半导体IP(Intellectual Property)是指在集成电路设计过程中,经过验证的、可重复使用且具备特定功能的集成电路模块,它能帮助降低芯片开发的难度、缩短芯片的开发周期并提升芯片性能,凝聚着设计者的智慧和拥有的知识产权,是集成电路产业链上游的关键环节,与EDA工具并称为“芯片产业上的皇冠”。
根据IPnest最新发布的“设计IP报告”,2022年,前5名设计IP供应商中的4家:Arm,Synopsys,Imagination和Alphawave的增长率均超过20%,预计到2025年该市场规模将超过100亿美元,复合年增长率为16.7%。
如果按许可(License)和版税(Royalty)收入对IP供应商进行排名,2022年,Arm则分别以25.2%和64%的份额牢牢占据主导地位。IPnest据此认为,Arm的良好表现证明了智能手机行业的卷土重来,以及AI、汽车作为设计IP新增长点的出现。
关注AI、汽车和数据中心市场
的确,从移动端到PC端,从服务器再到汽车、IoT端,如今Arm技术已成为全球应用最广泛的计算平台。基于Arm架构的芯片累计出货量迄今超过2500亿颗,Arm高能效CPU在全球超过99%的智能手机中被应用,有超过1,500万名开发者在Arm平台上进行软件开发。
与此同时,Arm CPU上还运行着世界上绝大多数软件,包括智能手机、平板电脑、PC、数据中心、网络设备、车辆的操作系统,以及智能手表、恒温器、无人机、工业机器人等设备中的嵌入式操作系统。
据Arm估计,当前全球大约有70%的人口使用基于Arm技术的产品,并且从2022年4月1日至2023年3月31日的财年期间,基于Arm的芯片出货量就超过了300亿颗,相比截至2016年3月31日的财年增长约70%。
而自今年初以来,随着ChatGPT引发全球新一轮人工智能(AI)浪潮,底层算力成为AI大模型发展的关键因素,Arm显然也看上了这一市场未来的增长潜力。公司首席执行官Rene Haas就曾表示,AI的核心是提高能效,而这是Arm的强项,“运行在Arm架构上的人工智能几乎无处不在”。
我们在Arm招股书中也看到了类似的表述——“未来,AI技术不仅依赖于训练大数据模型所需的大量芯片,还需要边缘侧AI芯片产品支持,而Arm更可能成为其中的主要参与者。”为此,Arm在最新的ISA、CPU和GPU中添加了新的功能和指令,以进一步加速未来的AI和ML算法——这就是Arm的成长故事。
当然,还有汽车市场。随着汽车制造商对车辆内计算能力的要求不断提高,Arm表示将努力成为汽车公司天然的合作伙伴,从发动机管理到辅助驾驶技术。
此外,Arm也有望在基础设施和数据中心应用领域继续增长。随着该领域不断增长的数据需求和日益严峻的功耗限制,具有每瓦性能效率优势的Arm处理器将很有可能成为“完美解决方案的选项之一”。
不过,考虑到RISC-V架构近期在全球,尤其是在中国的热潮,Arm也在招股书中提到,“如果RISC-V相关技术继续发展,市场对RISC-V的支持增加,我们的客户可能会选择使用这种免费的开源架构,而不是我们的产品”。
但是不是只要免费,就能推翻Arm长久以来积累的优势?那恐怕是把芯片设计想得过于简单了。开发芯片的过程中,取得指令集只是第一步,接下来还要完成从指令集定义到CPU微架构设计,到整个芯片的设计和相应软件、工具链的开发和维护,以及在上面运行的操作系统,丰富的函数库以及应用程序等一系列复杂的流程。在没有成熟的底层技术与丰富的生态支持下,这对一家芯片公司来说,它的设计要求与对应成本很可能远高于原始想象。
双向成就,Arm中国战略“坚如磐石”
如果要问今年全球科技领域什么事件最令人感到印象深刻?时隔7年,Arm重新在纳斯达克全球精选市场挂牌交易,并以超650亿美元的市值成为今年规模最大的IPO,无疑应该占据一席之地。
招股书显示,2021财年、2022财年、2023财年,Arm年收入分别为20.27亿美元、27.03亿美元、26.79亿美元;净利润分别为3.88亿美元、5.49亿美元、5.24亿美元;研发费用分别占同期年收入的40%、37%、42%,是一家“护城河稳固的盈利公司”。
在最受人关注的中国市场方面,目前安谋科技是Arm最大的客户。2023财年,Arm在中国市场销售额占其总收入的近四分之一(24%),且几乎都来自安谋科技。
安谋科技是由中方投资人与软银集团在2018年4月签约成立的合资公司。按照双方签订的协议,安谋科技独家拥有在中国授权并销售Arm知识产权产品的权利;同时,该公司还拥有完全独立的自研权利。在招股书中,Arm也的确对其与安谋科技的关系做出了具体的说明。根据招股书,Arm依靠与安谋科技的商业关系进入中国市场,Arm与安谋科技签订了知识产权许可协议(IPLA),根据这份协议,Arm授权安谋科技某些独家权利,向中国客户再许可这些知识产权。
也就是说,可以从某种程度上将安谋科技视为Arm在中国大陆的独家经销商,这也是Arm进入中国市场的唯一渠道。文件中还提到,“如果我们无法维持与安谋科技的商业关系,我们进入中国市场的机会可能会大大减少,我们的业务、经营业绩、财务状况和增长前景可能会受到重大不利影响”。
尽管Arm在中国市场的收入依赖于安谋科技,但实际上安谋科技是独立于Arm和软银集团运营的,也恰恰是这一点,引发了外界对于Arm在中国战略的种种猜测。
Arm战略与生态系统执行副总裁Drew Henry
而上周安谋科技举办的智能物联生态研讨会上,Arm战略与生态系统执行副总裁Drew Henry的最新表态或将打消这样的顾虑。
他表示,中国是Arm最重要且增速最快的市场之一,仅今年上半年,Arm在中国的授权客户就增长了10%。在开发者生态中,全球1500万使用Arm技术的开发者中有400万都来自中国。
Drew Henry同时指出,如今,从微小的传感器到庞大的数据中心,Arm的技术无处不在,基于Arm技术的生态系统也在快速地持续扩展,中国是个极具创新的市场,Arm没有任何理由不继续深耕中国市场,尤其是考虑到Arm已朝着多元应用市场发展,AI、汽车和数据中心等领域都是关注重点。可见,在中国不断投资,帮助中国企业为全球的客户服务,Arm的承诺并没有发生改变。
仅以AI产业为例,最新的数据显示,中国人工智能产业蓬勃发展,算力规模位居全球第二,核心产业规模达到5000亿元,企业数量超过4300家,双方之间存在极大的市场契合度。
从另一个角度来看,在如今极度复杂的全球大环境下,除了资金、技术、市场外,地缘政治裹挟而来的风险也不可忽视。如何通过技术平台、生态系统和产业资本,帮助中国企业加速实现技术、产品、服务的创新,为中国打造具备更多核心技术的独角兽,实现下一波的百倍成长?既是Arm和安谋科技今后坚定不移的长期目标,也是面临的关键挑战。
既是“桥梁”,也是“引擎”
为此,2018年合资公司成立后,安谋科技组建了独立的本土研发团队,独立运营五年来,安谋科技在保障本土半导体IP供应稳定的同时,针对国内市场趋势及客户特点,不断加大自研业务投入,陆续推出“周易”NPU、“星辰”CPU、“山海”SPU、“玲珑”VPU等多条自研IP产品线,涉及人工智能、CPU、信息安全、VPU等众多重点领域。
目前,安谋科技拥有800余名研发和技术人员,涵盖前端、后端、架构、设计、软硬件等多个方向,其自研业务核心技术专利数量超过100件,已向超过100家本土客户进行授权,有超过30家客户实现流片和量产。在清晰且长期的产品研发路径下,包括CPU、NPU、SPU、VPU等在内的自研产品线正在有序推进。
安谋科技自研产品矩阵
“安谋科技的目标,是要打造世界一流的研发团队。”安谋科技产品研发副总裁刘浩如是说。
丰富的自研产品矩阵和Arm生态资源与技术层面的领先,是安谋科技最核心的竞争力。按照安谋科技销售及商务执行副总裁徐亚涛的说法,安谋科技从成立伊始,就致力于将Arm的技术和生态在中国实现扩大和融合,同时在全球生态的统一和兼容之下,进一步开发适应本地化的技术,以本地化方案支持快速发展的中国芯片市场,构建完整的本土IP方案。
我们可以从两个维度对此加以解读:
- “IP公司不能只提供IP,而是更多的产品和服务”
了解IP行业的人士都比较清楚,IP是不会独立存在的,IP研发过程中需要芯片实现的物理库、相应的开发工具、系统级验证、以及帮助用户产品更快通过认证的一些定制化服务。IP企业需要与上下游软件、方案商一起合作提供更好的平台解决方案,从而降低芯片开发的成本和风险,缩短研发周期,并让客户保持一定的灵活性和选择性。
- “IP公司不能只从IP角度考虑问题,一定要善于从全局、系统角度思考”
作为典型的“生态型”企业,一家IP公司能否获得成功,很大程度上归结于其所依附的生态系统能否成功。因此,当站在层出不穷的新技术、新应用面前时,安谋科技要做的就是改变观念,即从系统而不是IP角度出发,用最适合国内的方式,进一步放大Arm生态势能,帮助企业“站在巨人的肩膀上”,把他们看到的新商机和酝酿的新想法,能够更快、更有信心转化成量产产品,实现降本增效。
这种思考的结果被Arm物联网事业部业务拓展副总裁马健女士描述为,“从原材料向半成品方式的转变”。以Arm智能视觉参考设计为例,Arm成熟且经过量产考验的IP就像原材料,将它们构建成标准化的IP组合,再赋予Arm虚拟硬件的形式,通过Arm SystemReady标准和PSA安全认证,形成设计AIoT系统化的基础技术平台,让视觉应用领域的客户企业不需要“从零开始”,而是能够更聚焦于自身的差异化设计,不必去做重复性的基础IP整合与基础软件的开发工作。
开放合作,携手共赢
Arm IP在目前国产芯片产业链中的重要性不言而喻,作为当前最成熟的IP产品生态,Arm架构广泛活跃在各类应用场景中,成为中国本土芯片公司的设计首选。
在Arm推出的智能视觉参考设计中,我们看到了这款方案整合了Arm和安谋科技双方的优势IP,包括Arm CPU、ISP、系统IP以及“周易”NPU、“玲珑”VPU等,并由安谋科技预先集成和预先验证。
这样一来,一方面,通过Arm IP与安谋科技自研业务产品的协同构建起了标准化IP组合;另一方面基于Arm强大的技术生态开放软件源代码,在这样的方式下,合作伙伴可根据自身实际业务场景,实现更灵活的差异化创新,加速视觉产品的应用落地。
类似的合作赋能方案还有很多:
在与恒玄科技的合作中,“星辰”CPU被应用于包括恒玄科技最新的BES2700系列在内的多代产品中;“山海”SPU则为恒玄科技智能手表芯片和智能音箱芯片构建了安全可信的计算环境,在为恒玄科技不同产品线SoC芯片提供强力底层支撑的同时,也让成熟广泛的Arm技术生态助力其芯片产品高效研发,并快速进入市场。
在2个月前,安谋科技与此芯科技在上海签署合作备忘录,进一步明确双方将围绕此芯科技的端边云智能计算方案,在Arm PC、AI、生态开发板等领域深化合作,共同推进桌面级智能Arm v9生态开发板的商业化落地和Arm PC生态建设。据悉,Drew Henry日前还亲自参加了此芯科技举办的“Arm PC战略研讨会”,进一步表明将携手安谋科技与产业伙伴共同在多个领域推动软硬件生态建设的决心和意愿。
而为了共筑绿色计算生态,安谋科技与华为、中国电子技术标准化研究院、飞腾、英伟达等24家单位,共同参编了《绿色计算产业发展白皮书(2022版)》,不但介绍了公司如何以Arm计算架构为基础,提供绿色创新的算力解决方案,不断夯实数字经济时代下的技术底座,还分享了在高耗能数据中心领域发展绿色计算,推动新型数据中心向“双碳”目标迈进的思考。
“极好的软硬件通用性,可以更好地理解中国本土芯片设计企业的需求,并以此为基础去挖掘寻找价值点,产品更有针对性。”这是众多中国本土企业看好Arm架构和安谋科技的主要原因。
正如马健所说,Arm对于机器学习软件和标准通用性的支持,带来了一致的软件体验、简化的部署流程、跨架构部署、更广泛的硬件选择以及生态系统的共通性,从而使AI模型和应用能够无缝实现从云数据中心向边缘设备迁移,以满足实时处理的需求,实现云、边、端软硬件兼容。
结语
Drew Henry先生说疫情之后,从他本人到Arm CEO以及多位高管已多次到访中国,目的就是为了能近距离地倾听中国客户与生态伙伴的诉求,向他们传递对中国市场的重视。
这样的态度无疑是积极且正面的。事实上,从Arm的角度来说,他们自己就是全球供应链体系的受益者,各家企业在彼此的IP上创新,才能让行业更快地发展;从半导体产业角度来说,作为一个全球化的产业,一旦某一环节出现状况,就一定会对全球造成影响。而中国半导体行业之所以能够从小到大、蓬勃发展,就是秉承了开放合作、开放共赢的心态,与包括Arm在内的全球生态系统共建一个全球性、开放式的创新体系。