的商用晶圓廠可以提供更低的授權(quán)價格給他們的晶圓廠客戶。透過晶圓廠自有的設(shè)計技術(shù),客戶可以更低或是免費(fèi)的ARM預(yù)付授權(quán)費(fèi)來取得ARM內(nèi)核。相對于不具備自有設(shè)計技術(shù)的專門半導(dǎo)體晶圓廠,授權(quán)商對每片晶圓多收取了兩至三倍的費(fèi)用。對中少量的應(yīng)用而言,具備設(shè)計部門的晶圓廠提供較低的整體價格(透過授權(quán)費(fèi)用的補(bǔ)助)。對于量產(chǎn)而言,由于長期的成本縮減可借由更低的晶圓價格,減少ARM的NRE成本,使得專門的晶圓廠也成了一個更好的選擇。
目前很多半導(dǎo)體公司持有ARM授權(quán):Atmel、Broadcom、Cirrus Logic、Freescale、Qualcomm、富士通、Intel、IBM,英飛凌科技,任天堂、OKI電氣工業(yè),三星電子,Sharp,STMicroelectronics,TI德州儀器和VLSI等許多這些公司均擁有各個不同形式的ARM授權(quán)。雖然ARM的授權(quán)項目由保密合約所涵蓋,在智慧財產(chǎn)權(quán)工業(yè),ARM是廣為人知最昂貴的CPU內(nèi)核之一。單一的客戶產(chǎn)品包含一個基本的ARM內(nèi)核可能就需索取一次高達(dá)20萬美元的授權(quán)費(fèi)用。而若是牽涉到大量架構(gòu)上修改,則費(fèi)用就可能超過千萬美元。
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