ARM的商业模式和他的那些朋友们
ARM的商业模式
简单来说,ARM的商业模式是卖IP。ARM专注于芯⽚的设计,并将⼀系列设计的产物卖给合作伙伴,本⾝并不做芯⽚的⽣产。
聊ARM的商业模式,得先看看能做ARM处理器的⼏家⼤⼚。
AR M处理器⼚商代表
1. Apple
前系列已经讲了Apple与ARM的渊源历史。在当今,Apple是ARM阵营⾥最靓的那个仔。为啥?Apple有ARM的架构授权(ARM
architectural license)。通俗地说,Apple有ARM核⼼技术资料,可以进⾏魔改。结果就是,Apple的A系列处理器从iphone6s那年起成为地表最强ARM处理器,Android阵营的所有核⼼都再也难望其项背。
如今,每⼀代Apple新处理器发布,⼤家关⼼的是与上代Apple相⽐领先了多少;⽽⾄于Android阵营的处理器?嗯,先跟上上⼀代Apple处理器⽐吧。⼏年前,是反过来的。嗯,现实就是如此魔幻。
2. ⾼通
⾼通的历史从维特⽐算法打下公司的根基那会说起来,⼜够说上好⼏章了。好在⼤家对这家公司很熟悉,前⼏年Android阵营⾥基本清⼀⾊的⾼端机都是⾼通的骁龙系列(Snapdragon
)。⾼通能在Android阵营呼风唤⾬,这“⼀哥”的称号很⼤程度上也是由于⾼通同样也有ARM的架构授权与架构定制授权(ARM Built on Cortex license,简称BoC授权),⾼通基于ARM的公版设计做了不少定制(⽐如扩充指令集,增加⾃⼰的GPU等)。
3. 海思
咱们华为海思家的芯⽚,绝对是近年来芯⽚界的⿊马,⽽且后劲相当⾜。海思很早就有了ARM处理器的core级别授权(ARM core
license),所以前⼏代产品海思都是集中于core级别的定制(通俗说,就是在外围蹭⼀蹭)。不过近⼏年,海思也拿到了与Apple、⾼通级别⼀样的架构授权,具备了魔改的基本条件。从⽬前麒麟980释放的资料来看,似乎还未看到架构授权带来的明显优势,不过厚积薄发的海思相信⼀定不会让国⼈失望。麒麟990有望给⼤家惊喜。
4. 三星
三星⼀直是芯⽚界的⼤玩家,传奇的猎户座在当年的Galaxy II上就震撼了想当⼀部分国内的玩机Boy。与海思⼀样,三星也是core和架构授权在握,⽽且三星还同时持有POP IP的授权,可以在轻度定制与魔改之间根据⾃⼰的情况来选择。只不过由于基带⽅⾯的弱势,猎户座处理器近⼏年逐渐式微,已经听不到太多的声⾳了。毕竟⼿机再强,你得先满⾜⼤家⾃由打电话的需求啊。
剩下的还有MTK、Realtek、台积电等⼤⼚,就不⼀⼀介绍了。
x86架构和arm架构区别AR M授权模式
从上⾯⼏家⼤⼚,我们看到ARM与伙伴的⼏种合作模式:
1. PoP IP
2. IP Core
3. BoC
4. Architectural
从1到4授权费依次递增,可定制的深度依次递增,开发难度依次递增。想开箱即⽤,选POP IP。想要公版架构⽆法给与的极致性能与体验,上架构授权是不⼆选择。
⽽以上⼏种模式⼜与⼚商芯⽚的设计与实现过程息息相关。
1. 指令集ISA。芯⽚设计⼚商在设计⼀款芯⽚的开始阶段,要确定这款芯⽚的指令集。⼀般来说,要么⾃⼰设计(Intel),要么基于现有的做定
制(Apple、⾼通、华为等)。
2. 指令集确认之后,写RTL,通过综合⼯具⽣成⽹表。⽹表在FPGA上做验证⽣成流⽚⽤的版图。⽽RTL、⽹表、版图⼀般在芯⽚设计领域分别
称为软核、固核、硬核。
PoP IP⼀般来说,拿到的就是硬核。
IP Core⽬前来说是使⽤最⼴泛的⼀种授权⽅式。⼚商拿到ARM的处理器部分的Core授权之后(Verilog-HDL形式的CPU设计源码,也就是上⾯的软核部分),结合⼚商⾃⾝的外设和存储,在EDA⼯具的配合下进⼊固核的设计阶段。IP Core授权的内容不⽌包含处理器,还包含ARM公版的外设、内存控制器等,⼚商有选择的余地。⽤⼀张图来清晰表达⼚商如何使⽤IP Core来⽣产⾃⼰的处理器:
image.png
BoC授权⽬前看来只有⾼通⼀家在使⽤,骁龙系列⾼端处理器即是这种授权下的产物。这种授权模式介于IP Core与Architectural2种授权之间。历史上⼚商⼀直觉得从IP Core到Architectural授权之间的跨度太⼤,很多场合只是希望公版架构做⼀些定制,不需要⼤改。但是只要改了原始设计,就必须要上Architectural授权。贵就不说了,从头设计⼀个CPU的Core的代价那可不是⼀般的⼤。怎么办呢,⼀⽅⾯是有市场,⼀⽅⾯帮助⼩伙伴创新也是推动整个ARM⽣态的创新。这种情况下,BoC授权应运⽽⽣。
难度最⾼的,当属炼狱模式的Architectural授权。有架构授权的⼚家不少,但地表玩的最溜的,就只有Apple了。A4,A5⽤的还是公版加⼩定制,从A6开始,Apple就开始了⾃⼰的魔改进程(不得不说刚上位的库克是⼀位⾮常有远见的企业家)。64位的处理器+定制的指令集,也就是从iPhone5S起,Apple开始了对Android阵营的弯道超车。如果⼤家⽐较关注苹果和⾼通之间的⼀些恩怨,应该记得当年苹果发布64位处理器时⾼通惊慌失措的样⼦。到了A9(iPhone6s)那⼀年,Android阵营正式败下阵来,⽽且到了今天,距离越来越⼤。这其中的⼏年,Apple与ARM、⾼通、PowerVR、Intel之间的恩恩怨怨,⼜⾜够写⼏篇⼋卦⽂了。
ARM的授权模式,我尝试⽤⼤家更看得懂的来总结下这⼏种模式的区别。
我们将⼀个芯⽚的开发过程,⽤软件开发的过程来类⽐:
Architectural授权类似于芯⽚⼚商拿到了软件架构中的架构设计与详细设计。整个软件的核⼼层次,各层之间的数据流,数据格式接⼝都定义好了。但是⼚商可以基于这套设计做扩展,做改进,以便于在⾃⼰的⽣态内提供更好的体验,更炫酷的feature。但总体来说,还没到源码级别。BoC和IP Core授权类似于拿到了整个软件的源码。不同在于BoC授权下,ARM可以配合⼚商改动部分源码并辅助调试;⽽IP Core只能在现有源码上增加模块,不能对原有模块进⾏删改。为啥呢?⼀⽅⾯,出于对知识产权的保护(没交钱还想改?你这是盗版,⼩⼼⽼⼦告你);另⼀⽅⾯,芯⽚的源码经过了严格的时序验证,保证稳定不能乱改,改了要费⽜劲重新验证。兄弟你没这个⾦刚钻,就不要瞎搞瓷器活了好不?
PoP IP直接拿到的就是编译好的库,哥们拿到了直接⽤就完事了。⽬标环境的编译都帮你搞定了。想有⾃⼰的芯⽚,⼜想省时省⼒省钱的,POP IP最合适了。
Android vs iOS
喜欢搞机(对芯⽚参数如数家珍,对Android原理有⼀定了解,喜欢魔改系统、刷机)的⼩伙伴们应该记得以前普遍对Android阵营的芯⽚评价是跑分很厉害,但是体验不那么好,简称⾼分低能。但是在2016年之后,风向全变了。不但⼿机体验没赶上苹果,连跑分也被Apple的A系列CPU 给灭了。这咋回事?
根本原因,就是因为苹果构建了⼀个极其成功的封闭⽣态。
这咋理解?我们称苹果的⽣态,很⼤的因素是因为整个苹果体系涉及的⽅⽅⾯⾯的东西太多了。从⽣态链到OS,再到软件和云服务,从⽣产到售后再到销售终端,每⼀层都是有机的交错在⼀起。
跑分是硬件+OS作为⼀个整体体现的⼀个分数。
体验则是整个⽣态给⽤户带来的感受。
苹果的芯⽚研发历程

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