Arm经营模式及业务布局分析

最佳答案 匿名用户编辑于2024/10/10 14:57

移动端芯片 IP 为主,打造完整 IP 核产品线。

Arm 公司的核心业务在于开发和授权半导体设计领域的知识产权(IP), 面向的客户群体包括有意自行研发芯片的各类企业,无论是无晶圆厂 (Fabless)/集成设备制造商(IDM)还是垂直整合的原始设备制造商(OEM)。 Arm 的商业模式主要依托于技术授权许可和版税收入,即每当使用 Arm IP 制造出芯片时,公司便会从中获得相应的版税收益。这种模式使得 Arm 在 智能手机渗透率不断走高以及周期性的换机需求的释放过程中,价值得到 稳步提升。 对于不同需求的客户,Arm 拥有灵活的授权模式。对于授权方来说, Arm 提供了 Arm 内核的整合硬件叙述,包含完整的软件开发工具(编译器、 debugger、SDK),以及针对内含 ArmCPU 硅芯片的销售权。对于无晶圆厂 的授权方来说,其希望能将 Arm 内核整合到他们自行研发的芯片设计中, 通常就仅针对取得一份生产就绪的知识产权内核(IPCore)认证。对这些客 户来说,Arm 会释出所选的 Arm 核心的版图,连同抽象模拟模型和测试程 序,以协助设计整合和验证。需求更多的客户,包括整合元件制造商(IDM) 和晶圆厂家,就选择可合成的 RTL(寄存器传输级,如 Verilog)形式来取 得处理器的知识产权(IP)。借着可整合的 RTL,客户就有能力能进行架构 上的最佳化与加强,不会受限于无法更动的电路图。

Arm 公司的 IP 授权模式得益于芯片设计行业的三大持续趋势。1)原 始设备制造商(OEM)和终端用户越来越倾向于将芯片设计业务内部化, 例如苹果和亚马逊的实践,这为 Arm 等主要 IP 供应商提供了更多的授权机 会和增值潜力。2)芯片架构正逐步向解耦的方向发展,即每个芯片由多个 “小芯片”组成,这不仅增加了芯片定制、优化和性能的复杂性,也导致了 设计和验证成本的增加。3)随着摩尔定律的放缓,最先进的制造节点上的 设计成本不断上升。Arm 提供的复杂、预先验证的核心,使得客户能够减少 不断增加的软件、设计、验证和资格认证成本,从而实现更优的性能/成本 比,并加快产品上市时间。这些因素共同推动了 Arm 在 IP 授权模式下的强 劲增长。

Cortex 系列产品贡献移动端主要收入来源。Arm 架构因其在移动设备、 汽车和物联网等领域的高性能和低功耗特性而广受欢迎,其中 Cortex 系列 处理器已成为移动市场的主导 IP。Arm 的 Cortex 系列分为四个子系列:1) Cortex-A 系列,专为高性能计算设计,适用于需要运行复杂操作系统和提 供丰富媒体及图形体验的应用,如智能手机、平板电脑、汽车娱乐系统和数 字电视等。2)Cortex-X 系列相对 Cortex-A 系列更进一步,针对需要高性能 的定制化需求而设计。该系列允许客户基于通用 Cortex-A 的性能、功耗和 面积设计范围进行调整,以满足特定需求。Cortex-X 系列在三星、高通、谷 歌和联发科等大型客户的高端智能手机设计中得到了广泛应用。3)CortexR 系列,针对实时应用设计,主要用于汽车制动系统、动力传动解决方案和 大容量存储控制器等对实时性要求高的应用。4)Cortex-M 系列,适用于各 种嵌入式应用,特别是对成本和功耗有严格要求的场合,如智能测量设备、 人机界面设备、汽车和工业控制系统以及家用电器等。

新款 GPU 设计进行中,Arm 加入 AI 处理器竞争队伍。Arm 在其位于 以色列 Ra'anana 的开发中心进行了新款 GPU IP 的开发。该 GPU 将采用 Neoverse 技术,专为数据中心和终端设备的复杂 AI 处理操作设计,此外, 该团队还负责开发 GPU 组件和软件接口,如 Vulkan 和 OpenGL,并与新兴 的 AI 芯片公司合作。Arm 目前 GPU IP 集中于解决游戏市场的图形处理需 求。如果公司决定全面进入这一领域,其技术也可用于人工智能处理,我们 预计其将采取类似于英伟达的业务模式。 Arm 的 GPU IP 产品线主要由 Mali 系列和 Immortalis 系列构成。Mali 系列作为 Arm 的长期核心产品,涵盖了从入门级到旗舰级的全系列,这些 产品针对不同的性能需求和价格区间进行了市场定位。Mali 系列 GPU 基于 Valhall GPU 架构,其旗舰型号 Mali-G710 在综合性能、机器学习性能、纹 理性能和能效方面,相较于前代产品分别实现了 20%、35%、50%和 20%的 提升。Immortalis 系列则是 Arm 在 2022 年推出基于 Mali 设的高端 GPU IP 产品,其首次在移动端引入了硬件光线追踪技术,性能较上一代 Mali GPU 提升了 15%,其光线追踪单元在提升效率的同时,仅占用了约 4%的着色器 核心面积,却能实现高达 300%的性能提升。Immortalis-G720 是 Arm 目前 性能和能效表现最为出色的 GPU,与上一代产品相比,性能和能效分别提 高了 15%,系统级效率更是跃升了 40%,为高端智能手机设计提供了强有 力的支持。

云计算与人工智能的蓬勃发展,Arm 积极扩展服务器和神经处理单元 (NPU)产品线。Arm 通过其 NeoverseCSS 平台,重塑了服务器市场的竞 争力, 提升其在长期由 x86 架构的供应商如英特尔和 AMD 主导的服务 器 CPU 市场的渗透率。Neoverse 系列包括追求极致性能的 V 系列、注重能 耗平衡的 N 系列,以及专为高数据流通量设计的 E 系列,这些产品适用于 从云端到边缘的高扩展性基础设施。云端而言,亚马逊云服务(AWS)于 2018 年开始尝试构建 Arm 服务器生态系统,推出了 Graviton1,它使用了 16 个 CortexA72 内核。三代之后,AWS 的 Graviton4 配备了多达 96 个 NeoverseV2 内核。相较于 x86 架构,Neoverse 系列在成本和能耗方面展现 出优势,我们预计 Arm 在服务器市场的份额将逐步增长。

顺应 AI 发展趋势,Arm 持续发力 NPU 设计。Arm 洞察到 AI 发展趋 势下,机器学习能力逐步向边缘端迁移的趋势,并推出了 Ethos NPU 系列 IP,以加速神经网络推理向端侧演化的过程。其中,Arm Ethos U85 NPU 的 推出,为边缘智能的发展注入了强劲动力。该产品支持从 128 到 2048 个 MAC 单元的配置,并在最高性能配置下提供 4TOPs 的 AI 算力。其较上一 代产品在能效方面拥有 20% 的提升,还可在常用神经网络上实现 85% 的 利用率。其在设计上适合基于 Arm Cortex-M / A 处理器内核的系统,能接 受较高的内存延迟。其目标应用场景包括智能家居、零售、工业等新兴边缘 AI 领域。它不仅支持低功耗 MCU 系统中的 AI 加速,还可在高性能边缘计 算系统中与应用处理器、标准操作系统和高级开发语言无缝集成。此外 Ethos U85 还原生支持 TensorFlow Lite 和 PyTorch 等主流 AI 框架。这些特 性为云原生开发和云边端负载调度提供了有力支持。

0.670365s