Det måste frustrera ARM hur mycket uppmärksamhet som ges till Intel i det ultramobila utrymmet, särskilt med tanke på chipjättens faktiskt obefintliga marknadsandel. Sedan 2008 har Intel försökt, år efter år, att bryta sig in i smartphones och surfplattor med mycket begränsad framgång. Trots att vi hade IP och tekniskt kunnande för att göra det, var det inte förrän 2012 som vi såg Intel agera som ett företag med en enda liten chans. Idag börjar saker och ting äntligen förändras. Intels 22nm SoC-process och uppdaterade Atom-mikroarkitektur ser väldigt konkurrenskraftiga ut, och vi kommer att se de första surfplattprodukterna baserade på dem senare i år – med telefoner som följer någon gång i början av 2014. Eftersom Intel är på väg att börja agera som en konkurrent, börjar ARM att prata mycket mer om dess magi.
Vi har haft mer än ett decennium där Intel delat sin tro med oss, men detta är ARM:s första försök att göra detsamma. Det som kommer att följa under de kommande inläggen är ett gäng avslöjanden, några relaterade till andra inte, som försöker få alla att informera sig om var ARM är idag och var ARM kommer att vara inom en snar framtid. Det bästa stället att börja är med ARMs affärsmodell.
I PC-branschen är konceptet med en sagolös halvledartillverkare inte ovanligt. NVIDIA har alltid varit en, och nu är AMD en också. Fabless halvledare skapar alla mönster för sina chips, men de tillverkas fysiskt hos en gjuteripartner (t.ex. TSMC, Global Foundries, Samsung). Den fabellösa semi-metoden hjälper till att minska kostnaderna, men dina konstruktioner är i slutändan överlämnade till din gjuteripartner. Kapacitet, kvalitet på processen och tidslinje för processen är mer eller mindre utom din kontroll. Ibland är detta en icke-fråga, men andra gånger påverkar det dramatiskt din förmåga att få ut produkter på marknaden (t.ex. kvalitetskontroll för tidig TSMC 40nm, tidslinje för GF 28nm eller tidig kapacitet för TSMC 28nm).
ARM går ett steg bortom den sagolösa semi: den säljer inte ens några marker på marknaden. ARM designar istället IP (instruktionsuppsättningsarkitektur, mikroprocessor, grafik, sammankopplingar) och licensierar den till alla som vill använda den. ARMs kunder kommer sedan att ta den IP de har licensierat och designa den till kisel. Dessa kunder kan vara fabellösa halvledarföretag eller företag som äger fabs.
Det är en mycket unik affärsmodell, särskilt om du jämför den med marknadsandelsledaren inom PC-kiselområdet (Intel). Ur Intels perspektiv gjorde man misstaget att licensiera x86 ISA tidigt i sitt liv, men drog sig snabbt tillbaka från den verksamheten. Man bygger istället sina egna arkitekturer, designar dem till chips för olika marknader och tillverkar designen på sina egna gjuterier. Intel är ett verkligt vertikalt integrerat chipdesign- och tillverkningshus. Det är mycket jobb, men Intel belönas med att ha extremt höga marginaler på alla sina produkter.
Den ultramobila världen är väldigt annorlunda, åtminstone idag. I PC-världen driver Intel plattformsdefinition och slutar som den största delen av BoM (Bill of Materials) som ett resultat. I smartphones och surfplattor är den huvudsakliga applikationsprocessorn lätt under 10% av kostnaden för enheten. Oftare än inte talar vi om låga ensiffriga procentandelar av den totala BoM (t.ex. $15 SoC för en $400 enhet, eller 3,75%). Intels teori är att detta så småningom kommer att förändras när kiselkomplexiteten ökar i ultramobila enheter, men fram till nu (och sannolikt inom en snar framtid) kräver/möjliggör marknaden en annan sorts affärsmodell.
Hur ARM fungerar
ARMs affärsmodell är otroligt enkel att förstå, den är bara annorlunda än vad vi är vana vid i PC-utrymmet. På hög nivå erbjuder ARM tre olika typer av licenser: POP, processor och arkitektur.
En processorlicens är licensen att använda en mikroprocessor eller GPU som ARM har designat. Du kan egentligen inte ändra designen, men du får implementera den hur du vill. Till exempel implementerar Samsungs Exynos 5 Octa fyra ARM Cortex A7-kärnor och fyra ARM Cortex A15-kärnor – det är processorlicenser. ARM kommer att ge riktlinjer för hur man implementerar dessa designs i kisel, men i slutändan är det upp till dig och dina fysiska implementeringsteam att göra det och få ut bra frekvens/kraft ur din design.
Ett processoroptimeringspaket (POP) tar en processorlicens till nästa nivå. Om du inte är bra på fysiska implementeringar kommer ARM att sälja dig en optimerad processordesign som du kan ta och tillverka på ett specifikt gjuteri vilket kommer att resultera i en viss grad av garanterad prestanda. Om man tittar på vad som hände med Cortex A8 så hade Apple och Samsung sina egna fysiska implementeringar av kärnan som resulterade i bättre frekvens/effekt än många andra konstruktioner. Apple och Samsung hade tillgång till Intrinsity som härdade Cortex A8-designen, men alla företag hade inte bandbredd/budget för att göra detsamma. POPs är ARMs likvärdiga lösning för de kunder som behöver mycket bra implementeringar men inte kan göra det själva. POP:er är tillgängliga för olika kombinationer av processor/gjuteri/processnod. Till exempel erbjuder ARM en 28nm HPM POP vid TSMC för Cortex A12.
Det sista alternativet är en arkitekturlicens. Här skulle ARM licensiera dig en av dess arkitekturer (t.ex. ARMv7, ARMv8) och du är free att ta den arkitekturen och implementera den som du vill. Detta är vad Qualcomm gör för att bygga Krait, och vad Apple gjorde för att bygga Swift. Dessa mikroprocessorer är ISA-kompatibla med ARMs Cortex A15 till exempel, men de är deras egna implementeringar av ARM ISA. Här får du i princip en bok och ett gäng tester för att verifiera överensstämmelse med ARM ISA du implementerar. ARM kommer att erbjuda viss support för att hjälpa dig med din design, men det är i slutändan upp till dig att designa, implementera och validera din egen mikroprocessordesign.
Antalsmässigt har ARM cirka 1000 licenser på marknaden fördelade på 320 licenstagare/partners. Av dessa 320 licenstagare har endast 15 av dem arkitekturlicenser.
