起底 ARM：留给中国队的时间不多了

ARM 并购案对于中国乃至全球半导体产业的扰动仍在发酵。

就在 10 月 7 日，外媒 Fudzilla 报道称，针对拟议的 NVIDIA-ARM 收购，硅谷发生了大规模抗议。由英特尔，高通，特斯拉和芯片市场上其他一些主要参与者组成的联盟，对这一收购表示强烈反对。

报道中表示，除了英伟达和 ARM

业界都认为这笔交易对行业不利

对于是否应放行这场世纪交易，中国产经业界存在不同声音。根据媒体报道，9 月 27 日，在「第四届信息安全产业发展论坛」上，中国工程院院士倪光南在谈及英伟达对 ARM 的并购时表示，「我相信我们商务部可能会否了这个并购」。

理解这场交易的意义，需要先从认知 ARM 公司开始——持此初衷，本篇报告将对 ARM 进行深度起底：

ARM 通过精简指令集的成功，撼动了英特尔的霸主地位，后发制人成为移动互联网的最大赢家，并极有可能继续主导物联网时代，其股权也成为科技大国争夺的焦点。

只要公司造手机，就无法忽略 ARM 的存在

更为值得警醒的是，IP 核（Intellectual Property core，知识产权核）作为芯片领域卡脖子环节，我们还基本处于空白，行业和市场更对 IP 的重视程度，远远不够。

 ARM 的全球风云

英国 ARM 公司，全称 Advanced RISC Machines，中文翻译成安谋，是一家蜚声全球的半导体 IP 提供商。

就中国公众而言，对于 ARM 公司的了解，可能不是因为晦涩坚深的芯片技术，而是由于各种「花边新闻」。从 2016 年至今，ARM 登上全球科技头条的新闻就多达 3 个：

• 2016 年 7 月，趁着英国闹退欧的时间窗口，日本软银集团提出以 243 亿英镑（320 亿美元）现金收购 ARM 公司。收购完成后 ARM 退市，这笔交易也被认为是孙正义大手笔押注物联网的代表作。

  

  当时软银收购 ARM 为提升自己在物联网领域的地位

• 2019 年，ARM 再次登上头条是因为紧张的贸易关系与华为。2019 年 5  月，美国商务部工业和安全局把华为列入出口管制实体清单，紧接着 ARM 确认将中止与华为的业务合作。

  如果华为不能使用 ARM 的芯片设计 IP，那海思将就地休克，好在华为当时拥有最新的 ARMv8 的架构层级永久授权，可以保证华为在此基础上研发新产品，短期的影响有限。

  
  

  ARM 若被英伟达收购，华为的压力估计会更大

• 2020 年 9 月，半导体 AI 第一股英伟达宣布计划以 400 亿美元从日本软银集团手中收购 ARM 的全部股权。

  业界的解读为软银将获得急缺的现金，而英伟达将凭借 ARM 的技术补强 CPU 的短板，从此在物联网时代一骑绝尘；而以中国为代表的市场则可能遭遇被垄断的命运。

站在人类科技树顶端的 ARM，最早由苹果、诺基亚、Acorn、VLSI、Technology 等公司合资创立，后来由于苹果手机芯片使用 ARM 架构，而逐渐走向主流市场。

ARM 成功地在移动互联网时代战胜不可一世的英特尔，完全垄断了移动终端的芯片设计架构。

因此，ARM 自然成为全球主要科技国家的关注焦点，每次围绕 ARM 的股权纷争都成为行业举足轻重的事情，角逐方包括英国、美国、日本、中国和欧洲。

 ARM 的商业模式

起底 ARM，必须要首先理解它的商业模式。

一句话来说，ARM 做的是芯片设计领域的 IP 授权，可以简单理解成靠卖知识产权为生。但为了深刻理解为什么 ARM 能站在芯片行业之巅，我们绕不开对技术的讨论。

一切从处理器出发。

处理器作为一个设备的大脑，赋予设备智能；我们深入处理器的内部，一般包括内核、调试系统、外设、存储器等部件，而其中内核是处理器中最重要的部分。

进一步拆解，内核是由指令集与微架构构成的；指令集是所有指令的集合，而指令规定了处理器可以执行的操作，作为软硬件的接口，指令集与上层操作系统、应用程序等紧密联系；微架构是用于完成指令操作的硬件电路设计，使得处理器在收到指令后可以尽可能高效地完成运算。

处理器的结构示意图（资料来源：百度）

而 ARM 做的就是卖 IP 核的生意，即指令集 + 微架构。

通过以上的介绍，我们知道 IP 核是芯片中最难的部分，只不过大家比较熟悉的英特尔卖的是整个芯片，而 ARM 只卖其中的核，还是以授权方式进行的，是一种更加灵活、轻资产的模式。

由于 ARM 的 IP 核是基于精简指令集（RISC），相对于英特尔 X86 的复杂指令集（CISC），RISC 可以让整个处理器更为简化，适合功耗小、成本敏感、任务相对固定的应用场景中。

而这正好是智能手机为代表的移动终端的痛点，因此 ARM 把握住机会成为移动互联网最成功的半导体公司，而英特尔则遭遇「失去的十年」。

英特尔的最大战略失误就是放弃智能手机芯片

提到 ARM，绕不开的是其「技术 + 生态」的巨大优势。由于指令集的设计十分复杂，再叠加架构设计这种高精尖环节，导致 ARM 始终保持对竞争对手的代际领先；而技术之外，ARM 另一个优势在于其从芯片设计、制造到销售提供各类支持，以创新实力 + 深度合作打造客户粘性。

ARM 的厉害之处，除了技术绝对的领先和巨大的生态粘性外，业内研究员认为其商业模式的创新，更是值得关注的重点。这种只授权没有实物商品的商业模式，对知识产权仍处于起步阶段的中国公司来说，显得稀奇又难以理解。

ARM 公司本身不制造、不销售任何实物芯片，只是自己设计 IP，包括指令集架构、微处理器、图形核心、互连架构，然后通过授权这些 IP 获取收入。

收取的费用又包括两部分： 针对 IP 授权的前期授权费和根据每颗芯片售价按比例抽取版税(royalty)。又通过三种不同层级权限的授权模式，和客户进行合作。

ARM独创的商业模式 （资料来源：ARM 官网）

而这种神奇商业模式的诞生，背后有着深刻行业发展规律：

随着智能终端产品越来越复杂多样，芯片设计难度快速提升，设计成本指数级上升，为降低设计风险和成本，芯片设计公司越来越多地寻求使用经过验证的 IP，因此芯片设计产业拆分出芯片 IP 产业。

这个就非常像芯片制造领域，以前都是垂直一体化的 IDM 模式，后来台积电创立只做芯片代工部分的商业模式。所以我们可以认为 ARM 就是「软版」的台积电。

 ARM 的过去

ARM 公司的前身成立于 1978 年，算是第一批成立的半导体公司；但公司成为今日的雏形，则是需要追溯到 1990 年 ARM 控股的成立，当时最为重要的股东就是苹果，可谓含着金钥匙出身。

ARM 总部位于英国剑桥，目前已拥有约 4000 名员工

1993 年-2008 年，为公司飞速成长的 15 年，在低功耗嵌入式处理器市场所向披靡。

最被大家津津乐道的就是 ARM 成为移动互联网时代的芯片 IP 霸主。在 OS+CPU 体系中，ARM+Android 体系战胜了 PC 时代 Windows+Intel 体系。

ARM 架构依靠苹果和三星打开市场后，逐渐形成壁垒，由于对开发者持开放态度，而非英特尔的封闭态度，因此几乎垄断了移动端芯片市场。毫不夸张的讲，我们使用的每一台智能手机的智能都是 ARM 赋予的。

ARM 历史大事件（资料来源：ARM 官网）

 

不用列举眼花缭乱的财务数据，我们可以用一张图来说明 ARM 的牛 x，根据 ARM 自己公布的其 IP 授权相关的芯片出货数据，截止到 2019 年，基于 ARM 授权的芯片出货量超过 1660 亿颗，占全球整个芯片市场出货量的市场份额高达 34%。

一张图说明ARM的牛x（资料来源：ARM 官网）

 

 ARM 的未来

自然，大家容易想到的一个问题是，随着智能手机每年出货量达到 14 亿部的瓶颈，ARM 的增长是不是就到头了？其实不然。

正如前文所说，ARM 是精简类类指令集（且指令集内容在持续升级更新），因此其天然适用于海量物联网设备，手机只是其中的一种。这也是为什么 AI 第一股英伟达管理层对收购 ARM 表现得如此激动的本质原因。

ARM 的广阔舞台，我们可以从服务器芯片这个市场来见微知著：当前全球服务器年出货量超过 1100 万台，但服务器芯片基本被 X86 垄断，凭借接近 100% 的垄断，服务器成为英特尔的提款机，英特尔每年有接近 50% 的利润来自服务器。

我们看到大家都在试图挑战英特尔的垄断地位：

华为在 2019 年 1 月发布首款基于 ARM 架构的服务器芯片—鲲鹏 920；苹果近期发布基于 ARM 架构开发 Mac 芯片；

目前 ARM 已经明确了其针对数据中心的 Neoverse 架构迭代升级策略，每一代性能提升都在 30%以上，远远超过 X86 架构 CPU 每一代性能提升的幅度，未来 ARM 在性能上与 X86 之间的差距将不断缩小。

ARM 2019 年推出的 Neoverse 架构

使得处理器性能极大提升，对英特尔造成巨大威胁

服务器仅仅是开胃菜。根据 ARM 自己的判断，其未来面对的市场包括移动终端、ICT 基础设施、汽车、嵌入式等场景。

ARM 整体可参与的市场，预计到 2029 年，将达到 2320 亿美元，而目前收入不到 20 亿美元的 ARM，离天花板还有着无尽的空间。

而这显然不是痴人说梦，ARM 的精简指令集功耗较小、价格便宜、并发处理效率高、升级速度快，出身就带着物联网基因，以目前在 5G 网络基础设施市场为例，ARM 的市占率已经达到 28%。

ARM 未来的成长空间仍然广阔（资料来源：ARM 官网）

 

 IP 是绝对的卡脖子环节

现在全球科技战背景下，大家所有的关注点都在半导体的制造和设备领域，如台积电不能给华为海思生产。

但实际上，芯片设计制造一体两面中的软件部分，国内依然是接近空白，这个领域主要是指底层架构的 IP 和芯片设计领域的必须用到的 EDA 软件，尤其随着美国英伟达收购 ARM 后，这个环节被卡脖子的可能性将明显上升。

2019 年全球半导体 IP 市场中，ARM 占据 40.9%

处于绝对领先地位

我们知道，目前市场主流的指令集是以 x86 为代表的复杂指令集（CISC）和以 ARM 为代表的简单指令集（RISC），基本处于完全的垄断的卖方市场，国内  CPU 企业大多选择购买国外的架构授权，来设计芯片，哪怕最为领先的华为海思也是如此。 

随着国内芯片行业投资热潮迸发，芯片设计公司大量成立，到 2019 年国内初创芯片设计公司数量多达 1780 家，是 2015 年的两倍，若核心 IP 的缺失，将会导致这些企业轻则最终只能为别人做嫁衣，重则随时被人断供。

考虑到我国绝大部分芯片都建立在国外公司 IP 或架构授权的基础上，推进 IP 和芯片底层架构国产化是市场的选择也是国家战略的需求。

国内初创芯片设计公司数量 

（资料来源：芯原股份招股说明书）

 

 中国企业的破局方向

 方向 1：重视并学习 ARM 的成功经验 

我们看到，国内大部分芯片设计公司，都是哪个下游应用领域比较热就去涌向哪个市场，而不愿意去碰难啃的底层核心东西。

以芯片领域目前不被大家重视的 IP 核行业为例，我们通过复盘 ARM 的成长历程，知道 ARM 就是因为一门心思做精简指令集，打破了英特尔复杂指令集的一家独大，而不是去避重就轻选择某个细分的芯片设计赛道。

回到国内，诸如华为海思、中芯国际、中微公司这样啃硬骨头的企业太少，市场也因为稀缺给予这些标的（华为海思未上市）贵到离谱的估值。

ARM 公司历年营收情况

（资料来源：ARM 年报，广发证券发展研究中心）

随着芯片投资热潮的冷却，那些只讲故事的公司将失去支撑。未来更值得期待的是类似 ARM 这种做底层突破的企业，不过可能的投资机会将集中在一级市场。

当然，由于指令集具有类似于操作系统一样的自然垄断性，想直接挑战 ARM 的地位几无可能，就像强如 ARM，在发展的前 30 年，也根本无法撼动英特尔在服务器市场的地位。

但随着物联网时代的到来，指令集的需求将更趋于碎片化，因此 IP 核行业的集中度应该会更加分散，这反倒给了国内企业的创业机会。目前国内仅有一家科创板上市公司芯原股份从事 IP 授权相关业务，能否成功突围还需跟踪观察。

 

 方向 2：如何差异化竞争 

正如前文所述，ARM 凭借技术代际领先，指令集的天然生态，加之未来可能携手英伟达之后的强强联手，国内初创公司在智能手机、服务器 IP 核上实现替代基本没有可能。

但随着物联网时代的芯片需求碎片化以及芯片设计环节分工深化，国内企业能做的仍然是差异化竞争。

差异化竞争体现在两个市场：

• 在处理器芯片中，IP 应用数量越来越多。以手机为例，现在的 SoC 都是基于多种不同 IP 组合进行设计的，随着先进制程的演进，单颗 SOC 芯片上可集成的 IP 数量也大幅增加。

• 其他碎片化场景中，IP 将不断涌现。IP 从芯片设计环节分离的趋势仍在持续推进，未来存储、GPU、模拟类 IP 需求也将逐渐体现出来。

从数据上直观感受，根据 IBS 统计，芯片 IP 市场将从 2018 年的 46 亿美元增长至 2027 年的 101 亿美元，其中处理器 IP 市场仍为最大单一市场，预计在 2027 年达到 63 亿美元；但其他细分市场也不容小觑，预计到 2027 年，数模混合 IP 市场预计达到 13 亿美元，射频 IP 市场预达到 11 亿美元。

全球半导体 IP 市场（单位：10亿 美元） 

（资料来源：IBS）

这一小众而又极其重要的市场，尚未看到太多中国企业的影子，这是因为目前国内大部分 IP 公司为初创型企业，尚未进入公众视野。芯片设计 IP 的需求十分紧迫，套用国足比赛中常听到的一句话：留给中国队的时间不多了。

—— 完 ——

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