蘋果與Arm：斬不斷的“父子情”
發(fā)布人：芯東西
時(shí)間：2022-03-22
來(lái)源：工程師
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編輯 | 漠影
英特爾第五任CEO保羅·歐德寧退休時(shí)追悔莫及的一件事，就是沒(méi)對(duì)蘋果iPhone說(shuō)“yes”。可惜世上沒(méi)有后悔****，錯(cuò)誤決策使英特爾與移動(dòng)革命擦肩而過(guò)，被拒的蘋果轉(zhuǎn)身與名不見(jiàn)經(jīng)傳的Arm公司相扶相攜，成就了主宰移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代游戲規(guī)則的“王牌芯片設(shè)計(jì)師”。從2001到2016年，十五年間，蘋果重新定義了五個(gè)消費(fèi)電子賽道：以iPod革命MP3，以iPhone革命移動(dòng)手機(jī)，以iPad革命便攜式電腦，以Apple Watch革命電子手表，以AirPods革命無(wú)線耳機(jī)。這些重塑游戲規(guī)則的顛覆性產(chǎn)品，都內(nèi)置了基于Arm架構(gòu)的芯片。回溯往昔，蘋果和Arm的命運(yùn)交織遠(yuǎn)不止于此。Arm從誕生到確定授權(quán)模式，再到開(kāi)辟新的疆域，都離不開(kāi)其“親爸”蘋果的助攻；蘋果芯片帝國(guó)成長(zhǎng)的背后，Arm亦是始終避不開(kāi)的主人公。但當(dāng)蘋果坐穩(wěn)全球頂尖芯片設(shè)計(jì)公司之位，Arm的命運(yùn)卻陷入風(fēng)雨飄搖，前路滿是迷霧。
01.誕生于蘋果同行之手的Arm
▲艾康電腦創(chuàng)始人赫爾曼·豪瑟和克里斯·柯里
Acorn英文含義為橡果，關(guān)于其命名來(lái)源，還有個(gè)有趣的傳聞，說(shuō)是創(chuàng)始人想讓公司在電話黃頁(yè)里排在蘋果（Apple）公司的前面。后來(lái)因其對(duì)80年代PC革命初期的貢獻(xiàn)，艾康也被人稱為“英國(guó)的蘋果公司”。而Arm設(shè)計(jì)的出現(xiàn)，就要從艾康開(kāi)發(fā)BBC Micro計(jì)算機(jī)的契機(jī)說(shuō)起。1981年，英國(guó)廣播公司（BBC）計(jì)劃在英國(guó)推出一套計(jì)算機(jī)普及節(jié)目，為此廣發(fā)“英雄帖”，想要一款與節(jié)目配套的標(biāo)準(zhǔn)電腦。艾康團(tuán)隊(duì)果斷抓住機(jī)遇，只用一周左右時(shí)間就造出滿足BBC需求的微型電腦BBC Micro。
▲BBC Micro
但棘手的問(wèn)題仍擺在艾康面前，BBC要求這臺(tái)電腦售價(jià)不超過(guò)500英鎊，可當(dāng)時(shí)一顆摩托羅拉6800系列微處理器的成本就高達(dá)100英鎊，根本沒(méi)法將電腦價(jià)格控制到500英鎊以內(nèi)。艾康想請(qǐng)英特爾提供80286芯片的技術(shù)資料，又遭拒絕。就在它四處碰壁之時(shí)，其工程師看到了一份來(lái)自美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的《伯克利RISC計(jì)劃》白皮書，這讓艾康團(tuán)隊(duì)萌生了自研芯片的念頭。
▲Acorn RISC Machine
英國(guó)時(shí)間1985年4月26日15點(diǎn)，第一批搭A(yù)RM1芯片的電腦成功啟動(dòng)，開(kāi)機(jī)畫面上顯示：“Hello world，I am Arm”。
▲BBC Micro電腦中的Arm芯片
這是Arm故事的起點(diǎn)，37年后的今天，它所主宰的疆域?qū)⑦h(yuǎn)遠(yuǎn)超出英國(guó)，遍布整個(gè)世界。02.蘋果與艾康“生子”，為牛頓電腦造芯
▲蘋果于1993年推出首款搭載Arm芯片的設(shè)備Newton Message Pad
雙方一拍即合，時(shí)任蘋果首席科學(xué)家的拉里·特斯勒（Larry Tesler）當(dāng)即決定，在牛頓掌上電腦里使用根據(jù)該產(chǎn)品需求做調(diào)整的定制版Arm芯片。做調(diào)整需要開(kāi)銷，但艾康的錢不夠用。于是1990年秋天，蘋果、VLSI和艾康花了六周時(shí)間就合資事宜進(jìn)行談判，最終決定蘋果出錢、艾康出人、VLSI提供工具技術(shù)，三家公司共同創(chuàng)立一家芯片合資公司，公司名由“Acorn RISC Machine”改為“Advanced RISC Machine”，簡(jiǎn)稱Arm。1990年11月27日，在英國(guó)劍橋的一個(gè)谷倉(cāng)，Arm開(kāi)始了它的傳奇之旅。
▲Arm最開(kāi)始的辦公地點(diǎn)在一個(gè)谷倉(cāng)
創(chuàng)立伊始，艾康與蘋果各占了43%的Arm股權(quán)。艾康除了出資外，還提供了12名工程師作為Arm的初始成員，VLSI則在出資25英鎊的同時(shí)，包攬了Arm的芯片代工生產(chǎn)需求。蘋果牛頓掌上電腦的訂單，為Arm撐起了初期的營(yíng)生。但因?yàn)樘O果高估了當(dāng)時(shí)可利用的技術(shù)，蘋果牛頓掌上電腦市場(chǎng)表現(xiàn)不太好。這令A(yù)rm高層意識(shí)到，要保持成功，不能依賴個(gè)別產(chǎn)品。于是，時(shí)任Arm CEO的盧賓·薩克斯比（Robin Saxby）決定啟用IP商業(yè)模式，也就是將自家的芯片設(shè)計(jì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）授權(quán)給更多芯片公司，靠收取前期授權(quán)費(fèi)（license）和后期版稅（royalty）來(lái)營(yíng)生。從此，全球芯片設(shè)計(jì)從業(yè)者都可以是Arm的客戶。
▲Arm的商業(yè)模式
這一時(shí)期，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈分工開(kāi)始細(xì)化。中國(guó)臺(tái)灣晶圓代工企業(yè)臺(tái)積電的崛起，改變了傳統(tǒng)芯片公司大包大攬芯片全產(chǎn)業(yè)鏈的垂直一體化生產(chǎn)模式（IDM），IP授權(quán)、芯片設(shè)計(jì)、代工、封裝等環(huán)節(jié)分離的商業(yè)模式登上歷史舞臺(tái)。就在不久之后，蘋果對(duì)Arm的投資將襄助蘋果起死回生，并在未來(lái)為蘋果帶來(lái)豐碩的回報(bào)。03.蘋果賣Arm股份自救
▲基于安迪·格魯夫在英特爾的報(bào)告（來(lái)源：《戰(zhàn)略思維》）
當(dāng)時(shí)采用IBM PowerPC芯片和自家操作系統(tǒng)的蘋果電腦，無(wú)力抵抗WinTel聯(lián)盟帶來(lái)的狂風(fēng)驟雨。蘋果在PC市場(chǎng)份額一路下滑，到90年代中期，已經(jīng)面臨巨大的虧損。1997年，喬布斯回歸蘋果時(shí)，蘋果只有近4億美元左右的盈利。為了扭轉(zhuǎn)蘋果的慘淡經(jīng)營(yíng)，喬布斯在接下來(lái)兩年間做了兩個(gè)關(guān)鍵舉措：其一，在蘋果距離破產(chǎn)僅剩90天時(shí)，拉微軟對(duì)其投資1.5億美元；其二，停產(chǎn)牛頓掌上電腦，并開(kāi)始出售蘋果持有的Arm股份。從1998到2003年，蘋果以11億美元的價(jià)格出售其在Arm的股份。Arm股份換來(lái)的救命錢，被蘋果用于推進(jìn)新項(xiàng)目數(shù)字音樂(lè)播放器iPod的研發(fā)。2001年10月23日出場(chǎng)的第一代iPod轟動(dòng)一時(shí)，以獨(dú)特外觀與人性化的操作方式，成為劃時(shí)代的革命性產(chǎn)品。iPod系列產(chǎn)品的成功，不僅將蘋果拉離死亡邊緣，從一個(gè)小眾品牌推向主流市場(chǎng)，亦將蘋果的產(chǎn)品范圍從電腦擴(kuò)展至消費(fèi)電子。歷代iPod產(chǎn)品均采用Arm芯片。而在蘋果竭力擺脫自身困境的同一時(shí)期，新興的手機(jī)市場(chǎng)拔地而起，一扇通往未來(lái)移動(dòng)時(shí)代的大門正向Arm緩緩敞開(kāi)。PC對(duì)芯片的核心訴求是性能高、能跑復(fù)雜應(yīng)用，但當(dāng)市場(chǎng)開(kāi)始轉(zhuǎn)向智能手機(jī)和平板電腦，游戲規(guī)則變了，功耗低、省電、續(xù)航能力強(qiáng)成為消費(fèi)者的新訴求。這一訴求恰恰是x86架構(gòu)的短板、Arm架構(gòu)的長(zhǎng)處。與此同時(shí)，Arm的IP授權(quán)模式，使其與合作伙伴形成了“雙贏”的共生關(guān)系。獲得Arm授權(quán)的芯片企業(yè)能把重心放在整體芯片的設(shè)計(jì)與銷售上，并攤薄了研發(fā)成本。Arm則作為核心技術(shù)的輸出者，站在整個(gè)芯片設(shè)計(jì)業(yè)價(jià)值鏈的頂端，且無(wú)需承擔(dān)芯片設(shè)計(jì)失敗的風(fēng)險(xiǎn)。憑借低功耗技術(shù)優(yōu)勢(shì)以及具有開(kāi)創(chuàng)意義的IP授權(quán)商業(yè)模式，Arm在移動(dòng)芯片領(lǐng)域的出貨量開(kāi)始爆炸式增長(zhǎng)，并迅速稱霸全球手機(jī)市場(chǎng)。
▲2000-2014年Arm處理器出貨量（圖源：recode）
2005年，全球98%的手機(jī)都搭載了至少一顆Arm芯片。在接下來(lái)的15年，Arm更是成為一統(tǒng)移動(dòng)終端消費(fèi)電子市場(chǎng)的芯片標(biāo)準(zhǔn)。而PC芯片霸主英特爾卻陷入了創(chuàng)新者的窘境。04.一統(tǒng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代：無(wú)處不Arm
▲喬布斯（左）與歐德寧（右）宣布英特爾Mac將搭載英特爾芯片
這是英特爾在PC領(lǐng)域的又一個(gè)勝利時(shí)刻。沉浸于喜悅中的歐德寧，卻忽略了一場(chǎng)劃時(shí)代的變局：PC時(shí)代走到瓶頸，智能手機(jī)時(shí)代趕來(lái)接棒，而新晉大客戶蘋果，正是發(fā)動(dòng)創(chuàng)新革命的關(guān)鍵引擎。一個(gè)改變重新定義手機(jī)的革命性產(chǎn)品——第一代iPhone正在研發(fā)當(dāng)中，它的出現(xiàn)，將讓當(dāng)時(shí)的行業(yè)巨頭諾基亞和黑莓很快變得無(wú)足輕重。令人唏噓的是，80年代在存儲(chǔ)芯片領(lǐng)域被日企逼至絕境時(shí)，英特爾正是憑借抓住PC興起之機(jī)轉(zhuǎn)型微處理器供應(yīng)商，登頂全球半導(dǎo)體霸主的王座。但當(dāng)蘋果找到英特爾，希望它能為iPhone提供移動(dòng)芯片時(shí)，英特爾卻未能對(duì)這個(gè)沖著自己敞開(kāi)大門的新興領(lǐng)域懷有足夠的敬畏之心。歐德寧認(rèn)為，無(wú)法確定iPhone的未來(lái)，蘋果開(kāi)價(jià)又低于預(yù)期，這筆利潤(rùn)稀薄的買賣，對(duì)于能在PC芯片上大賺特賺的英特爾并不劃算。多年后，歐德寧回想起這一決定，感到無(wú)比后悔：“事后，我們?cè)倩剡^(guò)頭來(lái)看，產(chǎn)出已然高出投入不知多少倍了，iPhone的成績(jī)顯然也出乎了每個(gè)人的預(yù)料?！?/span>英特爾亦有過(guò)基于Arm的XScale芯片業(yè)務(wù)。說(shuō)起來(lái)，XScale也與蘋果頗有淵源，其前身是英特爾1997年從DEC公司收購(gòu)來(lái)的StrongARM架構(gòu)，蘋果曾在其牛頓移動(dòng)設(shè)備中使用StrongARM芯片。XScale一度成為掌上電腦芯片領(lǐng)域的主宰者，還曾開(kāi)發(fā)一款基于Arm的手機(jī)芯片，被當(dāng)時(shí)業(yè)界稱為僅次于德州儀器芯片的第二大智能手機(jī)芯片。然而推進(jìn)XScale業(yè)務(wù)近十年后，2006年英特爾卻將它轉(zhuǎn)手約6億美元賣給了美國(guó)芯片公司Marvell。待日后英特爾再想切入移動(dòng)領(lǐng)域，為時(shí)晚矣。2007年6月初，蘋果發(fā)布革命性產(chǎn)品iPhone，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)到了黎明破曉時(shí)分。5個(gè)月后，谷歌推出了第一版開(kāi)源的安卓操作系統(tǒng)，高通推出首款驍龍?zhí)幚砥黩旪圫1，采用Armv6架構(gòu)。經(jīng)過(guò)四年的市場(chǎng)廝殺后，谷歌安卓系統(tǒng)躍居全球第一大智能手機(jī)操作系統(tǒng)，高通驍龍?zhí)幚砥鲃t為絕大多數(shù)安卓手機(jī)的芯片供應(yīng)商，谷歌安卓和高通因而被賜予對(duì)標(biāo)PC市場(chǎng)WinTel聯(lián)盟的新名號(hào)——手機(jī)市場(chǎng)Quadroid。
▲2009-2018年智能手機(jī)操作系統(tǒng)市場(chǎng)占有率變化
在這智能手機(jī)市場(chǎng)洗牌的四年間，蘋果也開(kāi)始未雨綢繆，籌備自己的芯片團(tuán)隊(duì)。此后無(wú)論全球移動(dòng)芯片市場(chǎng)如何風(fēng)云變幻，蘋果、高通、華為、聯(lián)發(fā)科、紫光展銳……幾大頭部玩家的核心芯片產(chǎn)品，均離不開(kāi)Arm架構(gòu)的授權(quán)。05.孫正義心中收購(gòu)Arm的種子是喬布斯埋下的
▲孫正義（左）與喬布斯（右）合影
喬布斯瞄了一眼草圖，在對(duì)新產(chǎn)品貫徹極端保密原則的前提下，給了孫正義一個(gè)提示：“制造最強(qiáng)移動(dòng)設(shè)備的時(shí)候到了，這一點(diǎn)我也完全贊同?！?/span>此次見(jiàn)面，為后來(lái)軟銀在日本獨(dú)家銷售iPhone埋下伏筆，也促使孫正義開(kāi)始思考：?jiǎn)滩妓棺顝?qiáng)移動(dòng)設(shè)備的“大腦”，用的是什么樣的CPU呢？據(jù)孫正義推測(cè)，喬布斯這樣一個(gè)對(duì)美觀有極致追求的人，“絕不會(huì)選擇那種電池凸出像癩蛤蟆一樣的丑陋設(shè)計(jì)。”層層抽絲剝繭后，他下定結(jié)論：“Arm將掌握移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的平臺(tái)?！?/span>看好Arm未來(lái)的孫正義，讓軟銀相關(guān)團(tuán)隊(duì)研究收購(gòu)Arm的事宜。但軟銀因忙于沃達(dá)豐日本分公司的重建工作，擱置了收購(gòu)Arm的設(shè)想，這一擱置，就到了十年之后。直到2016年7月，軟銀才宣布擬斥資243億英鎊收購(gòu)Arm公司。
▲截至2020年2月，Arm芯片出貨量逾1600億顆
而在軟銀從初有計(jì)劃到正式收購(gòu)Arm公司的十年之間，蘋果基于Arm架構(gòu)，壘砌起一個(gè)覆蓋全產(chǎn)品線的芯片帝國(guó)。06.蘋果的第一顆自研Arm芯片
▲蘋果A7芯片
無(wú)論對(duì)蘋果還是芯片界，這只是個(gè)變局的開(kāi)始。一方面，三星的快速發(fā)展和抄襲iPhone事件使它與蘋果的關(guān)系越發(fā)惡劣，蘋果轉(zhuǎn)而將20nm A8處理器的巨額訂單交給臺(tái)積電。此時(shí)英特爾已開(kāi)始量產(chǎn)14nm，芯片制程領(lǐng)先于臺(tái)積電，而蘋果拋出的橄欖枝，助推了臺(tái)積電加緊研發(fā)和大擴(kuò)產(chǎn)能。日后當(dāng)臺(tái)積電憑借率先實(shí)現(xiàn)7nm量產(chǎn)坐擁晶圓代工半壁江山時(shí)，三星的制程工藝研發(fā)節(jié)奏總比臺(tái)積電慢上一拍，而英特爾的10nm產(chǎn)品還沒(méi)大規(guī)模落地到市場(chǎng)中。另一方面，蘋果悄然積累的芯片研發(fā)實(shí)力逐漸嶄露頭角，它開(kāi)始快馬加鞭地將一眾手機(jī)應(yīng)用處理器設(shè)計(jì)商遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩在身后。07.借勢(shì)Arm，平地而起的蘋果芯片帝國(guó)
▲2014年蘋果初代可穿戴智能手表Apple Watch中搭載的蘋果自研S1芯片
2016年后，蘋果初代無(wú)線耳機(jī)AirPods搭載了其自研W1芯片，可實(shí)現(xiàn)無(wú)線連接管理以及與iPhone、iPad的快速配對(duì)與連接功能。這一年，蘋果還開(kāi)始在全新MacBook Pro電腦中采用T系列安全協(xié)處理器，用于控制新增的Touch Bar觸控條、Touch ID安全加密等任務(wù)。2017年9月，蘋果推出面向iPhone的首款自研AI仿生芯片A11 Bionic，它首次搭載了蘋果自研三核GPU和用于加速AI任務(wù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎（Neural Engine）。直至今日，蘋果A系列芯片始終是手機(jī)應(yīng)用處理器領(lǐng)域的珠峰，令其他對(duì)手難以望其項(xiàng)背。
▲2010-2017年蘋果各終端設(shè)備搭載的自研芯片
蘋果的造芯版圖還在擴(kuò)張。2019年3月，蘋果時(shí)隔三年發(fā)布的新款A(yù)irPods采用了全新H1芯片，相較之前的W1芯片，H1加強(qiáng)了無(wú)線連接表現(xiàn)和續(xù)航能力。2020年6月，蘋果又宣布將在Mac產(chǎn)品引入自研Arm架構(gòu)芯片，預(yù)計(jì)從英特爾芯片到蘋果自研芯片的過(guò)渡期為兩年。站在這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)上，蘋果硬件技術(shù)高級(jí)副總裁Johny Srouji公布了階段性成果：短短十年間，蘋果已交付了20億個(gè)SoC和數(shù)十億其他芯片。
▲蘋果自研M1系列電腦芯片，從左至右：M1、M1 Pro、M1 Max、M1 Ultra
然而，當(dāng)蘋果穩(wěn)定釋放新的芯片大招，Arm的命途卻變得如風(fēng)中飄絮般飄搖不定。08.夢(mèng)碎物聯(lián)網(wǎng)，Arm重赴上市路
▲2015年~2020年Arm收入及調(diào)整后息稅前利潤(rùn)變化（圖源：英國(guó)金融時(shí)報(bào)）
2020年7月，Arm宣布將其兩個(gè)物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)業(yè)務(wù)IoT Platform和Treasure Data分拆，并轉(zhuǎn)讓給軟銀集團(tuán)，自己則更加專注于核心IP業(yè)務(wù)上。沒(méi)過(guò)一周時(shí)間，外媒又爆料稱，已然債臺(tái)高筑的軟銀集團(tuán)正研究各種選擇，包括全部或部分出售Arm，或者讓Arm重新上市。緊接著便是轟動(dòng)全球科技圈的英偉達(dá)并購(gòu)Arm事件。2020年9月，英偉達(dá)宣布將以約400億美元從軟銀手中收購(gòu)Arm，交易計(jì)劃在18個(gè)月內(nèi)完成。這一交易自公布后便引發(fā)眾多Arm老客戶的公開(kāi)反對(duì)，盡管英偉達(dá)一再允諾不會(huì)改變Arm的開(kāi)放和中立，也不會(huì)將Arm的大本營(yíng)從英國(guó)遷移至美國(guó)，但事關(guān)業(yè)務(wù)安全，許多Arm客戶并不買賬。最終，這一巨額跨國(guó)并購(gòu)交易在2022年2月畫上了句號(hào)，英偉達(dá)和軟銀宣布，因重大監(jiān)管挑戰(zhàn)阻礙交易完成，并購(gòu)交易就此終止。不久后英特爾CEO基辛格曾表示，如果有財(cái)團(tuán)將Arm收入麾下，英特爾有興趣參與其中。在推進(jìn)與英偉達(dá)并購(gòu)交易的過(guò)去一年，Arm更正了業(yè)務(wù)重心，從收效甚微的物聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)向擁有更多大型客戶的數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和汽車領(lǐng)域。得益于5G智能手機(jī)、5G****網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器出貨量的增長(zhǎng)，其全球業(yè)務(wù)開(kāi)始恢復(fù)增長(zhǎng)動(dòng)力。但和x86架構(gòu)相比，迄今Arm在服務(wù)器領(lǐng)域的市占率仍是“小巫見(jiàn)大巫”。
▲2017財(cái)年-2021財(cái)年Arm凈銷售額分布變化（來(lái)源：Statista）
為了確保在市場(chǎng)機(jī)遇和成本約束之間取得合理平衡，Arm于2022年3月宣布，將在全球范圍內(nèi)裁員12%~15%，共涉及大約1000名員工，其中大部分是在英國(guó)和美國(guó)工作的員工。當(dāng)前Arm在全球約有6400名員工，其中有3500名員工在英國(guó)。據(jù)外媒報(bào)道，新任Arm CEO瑞閣思（Rene Haas）在給員工的備忘錄中承諾，大部分裁員不會(huì)影響到工程師。如今，Arm正在準(zhǔn)備在2023年3月前重啟上市，這個(gè)移動(dòng)計(jì)算領(lǐng)域基石般的存在，將再度被擺在資本面前待價(jià)而沽。09.結(jié)語(yǔ)：兩個(gè)商業(yè)傳奇的命運(yùn)共振
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