與RISC-V或MIPS相比較,Arm的靈活度不足;而在現今的成本和上市時間壓力下,沒有人願意花費數月時間談判授權條款。Arm面臨著巨大壓力,特別是隨著RISC-V和MIPS等開源架構的興起,微處理器產業也開始發生變化。

自從被日本軟銀(Softbank)收購,我們就聽到不少關於Arm新授權方法的傳言;Arm的競爭對手還告訴我們,他們正在與更多尋求替代方案的Arm現有授權客戶洽談。開發人員已不再享有充裕的兩年產品開發週期,很多人也沒有充足的授權費用預算,這已成為系統級晶片(SoC)設計的巨大門檻。

Arm否認提高授權費的傳聞,該公司的發言人接受EE Times採訪時表示,其最新高階核心向來價位較高,新一代的A76核心也是如此。儘管如此,根據來自大多數是Arm過去和現有競爭對手的消息,Arm的授權合約變得越來越複雜,導致授權客戶得方支付更高費用。

Arm的商業模式是IP授權產業目前常用的方式──即收取採用其架構進行晶片設計的前期授權費(upfront license fee),然後再依據晶片出貨量計算權利金(royalties)。除了採用其Cortex-M0與Cortex-M3入門級核心進行設計的「DesignStart」專案是零授權費,Arm並未公開過授權費標準;根據業界消息,該金額範圍在100萬到1,000萬美元間不等。

RISC-V和MIPS等開放型架構的優勢,是能夠在指令集架構(ISAs)基礎之上「發揮」創新能力和開發自己的特定應用SoC,使用者無需支付前期費用即可進行客製化設計,因此進入門檻成本較低。那些開放架構並非完全免費,因為你仍然需要工具、測試和驗證等,這些還是有成本的。但ISA本身不需授權費,以長期眼光來看仍可能讓Arm受到衝擊。

這是1990年代末期Arc與Tensilica提供之處理器核心授權模式的進一步演變;在當時,入門成本和可配置性是那些公司常用以宣傳的論點(筆者曾經是早期Arc團隊的成員)。Arc處理器核心的授權費約從25萬美元起跳,而當時Arm核心的費用約300萬至500萬美元。

與Arm的固定指令集相較,Arc完全可配置的32位元RISC核心對客戶來說有巨大的吸引力,許多授權客戶都喜歡這個方案,因為他們可以根據自己的需求進行核心配置,從而可大幅減少晶片尺寸和功耗,同時提高性能。因此,Arc無論在大型和小型公司中都取得了成功,客戶包括Intel、Fujitsu、Canon和SanDisk。

當筆者與Arm的嵌入式和車用市場策略副總裁Tim Whitfield對談時,他表示除了處理器核心之外,Arm也提供了許多其他IP功能區塊和工具,而且Arm認真看待各種競爭與顛覆性技術;自被SoftBank收購以來,開放性架構競爭對手當然也是他們的重點關注對象。該公司也一直在探索新的業務模式和市場,並推出新的核心來滿足客戶需求。

Arm在固定支出與營收方面的新挑戰

因此Arm的人事與支援基礎設施等固定支出(overheads)十分龐大;該公司在英國劍橋那樣的高收入水準區域擁有高達5,000人的工程師團隊,同時維持7個架構,可想見其營運成本之高。而該公司表示,從設計一個架構到客戶看到產品,需要花費長達8年的時間。

在此同時,根據Arm的財報,該公司自2014年以來的授權費營收一直持平;在截至2018年12月的那一季,其授權費營收與2017年同期相較減少了34%,從1.9億美元縮水至1.25億美元。顯然有部分原因是受到Arm自己的DesignStart專案影響,該專案免收Cortex-M處理器的授權費,而該公司在當季有38家DesignStart Pro授權客戶。

根據SoftBank的財報,在截至2018年12月31日的9個月中,Arm的授權費收入與前一年同期相較減少了27.7%,部分歸咎於2018上半年在中國市場簽署新合約的延遲,使得這9個月內簽署的授權合約金額降至3.34億美元;該數字在2017年同期為4.62億美元。

成本上升和營收下降可能會激勵Arm在授權費和權利金架構方面做出創造性改變,但風險是可能會讓客戶感到困惑,促使他們轉而尋找替代方案。Arm顯然也預見其授權費營收的減少。為因應此趨勢,該公司在物聯網領域(IoT)發動了幾樁大規模收購,期望能帶來軟體即服務(software-as-a-service)類型的收入。

最終,眾家IP供應商會根據整體擁有成本和開發成本的回收來定價;在這種模式下,人們可能會說每個客戶付出的價錢都相同,但這並不完全正確。口袋深的客戶可以負擔得起架構授權費,並擁有客製化核心的自由度;採用諸如DesignStart專案的較小業者,最終可能會花費更少的錢,但他們不會擁有相同的設計自由度。

一位Arm高層表示,CPU核心不是免費的,無論是來自Arm、SiFive還是晶心(Andes),大家都需要賺錢。在較低階市場,人們更願承擔風險,開放性架構可能更合適;而在高階市場,Arm並沒有看到經濟模式發生太大變化。我筆者認為,這似乎是說那些能負擔得起的企業決策者,不會因為選擇Arm而丟飯碗;就像以前有句話說:「你不會因為選擇IBM被炒魷魚。」

一家銷售RISC-V IP的公司執行長表示,Arm的好日子快到頭了;他斷言Arm現有的商業模式無法再維持五年。重點在於,與開放性架構相較,Arm方案的靈活性有限;而且在現今的成本和上市時間壓力下,沒有人願意花費數月時間協商授權條款。

Arm要想贏得競爭,若不是得為設計人員提供更多優勢來證明其授權費的合理性,就是得完全取消授權費、尋求來其他營收模式,來正面迎擊開放架構;就像美國人工智慧(AI)晶片新創公司Wave Computing期望與MIPS和RISC-V方案供應商合作那樣。但是現在看來,以上兩種情況都不會發生。

筆者認為,Arm不僅是需要進化,而且得徹底重新思考如何與開放性架構所推動的「IP民主化」風潮競爭;該公司在過去或許擊退了Arc、Tensilica和MIPS等競爭對手,但這一次,恐怕不會那麼輕鬆。

本文同步刊登於電子工程專輯雜誌2019年4月號

(參考原文:Can Arm Survive RISC-V Challenge?,by Nitin Dahad)