【Lynn寫點週報】處理器架構免費試用?看懂 ARM 新授權方案的策略考量

今年 7 月 Arm 推出新的授權模式:未來客戶不再需要繳納預付款,這個突破性舉動背後有什麼策略考量?
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Arm (安謀)是全球重要的半導體設計公司, 2016 年被日本軟銀集團(Softbank)收購,主要產品包含採用精簡指令集的 Arm 架構處理器,具有低耗電、便宜與門檻低的特性,但他們並不製造處理器,而是將處理器架構設計方案與軟體開發工具以 IP 授權(矽智財)的方式銷售給客戶,提供客戶自行客製化、製造及銷售。

其中最廣泛的產品應用是智慧型手機,除了蘋果有自行研發的架構之外,絕大多數的 Android 手機都是採用 Arm 架構處理器,不論是華為、三星、聯發科還是高通,他們的行動處理器都是以 Arm 所提供的處理器架構為基礎,再客製化成自家的處理器。

依照過去的規則,客戶必須先選擇處理器 IP 授權方案,向 Arm 支付一筆預付款(Upfront Cost)以取得 Arm 的 IP 設計資料,當客戶完成客製化研發、製造及出貨後, ARM 還會依照你生產的數量收取權利金。

Arm 對新創公司推出免費試用的授權方案,專攻物聯網與人工智慧市場

但今年 7 月 Arm 推出新的授權模式「 Flexible Access 」:對於中低階晶片的授權,未來客戶不再需要繳納「預付款」才能看到設計細節,而是能直接免費取得相關設計檔案,並從中評估並選擇最適合自己的產品,等到晶片正式生產後再按照製造的數量收費。

Sources: TechCrunch

這樣似乎有些難以理解,讓我用「買衣服」的過程來比喻,過去當你踏進超高級的服飾店,裡面的衣服不提供試穿,客戶大多是有品味的貴婦,他們很了解自己想要什麼,但你這個平民只能從外觀判斷衣服是否適合自己,要付錢買回去之後才能正式試穿衣服,每件衣服的價格都很高,你遲遲無法下手。

現在店家改變了作法,為了賣出更多的衣服,他們開始允許客戶試穿,你可以親身體驗這件衣服的材質、外型以及功用是不是符合自己的喜好,喜歡再付錢就好,不用像以前一樣瞎猜,特別是你口袋裡沒有多少錢,又只能買一件衣服,如果買錯了就虧大了,所以你很滿意店家的新作法。

同樣地,全球 IC 市場正在面臨大幅度的改變,過去大型 IC 設計公司能夠精準選擇符合自己需求的授權方案,但這樣的規則對中小型 IC 新創公司並不友善,他們大多缺少經驗,不知道適合自己的處理器 IP 方案,卻要支付一大筆預付款取得特定的 IP 授權方案,等到獲得架構設計圖之後他們才知道這項方案適不適合自己,因此 Arm 的標準授權方案對新創企業形成很高的進入門檻。

Arm 透過新的授權方式提高授權彈性後,新創公司被允許先試用這些授權方案,確定符合需求之後再依照生產數量收費── 聽起來 Arm 超級佛心,但他不是慈善事業,推出新的授權方案無疑是希望拉攏新創公司進入 Arm 生態系中,原因就在於全球晶片市場的成長動能已經從過去的大型企業轉型到中小型企業!

我知道這聽起來很驚人,但市場的質變已經發生,這些新創公司分別在物聯網、車用電子、邊緣運算及人工智慧晶片中展露頭角,成為 Arm 很重要的潛在商業夥伴,例如 Graphcore 、Wave Computing 、 Transfer communication 等等的 AI 獨角獸與其他的物聯網新創企業。

智慧型手機市場成長停滯,特殊運算晶片成為新興動能

從 2009 年以來,智慧型手機市場以驚人的速度成長,由於行動裝置均採用 Arm 架構的處理器,造就了 Arm 處理器現在的完整生態系,但市場已經悄悄發生了變化。

智慧型手機市場的成長在 2019 年正式邁入停滯,根據 IDC 的報告指出,今年第一季全球智慧型手機出貨量最慘,單季僅出貨 3.1 億支,年衰退 6.6% 。第二季雖然有起色,出貨量達到 3.33 億支,但較去年衰退 2.3% —— 智慧型手機已經邁入高原期,不可能再經歷快速成長期。

為此, Arm 必須要尋找新的成長動能,他們開始將目標轉往新興的特殊運算領域,像是物聯網、人工智慧等領域,許多中小型的新創公司針對不同的使用場景客製化專用晶片,內部除了包含特殊運算單位外,要配置通用運算單元,但對效能的要求普遍不高,低耗電的 ARM 處理器自然成為他們的選擇之一,這些新創公司將是未來晶片市場的下一波成長動能。

什麼是專用晶片?舉個比較有名的例子, Google 推出的 Pixel 2 智慧型手機搭載了影像處理晶片 Pixel Visual Core ,用途是專門處理繁重影像運算,提供更好的 HDR 演算品質,這顆 28 奈米製程的晶片包含 Google 自行設計的影像處理單位(IPU)以及 Arm 架構的 Cortex A53 處理器。

Sources: Google

這類型的特殊晶片未來將會越來越普遍,不只是 Google 這類的大公司,臺灣以及各國有許多新創公司都投入研發這種專用晶片,應用領域大多位於物聯網與人工智慧,提供各項特殊運算場景的專用晶片,由於使用場景的差異化很大,這些晶片都具有高度客製化的特性。

針對這些中小型的新創公司, Arm 的彈性方案並不開放最高階的處理器架構授權(Cortex A75 系列),剩下約 75% 的產品開放試用,並依據授權產品的差異與提供的服務,可以分成免費、與付款 7.5 萬美金及 20 萬美金訂閱三種彈性 IP 授權方案,當然越昂貴的方案能取得越高階的產品。

不開放最高階處理器架構的理由很簡單:高通、聯發科、華為還有三星等等擁有客製化行動處理器的大公司才會用到效能最強的架構,他們很清楚自己所需的 IP 架構,不需要使用彈性方案。

目前新的彈性方案跟舊有的授權方案將會並行存在,對不同的客群提供對應的授權模式。

為了對抗 RISC-V , Arm 要招攬更多新創公司加入生態系

提到物聯網領域,除了 Arm 之外,許多人也會聯想到中國力推的 RISC-V 開源指令集架構,不久前掀起一陣風潮,市場認為 RISC-V 會對 Arm 造成不小的威脅,雖然業界還是認為開發環境不成熟,套裝工具與周遭的產品不像 Arm 完整,必須由 IC 設計公司自行解決問題。

那為什麼 RISC-V 會是潛在競爭者?因為一旦進入了物聯網這類的新興領域,發展初期系統對處理效能的要求不高,採用昂貴的 Arm 似乎不太划算,企業反而會考量耗電量與成本, RISC-V 相較於 Arm 架構門檻低很多,開源免授權費之外,也能直接下載架構設計資料,不用先向 Arm 支付一筆預付款才能拿到授權 IP ,可以提供新創企業更高的開發彈性。

RISC-V 的生態系雖然不如 Arm 完整,但仍會逐漸發展成熟,特別是中國政府正在砸錢要打造自主研發的處理器架構,使得 RISC-V 長期來看還是個大威脅,為了鞏固 Arm 在市場的地位,他不得不採取動作。

對於 Arm 來說,推出彈性授權方案的策略除了擴大市場營收的目標之外,打擊 RISC-V 成長也是考量之一,透過這項工具, Arm 試圖把新創公司納入自己的體系當中,沒意外的話,未來這些企業成長後會持續採用 ARM 架構處理器,可以說 Arm 計畫從市場發展初期開始培養自己的客戶群,進一步提高自身生態系的壟斷能力。

核稿編輯:Anny


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