ARM新規，芯片行業震動丨X86、ARM、RISC-V和MIPS對比匯總

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2022-11-07 16:32:50 759

近日ARM推出了一則新規則，內容是“2024年后，基于Arm架構的SOC中不再允許使用外部GPU、NPU或ISP“。

換言之，從2025年開始，如果還想使用ARM公版CPU的話，那就必須搭配使用ARM公版GPU、NPU以及ISP。

ARM是半導體行業真正的上游巨頭，全球絕大部分半導體廠商用的都是其推出的公版架構，所以新規則一經發布，立馬引發軒然大波，其中以高通、三星、聯發科反應尤甚。

高通、三星、聯發科作為半導體巨頭，其CPU全部使用的是來自ARM公版架構，但高通與三星都沒有用ARM GPU公版架構，高通GPU用的是Adreno，三星GPU架構來自于AMD，聯發科雖然CPU與GPU均用的是ARM公版架構，但NPU用的不是。

現在新規出爐，ARM強行“捆綁銷售“，要么CPU、GPU、NPU、ISP等一整套全部使用公版架構，要么全部都不要用。

留給高通和三星的選擇是，要么放棄ARM CPU公版架構，自研或轉用其他，要么放棄成熟、好評如潮的Adreno/AMD去選擇ARM GPU公版架構。

留給聯發科的選擇是，要么放棄現有的性能先進的NPU，放棄ARM CPU/GPU公版架構，要么選擇ARM CPU/GPU公版架構，放棄現有NPU。

除高通、三星、聯發科外，華為麒麟芯片用的也是來自ARM的公版架構，不過華為現在受制裁，ARM處于斷供狀態，再加上華為未被制裁前就斥巨資買斷了ARM某些公版架構的使用權，所以現階段ARM新規現階段對華為沒啥影響。

事件起因

2022年8月底，ARM在美國特拉華州的地區法院起訴高通，指控高通公司未經許可使用ARM的知識產權。此案源于高通2021年收購NUVIA公司，NUVIA公司是一家從事ARM CPU開發的初創公司，被高通收購后，ARM要求高通公司銷毀根據NUVIA與ARM的許可協議開發的設計，或重新與ARM簽訂授權協議。ARM還表示，經過兩個月的談判，高通依舊未獲ARM許可，高通在未經許可的情況下，還將NUVIA的定制CPU設計植入自家芯片產線。

10月26日，高通對ARM發起反訴，主張自己并未違反ARM的許可合同，NUVIA設計的CPU是收購案（高通收購NUVIA）的一部分。

就事件本身來說，ARM希望與高通重新談判，以獲取更高的許可收入。只不過從高通提供的訴訟材料來看，ARM的諸多做法頗為霸道，讓高通非常難受，這種做法很容易引發連鎖反應，特別是會增加ARM主要合作伙伴對ARM的不信任感。有鑒于ARM的業務高度集中，大約五分之一的客戶擁有其80%左右的稅版，一旦幾大巨頭轉向RISC-V，ARM恐難以承受。

ARM與高通之間的恩怨情仇

時間往回撥20年，ARM還只在嵌入式領域深耕，高性能CPU是X86的天下，ARM能夠崛起關鍵是搭上了手機行業崛起的順風車。就這趟順風車而言，2G時代，諾基亞和德州儀器是ARM的貴人。

3G時代之后，高通、蘋果、三星、華為、聯發科是助力ARM稱霸智能手機市場的最大功臣。正是蘋果在和高通、聯發科等公司在IOS和安卓手機上的強勢地位，使ARM CPU可以借助智能手機平臺快速迭代，由此進入發展快車道。加上各類嵌入式應用，ARM芯片產量已經超2000億片，穩居智能手機市場霸主地位。

雖然高通、華為對ARM的成長有很大促進作用，但當利益矛盾沖突時，并不影響ARM卸磨殺驢。此前，ARM就宣布遵守美國禁令對華為進行制裁，加上臺積電也遵守美國禁令，使華為在設計和制造兩個環節被卡脖子，導致麒麟芯片“絕版”。本次ARM起訴高通，根源也是利益沖突。

ARM與高通的矛盾就源于此，主要有兩個矛盾。

一是授權費率談不攏。鑒于高通有更優惠的條款，ARM希望忽略高通的授權許可和費率，并試圖強制高通為NUVIA的產品支付更高的授權費。高通則認為其與ARM的授權協議可以覆蓋NUVIA的產品，也就是按照高通與ARM的授權費率去支付NUVIA的授權費用。

二是NUVIA產品的歸屬。ARM表示，依據ARM與NUVIA的協議，NUVIA的授權僅針對NUVIA本身，而不是針對高通，且2022年2月1日，ARM終止了NUVIA的許可協議，ARM要求NUVIA和高通銷毀所有ARM機密信息，并在2022年4月1日前證明遵守了ARM的要求。

ARM還認為，高通在收購了NUVIA后，如果想要獲得NUVIA的設計或權利，應該重新向ARM購買授權許可，將任何NUVIA設計、權利或許可轉讓給高通都需要ARM事先同意。高通則辯稱，獲取NUVIA設計和權利不需要ARM同意，因為ARM不擁有從NUVIA轉移到高通的IP的任何權利。

ARM起訴高通的根源是現有商業模式無法讓資本滿意

ARM訴高通主要是希望與高通重新談判，以獲取更高的許可收入。日本軟銀以310億美元收購了英國ARM，即便不計算利息，收回投資需要88年。日本軟銀曾經宣稱ARM公司將繼續保持原有的管理體制，其商業模式不會受日本軟銀鉗制。但投資人是趨利的，日本軟銀也急需從ARM身上攫取利潤，因此就有了ARM之后一系列資本運作。

先是成立ARM China，然后試圖讓ARM China上市，只不過未能成功。再是試圖把ARM出售給英偉達，只是天不隨人愿，英偉達對ARM的收購以失敗告終。最后是試圖讓ARM IPO，為了順利IPO，ARM還空降高管，把執掌ARM China的吳雄昂踢出局。就目前來看，ARM的一系列資本運作并沒有為投資人帶來直接的、可觀的回報。

在資本運作屢次碰壁的同時，ARM的成本支出大幅增加，先后開辟了數據中心和汽車電子、人工智能等市場，但并未從這些新開辟市場獲得多少回報，主要營收還是源自嵌入式和手機這塊基本盤。開辟新市場的副作用是人力和研發支出逐年上漲，從2015年到2020年，員工人數翻了一番，調整后的EBITDA從高于總支出變為幾乎為負，這就使ARM現有的商業模式無法讓投資人滿意了，必須要調整授權方式和授權費率，向ARM陣營IC設計公司收取更多的錢。正是因此，當高通在收購NUVIA后，ARM借機起訴高通，要求高通按照ARM與NUVIA協商的費率支付授權費。

必須說明的是，高通收購NUVIA后，將在智能手機、筆記本電腦和汽車電子等領域推廣NUVIA設計的IP，這對ARM無疑是壞消息。

ARM的授權模式有兩種，一種是TLA，另一種是ALA。TLA授權就是直接購買ARM的IP，可對其進行修改，比如高通此前的Kryo架構，ALA授權則是IC設計公司可以基于ARM指令集開發IP和CPU，比如蘋果。高通用于智能手機的驍龍系列芯片是TLA授權，高通的Centriq服務器則是ALA授權。NUVIA公司則具有服務器方面的TLA與ALA授權。

由于各個公司的議價能力不同，ARM與客戶協商了不同條款，且不得披露許可費用和費率。一般來說，TLA授權模式，ARM獲利更高，ALA授權模式下，ARM獲利較少。在ARM32時代，絕大部分廠商都是TLA授權模式，在ARM64時代，由于ARM32與ARM64不兼容，為了避免當年英特爾同時維護X86和安騰兩套指令集的悲劇，基于盡快推廣ARM64和侵蝕X86服務器市場的初衷，ARM對ALA授權模式（64位）有所放寬。

過去，高通曾經試圖自主設計CPU核，但高通自主設計的核心市場表現不如ARM公版CPU核，且使用公版核心可以大縮短研發周期快速迭代SoC，多代Kryo基于ARM公版做修改。按照高通的公開表態，計劃將NUVIA設計的核心用在智能手機、筆記本電腦和汽車電子領域，這將直接與ARM開展競爭，降低ARM的盈利能力。

據StrategyAnalytics的分析師SravanKundojjala估計，高通公司每年銷售3.5億—4億個芯片組，其中每一個使用ARM內核的芯片組平均要付給ARM大約80美分，如果高通公司用Nuvia設計的內核取代ARM的內核，可能會節省40%—50%的專利費用，高通用NUVIA設計的內核替換ARM的內核，利好高通，但利空ARM。

過去，有觀點認為，ARM不會殺雞取卵，不考慮制裁因素，中國CPU走ARM路線是靠譜和安全的。那么這次ARM起訴高通則是因為赤裸裸的商業利益。

當ARM隨著智能手機的崛起欣欣向榮之際，ARM與高通等公司的矛盾可以被行業的高增長所隱藏。當智能手機市場逐年萎縮，新開辟的數據中心、人工智能、汽車電子又沒有產生足夠大的回報，且ARM的基本盤正在被RISC-V蠶食的時候，ARM就暴露出其猙獰的面容。即便是強如高通，也要被ARM以技術授權相要挾。

就這場訴訟的結果而言，有鑒于歐美大公司之間的知識產權訴訟往往以“和稀泥”的方式結局，鐵流推測ARM和高通會就授權費用重新達成協議。

根據高通提交的訴訟材料，ARM下一步會直接向終端設備制造商收取專利授權費用。簡言之，如果高通這里談不妥，ARM直接把目標鎖定到終端設備商上向設備商收取專利授權費，若終端設備商不接受新條款，就無法再合法使用任何基于ARM架構的芯片。

這對于中國ARM CPU公司而言，又是一道殺手锏。誠然，一直有觀點認為購買ARM授權就能萬事大吉，高枕無憂，但從ARM的手段來看，它不僅可以終止授權，還可以直接打擊終端廠商，以訴訟手段逼迫終端廠商禁止搭載特定品牌的ARM CPU。在當下這種國際大環境下，一旦這類糾紛被政治化，上美國的制裁清單是分分鐘的事，晉華就是前車之鑒，這對于聯想、浪潮、榮耀、OPPO、VIVO、小米等有較高市場份額的整機廠而言，無異于晴天霹靂。

因此，所謂的ARM CPU授權無法卡脖子就是偽命題——一些人一廂情愿的認為ARM CPU只是制造被卡，ARM授權不會被卡。然而，ARM與高通的訴訟顯示，ARM可以直接瞄準主機廠，即便中國ARM CPU公司即便有流片渠道能夠制造芯片，也會面臨沒有主機廠敢用，沒有搭載平臺的困境。一些人鼓吹“ARM授權不卡脖子，只是制造卡脖子”，這種觀點純粹是自欺欺人。要是ARM授權真不卡脖子，高通完全可以無視ARM，壓根沒必要陷入冗長的訴訟糾紛。

對于ARM這些舉措，鐵流認為這是短期驅利下的自毀長城之舉。其實，國際大公司類似的做法并不少，比如當年如日中天的AT&T為了短期利益多次拆分上市，最終AT&T被分出去的小公司收購，朗訊和貝爾實驗室在幾輪操作后被玩殘。本次ARM起訴高通顯然是為了讓投資人滿意而改變原有的收費標準。高通成為被告后，三星、聯發科等公司難免兔死狐悲，從結果上看，利好RISC-V，利空整個ARM陣營。

X86、ARM、RISC-V和MIPS對比匯總

目前市場上主流的芯片架構有 X86、ARM、RISC-V和MIPS四種：

1、X86架構

X86是微處理器執行的計算機語言指令集，指一個Intel通用計算機系列的標準編號縮寫，也標識一套通用的計算機指令集合。1978年6月8日，Intel 發布了新款16位微處理器 8086，也同時開創了一個新時代：X86架構誕生了。

X86指令集是美國Intel公司為其*塊16位CPU（i8086）專門開發的，美國IBM公司1981年推出的**臺PC機中的CPU–i8088（i8086簡化版）使用的也是X86指令。

隨著CPU技術的不斷發展，Intel陸續研制出更新型的i80386、i80486直到今天的 Pentium 4系列，但為了保證電腦能繼續運行以往開發的各類應用程序以保護和繼承豐富的軟件資源，所以Intel公司所生產的所有CPU仍然繼續使用X86指令集。

2、ARM架構

ARM架構是一個32位精簡指令集處理器架構，其廣泛地使用在許多嵌入式系統設計。由于節能的特點，ARM處理器非常適用于移動通訊領域，符合其主要設計目標為低耗電的特性。

如今，ARM家族占了所有32位嵌入式處理器75%的比例，使它成為占全*最多數的32位架構之一。ARM處理器可以在很多消費性電子產品上看到，從可攜式裝置到電腦外設甚至在導彈的彈載計算機等軍用設施中都有它的存在。

ARM和X86架構最顯著的差別是使用的指令集不同。

3、RISC-V架構

RISC-V 架構是基于精簡指令集計算（RISC）原理建立的開放指令集架構（ISA），RISC-V是在指令集不斷發展和成熟的基礎上建立的全新指令。RISC-V 指令集完全開源，設計簡單，易于移植Unix系統，模塊化設計，完整工具鏈，同時有大量的開源實現和流片案例，得到很多芯片公司的認可。

RISC-V 架構的起步相對較晚，但發展很快。它可以根據具體場景選擇適合指令集的指令集架構。基于RISC-V 指令集架構可以設計服務器CPU，家用電器CPU，工控CPU和用在比指頭小的傳感器中的CPU。

4、MIPS架構

MIPS架構是一種采取精簡指令集（RISC）的處理器架構，1981年出現，由MIPS科技公司開發并授權，它是基于一種固定長度的定期編碼指令集，并采用導入/存儲（Load/Store）數據模型。經改進，這種架構可支持*語言的優化執行。其算術和邏輯運算采用三個操作數的形式，允許編譯器優化復雜的表達式。

如今基于該架構的芯片廣泛被使用在許多電子產品、網絡設備、個人娛樂裝置與商業裝置上。最早的MIPS架構是32位，最新的版本已經變成64位。

沒有所謂的“*芯片架構”

每一種架構都有自己的優勢和不足，天下并沒有所謂的“*芯片架構”。

ARM架構和X86架構是市場份額最大的兩大架構，它們有著各自的特點和市場。

目前在移動領域上ARM架構占主流，X86架構也占有一定的市場份額。X86架構由于其封閉性，相對于ARM架構成本更高，但有著更高的性能、更快的速度和兼容性。英特爾近幾年也在逐步的布局移動市場，如其推出的X86架構凌動系列處理器，在速度、視頻體驗、兼容性等方面表現優異。

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