《電子技術(shù)應(yīng)用》
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帶您了解ARM

2015-03-27

       ARM是微處理器的標(biāo)準(zhǔn)制定者,其設(shè)計(jì)的處理器是許多數(shù)碼產(chǎn)品的核心,如下圖所示,公司擁有一個(gè)創(chuàng)新的商業(yè)模式,向合作伙伴(如高通、博通、德州儀 器、聯(lián)發(fā)科等)授權(quán)微處理器設(shè)計(jì)方案(IP),合作伙伴在ARM的基礎(chǔ)上集成自己的技術(shù)并推出各式芯片,ARM獲得授權(quán)費(fèi)和版稅。

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       接下來我們簡單的介紹下ARM處理器的設(shè)計(jì)及授權(quán)周期,ARM主要做的是高效率、低功耗芯片(微處理器)架構(gòu)研究開發(fā),通常2-3年的周期,這也是ARM成 本產(chǎn)生階段,然后選擇ARM為合作伙伴的公司支付一筆入門的授權(quán)費(fèi)獲得設(shè)計(jì)方案,并基于ARM方案開發(fā)自己的產(chǎn)品,通常周期3-4年,再然后當(dāng)合作伙伴的 芯片開始出貨時(shí),ARM能夠從每一片基于其架構(gòu)的芯片獲得1-2%的版稅,而每一款A(yù)RM設(shè)計(jì)方案都適應(yīng)于多種終端應(yīng)用,每一種應(yīng)用又能獲得多年的版稅現(xiàn) 金流,規(guī)模效應(yīng)顯著。

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       我們換一個(gè)角度理解ARM的商業(yè)價(jià)值,ARM的商業(yè)模式類似合作伙伴將微處理器設(shè)計(jì)外包給ARM,即研發(fā)外包,相比于企業(yè)內(nèi)部單獨(dú)研發(fā),這種授權(quán)+版稅的研 發(fā)外包形式能某種程度上降低企業(yè)成本,將整個(gè)行業(yè)的處理器外包給單一企業(yè)明顯要比各自獨(dú)立開發(fā)更有經(jīng)濟(jì)效率,攤薄研發(fā)費(fèi)用,降低終端產(chǎn)品價(jià)格,反過來進(jìn)一 步推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步。

ARM 架構(gòu)

      又稱之為高級(jí)精簡指令集機(jī)器,是一個(gè)32位精簡指令集(RISC)處理器架構(gòu),并且具有極高的性價(jià)比、代碼密度,及時(shí)出色的實(shí)時(shí)中斷響應(yīng), 同時(shí)占用硅片的面積極少。更重要的是,由于其較為節(jié)能的特點(diǎn),ARM處理器非常適用于移動(dòng)通信領(lǐng)域,符合其主要設(shè)計(jì)目標(biāo)為低成本、高性能、低耗電的特性, 因此,我們常見其出現(xiàn)于手機(jī)、平板等移動(dòng)終端領(lǐng)域。


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       而目前ARM在手機(jī)領(lǐng)域表現(xiàn)最搶眼的大體為Cortex-A15、Cortex-A7和Cortex-A17。就在2014年上半年,聯(lián)發(fā)科發(fā)布了首款 A17+A7真8核處理器MT6595,而緊追聯(lián)發(fā)科的8核潮流,華為榮耀6更是迅猛出擊,在處理器方面首次搭載海思Kirin920真8核處理器,采用 四個(gè)A7內(nèi)核(1.3GHz)和四個(gè)A15(1.7GHz)內(nèi)核的big.LITTLE架構(gòu)。

背景:

       假如說每顆處理器的邊長是1厘米,那么這500億顆肩并肩排起來,足足可以環(huán)繞地球赤道12.5圈,伸向太空則可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過月球。(香飄飄你弱爆了……)

經(jīng)過這么多年的發(fā)展,ARM架構(gòu)處理器事實(shí)上已經(jīng)無處不在,手機(jī)、平板這些地方是最為普通消費(fèi)者所熟悉的,而大量的企業(yè)級(jí)、嵌入式領(lǐng)域里則都是默默無聞。

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按照領(lǐng)域劃分,移動(dòng)市場無疑是ARM的主戰(zhàn)場,貢獻(xiàn)了總出貨量的58%,其次是嵌入式領(lǐng)域20%,企業(yè)市場也占到了16%(包括服務(wù)器/路由器/AP等),家用領(lǐng)域則是6%(機(jī)頂盒/可穿戴設(shè)備等)——即便比例這么低其實(shí)也有接近30億顆。

不同領(lǐng)域的不同架構(gòu)分布也是很有趣的。ARM7、ARM9是早年間的老架構(gòu),但因?yàn)闅v史積淀比較厚,在各個(gè)領(lǐng)域都占據(jù)了多達(dá)75%左右,其中嵌入式領(lǐng)域多是ARM7,移動(dòng)領(lǐng)域也占了足足一半,企業(yè)和家用領(lǐng)域則是ARM9。

ARM11就是第一代iPhone處理器的基礎(chǔ),它的比例并不大。

Cortex-A系列只是近幾年才火起來的,所以其實(shí)總體比例很小,移動(dòng)領(lǐng)域才大約10%。

Cortex-M系列是微電機(jī)芯片,主打嵌入式,占據(jù)了有四分之一。

按照時(shí)間劃分,500億顆雖然用了23年,但是其中375億顆是在過去五年(2009-2013)達(dá)成的,由此可見隨著智能手機(jī)、平板機(jī)的爆發(fā),ARM近年來的勢頭是多么兇猛。

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這是各種架構(gòu)的歷史出貨量趨勢。ARM7、ARM9 2011年之后開始走下坡路,ARM11也隨之下滑,都該休息休息了。

Cortex-A系列是從2009年開始爆發(fā)的,短短五年時(shí)間其規(guī)模就達(dá)到了和ARM9完全相同的水平。

Cortex-M系列同樣是“新軍”,勢頭更兇,現(xiàn)在已經(jīng)直逼ARM7。

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這是過去七年的情況。

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再看過去四年。

 


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