昔日王者英特爾(INTC.US)的ARM之痛，半導(dǎo)體市場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)的下半場(chǎng)走向何方？

本文來自微信公眾號(hào)“資本偵探”(ID:deep_insights)，作者：洪雨晗。

芯片巨頭英特爾(INTC.US)似乎可以松一口氣。

8月12日，半導(dǎo)體市場(chǎng)研究公司IC Insights公布了2020年上半年全球十大半導(dǎo)體(IC和OSD光電，傳感器和分立器件)銷售排名。其中，英特爾上半年半導(dǎo)體產(chǎn)品銷售額389.51億美元，同比增長(zhǎng)22%。

全球前十大半導(dǎo)體廠商的銷售額總計(jì)1470.93億美元，較去年同期的1259.8億美元增加211.13億美元，同比增長(zhǎng)17%，是全球半導(dǎo)體行業(yè)上半年增長(zhǎng)率5%的三倍以上。

來源：IC Insights官網(wǎng)

從銷售額來看，雖然英特爾最近風(fēng)波不斷，卻依舊穩(wěn)住了“全球最大半導(dǎo)體廠商”的寶座，在銷售額和增速上，都甩開了排名第二的三星一定距離。但看似繁榮的背后，英特爾承受著不小的壓力。

6月23日，蘋果(AAPL.US)在2020年的全球開發(fā)者大會(huì)上宣布與合作了15年的老搭檔英特爾分手，要將帶有ARM指令集的自研芯片搭載到其Mac系列產(chǎn)品上，徹底實(shí)現(xiàn)移動(dòng)端和PC端底層計(jì)算架構(gòu)的打通。

接著，7月以來，英偉達(dá)(NVDA.US)股價(jià)一路高漲，取代英特爾，首次成為了美國(guó)市值最高的芯片制造商，最近更是傳出英偉達(dá)要收購(gòu)ARM的消息。7月25日，英特爾7nm芯片工藝進(jìn)度延期這一消息直接推動(dòng)其股價(jià)跳水，當(dāng)日開盤，瞬間暴跌超15%，創(chuàng)近四個(gè)月以來新低，而其PC端最大競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手AMD公司的股價(jià)上漲超過70%，市值超1000億美元。

英特爾7nm芯片延期的可能市場(chǎng)已有預(yù)期。早在2016年，英特爾原計(jì)劃推出的10nm制程最后拖到了2019年才面世，2019年就應(yīng)該推出的7nm制程技術(shù)也因良品率問題被一拖再拖。但更讓英特爾緊張的是蘋果Mac系列產(chǎn)品轉(zhuǎn)向ARM。據(jù)華爾街投行伯恩斯坦(Bernstein)估計(jì)，蘋果的筆記本電腦業(yè)務(wù)占英特爾銷售額的2%至4%，占其收入的6-8%。單從銷售額占比上來說，雖然看似影響有限，但是真正的打擊可能來自蘋果帶來的示范效應(yīng)。

其實(shí)，在蘋果嘗試轉(zhuǎn)移至ARM之前，微軟早已在Surface Pro X系列產(chǎn)品上開始適配ARM架構(gòu)，但示范性不強(qiáng)，沒有足夠動(dòng)力在ARM上深入，更何況還有看起來密不可分的Wintel聯(lián)盟。但無論如何，ARM已成為各品牌PC端芯片除去X86架構(gòu)外的重要選擇。

同在X86架構(gòu)內(nèi)，“霸主”英特爾曾經(jīng)的小弟AMD率先實(shí)現(xiàn)7nm芯片量產(chǎn)商用，股價(jià)5年漲幅6.8倍;在X86外的不同指令集下，ARM在互聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)智能終端上的地位穩(wěn)固，對(duì)英特爾的PC端市場(chǎng)虎視眈眈。曾經(jīng)的芯片“老大”英特爾在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代為何落寞?而ARM又是否能引領(lǐng)接下來的時(shí)代之潮?

英特爾的移動(dòng)芯片敗局

比爾·蓋茨曾直言，沒有重視移動(dòng)手機(jī)市場(chǎng)是他“在微軟犯下的最大錯(cuò)誤，而且是完全可以規(guī)避的技術(shù)性錯(cuò)誤?！?/p>

微軟不是孤例，巨頭們想跨越時(shí)代的深壑繼續(xù)維持其龐大體量，并不是件容易的事情。顯然，英特爾沒有跨過這一步，隨著PC時(shí)代浪潮褪去，英特爾在智能移動(dòng)端顯得有些無所適從，在移動(dòng)互聯(lián)芯片市場(chǎng)的爭(zhēng)奪中步步敗退。

英特爾并非在移動(dòng)互聯(lián)芯片市場(chǎng)毫無作為。

1997年，處理器巨頭DEC公司將其半導(dǎo)體制造業(yè)務(wù)出售給英特爾，英特爾因此獲得StrongARM的開發(fā)權(quán)限。為創(chuàng)造一個(gè)速度更快的ARM處理器，英特爾用這款芯片取代他們之前研發(fā)的i860和i960。StrongARM采用ARM v4指令集架構(gòu)，在233MHz的頻率下，這顆CPU只消耗一瓦特的電能，這在當(dāng)時(shí)算是高性能低能耗的優(yōu)異產(chǎn)品。

在StrongARM基礎(chǔ)上，2000年，英特爾研發(fā)了始于ARM架構(gòu)v5TE指令集的CPU——XScale處理器，它在架構(gòu)擴(kuò)展的基礎(chǔ)上同時(shí)也保留了對(duì)以往產(chǎn)品的向下兼容。同時(shí)，相比于標(biāo)準(zhǔn)ARM的ARM9、ARM11處理器，XScale功耗更低，系統(tǒng)的伸縮性更好，而且核心頻率也得到了提高，達(dá)到400Mhz以上，因此XScale在當(dāng)時(shí)口碑不錯(cuò)。

XScale雖然性能強(qiáng)勁，但遺憾的是生不逢時(shí)。

在21世紀(jì)初，手機(jī)市場(chǎng)還是功能機(jī)的天下，智能機(jī)市場(chǎng)很小，而功能機(jī)對(duì)高性能、高能耗的移動(dòng)芯片需求不高。要知道，當(dāng)時(shí)的功能手機(jī)三到五天才需要充一次電，與如今人們手機(jī)每日一充的使用習(xí)慣完全不同，搭載更高能耗的芯片而減少待機(jī)時(shí)間的手機(jī)，對(duì)當(dāng)時(shí)的用戶來說是難以忍受的。

與此同時(shí)，因?yàn)橛⑻貭栐诨鶐＠夹g(shù)上積累不足，致使手機(jī)廠商在搭載XScale時(shí)需額外配置基帶芯片，這增加了手機(jī)的生產(chǎn)成本和手機(jī)的設(shè)計(jì)難度?；鶐Ъ夹g(shù)的優(yōu)劣甚至?xí)绊懙秸麄€(gè)處理器的成敗，高通(QCOM.US)便因其強(qiáng)大的基帶技術(shù)在整個(gè)3G、4G時(shí)代稱霸全球通信市場(chǎng)。如今，高通在打贏了美國(guó)聯(lián)邦貿(mào)易委員會(huì)(FTC)反壟斷訴訟的官司后，繼續(xù)采取專利收費(fèi) + 芯片銷的商業(yè)模式躺贏5G時(shí)代。

移動(dòng)端芯片市場(chǎng)前景黯淡的同時(shí)，2006年，英特爾PC端業(yè)務(wù)正遭遇老對(duì)手AMD的猛烈攻擊，市場(chǎng)份額被追平。就在一年前，還發(fā)生了一件如今為業(yè)界扼腕嘆息的事，英特爾第五任CEO歐德寧拒絕了喬布斯——希望英特爾為初代iPhone提供芯片的提議。

如今回看，英特爾似乎錯(cuò)過了布局移動(dòng)端芯片的最佳時(shí)機(jī)，但在當(dāng)時(shí)的英特爾看來，這是一個(gè)情理之中的選擇：2005年全球手機(jī)應(yīng)用處理器市場(chǎng)總計(jì)僅8.39億美元，而同年英特爾的營(yíng)收達(dá)到388億美元，顯然，彼時(shí)的移動(dòng)芯片市場(chǎng)難以滿足英特爾的胃口，PC端市場(chǎng)是英特爾的營(yíng)收的大本營(yíng)。

為守住其PC端市場(chǎng)的基本盤，英特爾直接砍掉了當(dāng)時(shí)看來并不賺錢的移動(dòng)通信業(yè)務(wù)(這也是英特爾有史以來最大規(guī)模的裁員，XScale便是在2006年6月同英特爾的通信及應(yīng)用處理器業(yè)務(wù)出售給Marvell公司)，收縮戰(zhàn)線，全力投入PC端，自然不會(huì)考慮額外分出研發(fā)團(tuán)隊(duì)和生產(chǎn)線為當(dāng)時(shí)的蘋果生產(chǎn)手機(jī)芯片。

放在當(dāng)時(shí)的背景下看，砍掉移動(dòng)端業(yè)務(wù)全力固守PC端陣地似乎是不壞的選擇，英特爾也的確因此保住了PC端CPU市場(chǎng)第一的地位，再次勝過AMD。但錯(cuò)過歷史窗口期后，英特爾重回移動(dòng)芯片市場(chǎng)變得異常艱難。

在此之后，2008年，英特爾嘗試通過Intel Bonnell微處理器架構(gòu)開發(fā)Atom來重啟移動(dòng)芯片市場(chǎng)，但因市場(chǎng)定位不清、高能耗問題未改善、基帶技術(shù)不過關(guān)等多種原因，Atom系列產(chǎn)品在手機(jī)、平板和低成本PC間游移，始終未能打出一片天地。2019年，隨著高通和蘋果的和解，英特爾將5G業(yè)務(wù)賣給蘋果，徹底退出了移動(dòng)基帶市場(chǎng)。

而在移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代步履蹣跚的英特爾面臨的殘酷現(xiàn)實(shí)是，PC市場(chǎng)份額不斷萎縮，而移動(dòng)互聯(lián)芯片的領(lǐng)地不斷擴(kuò)大。支撐英特爾高速成長(zhǎng)的市場(chǎng)底座發(fā)生了變化，英特爾因此陷入尷尬之中。

就在英特爾在移動(dòng)芯片市場(chǎng)步步敗退之際，ARM正在移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代乘勢(shì)生長(zhǎng)。

成為巨人的ARM

如果說英特爾是PC時(shí)代的“霸主”，那么ARM(安謀)則登上了移動(dòng)終端時(shí)代的“王座”。

ARM最初的簡(jiǎn)稱是Acorn RISC Machine。Acorn Computer創(chuàng)立于1978年，總部位于劍橋，由Andy Hopper(劍橋大學(xué))，Chris Curry(Sinclair Research)和Herman Hauser(劍橋大學(xué))創(chuàng)建。

在英特爾Intel x86構(gòu)架統(tǒng)治PC的時(shí)代，Acorn向Intel申請(qǐng)80286處理器樣片，但遭到拒絕，無奈之下，Acorn選擇自研處理器。

1983年10月，Acorn啟動(dòng)了代號(hào)為Acorn RISC的項(xiàng)目，由芯片生產(chǎn)公司VLSI Technology負(fù)責(zé)生產(chǎn)。1985年4月26日，VLSI產(chǎn)出第一顆Acorn RISC處理器ARM1。為了避免與當(dāng)時(shí)市場(chǎng)上的巨頭競(jìng)爭(zhēng)，ARM選擇了low-cost, low-power和high-performance的設(shè)計(jì)理念，這恰恰踩中了智能手機(jī)的需求。

盡管在此后多年發(fā)展中，因?yàn)橐苿?dòng)智能終端遲至2008年之后才出現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，ARM的經(jīng)歷一度非?？部?。但正是在英特爾等巨頭的陰影下，避開巨頭鋒芒的ARM伴隨移動(dòng)智能終端的興起，悄然成長(zhǎng)起來。

最新數(shù)據(jù)顯示，ARM公司在全球擁有1000多家處理器授權(quán)合作企業(yè)、320家處理器優(yōu)化包和物理IP包授權(quán)伙伴，15家架構(gòu)和指令集授權(quán)企業(yè)，全球95%以上的智能手機(jī)和平板電腦都采用的ARM架構(gòu)的處理器，ARM每年的出貨量從2013年的每年100億臺(tái)上漲到現(xiàn)在每年的200億臺(tái)。

如果僅僅從數(shù)字難以感受ARM公司在市場(chǎng)受到的追捧程度，那么看看ARM的對(duì)手英特爾、高通、西部數(shù)據(jù)、SK海力士等對(duì)ARM競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手——致力于將開源半導(dǎo)體技術(shù)商業(yè)化的SiFive Inc——的扶持就可以感受出ARM之于業(yè)界的重要性。

能在巨頭中突破重圍，與ARM的模式有很大關(guān)系。

ARM的崛起重要原因之一就是放棄了傳統(tǒng)IDM模式(Integrated Device Manufacturing，整合設(shè)備生產(chǎn)模式)的大包大攬，使眾多廠商可以在其指令集內(nèi)繼續(xù)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新。ARM公司根據(jù)芯片設(shè)計(jì)公司不同的需求和能力，提供了三種不同的對(duì)外授權(quán)模式：

一是處理器的IP授權(quán)模式。ARM將該IP專利授權(quán)給買下設(shè)計(jì)的公司，公司可以直接按其設(shè)計(jì)方案生產(chǎn)。

二是處理器和物理IP的授權(quán)模式。此種模式下企業(yè)需嚴(yán)格按照ARM規(guī)定工藝流程來生產(chǎn)芯片。

三是架構(gòu)和指令集授權(quán)。這是自由度最高的授權(quán)模式，三星、蘋果、華為等實(shí)力雄厚的手機(jī)廠商可以在ARM架構(gòu)下自行設(shè)計(jì)和優(yōu)化芯片。其中，RISC-V指令集更為激進(jìn)，直接基于RISC(精簡(jiǎn)指令集)原則開源指令集架構(gòu)，允許任何人設(shè)計(jì)、制造和銷售RISC-V芯片和軟件而不必支付給任何公司專利費(fèi)。阿里巴巴旗下的半導(dǎo)體公司平頭哥2019年研發(fā)的玄鐵910(XuanTIE910)處理器便是采用的RISC-V架構(gòu)。

而以英特爾為代表的IDM模式，承接了芯片從設(shè)計(jì)到制造到封裝的所有環(huán)節(jié)。在集成電路行業(yè)發(fā)展的早期，企業(yè)一般都是用這種大包大攬的IDM模式。在移動(dòng)終端領(lǐng)域中，低成本、微利潤(rùn)的處理器是無法支撐這一重度投入模式的。

ARM公司開創(chuàng)的授權(quán)模式，將芯片的架構(gòu)、設(shè)計(jì)(Fabless，如高通、聯(lián)發(fā)科、海思)和生產(chǎn)(Foudary，如臺(tái)積電)分開，它激活了全產(chǎn)業(yè)鏈的活力，不僅提高了生產(chǎn)效率和新工藝迭代的速度，也降低了生產(chǎn)成本，從而形成了日益繁榮的ARM生態(tài)。

也就是說，輕裝上陣的ARM能夠跑得比龐大的英特爾更快，最終成為了英特爾的心腹大患。

ARM已然走出了一條與英特爾不同商業(yè)模式、不同市場(chǎng)定位的道路。隨著PC電腦市場(chǎng)的飽和與移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代到來，ARM也必將向英特爾的PC端市場(chǎng)伸出觸角。但英特爾和X86已然是昨日黃花嗎?實(shí)際情況沒有這么簡(jiǎn)單。

未來誰主沉浮?

要講清X86架構(gòu)和ARM架構(gòu)孰優(yōu)孰劣、誰將一統(tǒng)市場(chǎng)行業(yè)內(nèi)也是爭(zhēng)議不斷，這其中既涉及底層RISC指令集和CISC指令集方面的技術(shù)差異，也涉及服務(wù)器、PC和智能移動(dòng)端的不同使用場(chǎng)景，需要設(shè)計(jì)者在芯片性能、功效、能耗和應(yīng)用場(chǎng)景上做出選擇。

技術(shù)在芯片市場(chǎng)重要，但已不是唯一衡量標(biāo)準(zhǔn)。隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，不管是ARM還是X86，都在逐漸補(bǔ)齊各自的短板，不再僅采取RISC和CISC中某一種指令集，而是變成RISC和CISC你中有我、我中有你，可以說標(biāo)著RISC、CISC的CPU架構(gòu)們，幾乎沒有實(shí)質(zhì)上的明確差異。

英特爾近幾年雖困難重重，但在財(cái)報(bào)營(yíng)收的變現(xiàn)上并不差。根據(jù)7月24日英特爾的第二季度財(cái)報(bào)顯示，英特爾在本季度營(yíng)收197億美元，凈利潤(rùn)是51億美元，同比增長(zhǎng)分別為20%和22%。

英特爾的10nm制程芯片雖數(shù)次“跳票”，但其技術(shù)底蘊(yùn)仍在，據(jù)英特爾頂級(jí)工程師表示，難產(chǎn)數(shù)年的虎湖(Tiger Lake)微架構(gòu)CPU將在9月2日發(fā)布，它將采用FinFET結(jié)構(gòu)的升級(jí)版——SuperF技術(shù)，能夠提供更強(qiáng)的外延源極/漏極、改進(jìn)的柵極工藝，額外的柵極間距。該10nm工藝芯片的晶體管密度是臺(tái)積電和三星同等級(jí)的兩倍，大約相當(dāng)于臺(tái)積電7nm的密度。也就是說，英特爾推出的10nm工藝效能可以等同于其他廠商7nm芯片的工藝效能。

對(duì)內(nèi)，英特爾開始了一系列改革。英特爾前CEO布萊恩·科再奇一直試圖將英特爾轉(zhuǎn)變成為一家數(shù)據(jù)公司，為新數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)提供技術(shù)基礎(chǔ)。英特爾傳統(tǒng)PC業(yè)務(wù)占比已經(jīng)從原來的80%下降到現(xiàn)在的50%，下降的部分被數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)所代替。無論是存儲(chǔ)、PC傳統(tǒng)業(yè)務(wù)，還是數(shù)據(jù)中心這類新晉業(yè)務(wù)，英特爾都占據(jù)著行業(yè)頂尖地位，其在工業(yè)系統(tǒng)和自動(dòng)駕駛等新市場(chǎng)上也都有布局。

對(duì)ARM來說，除了要在技術(shù)上繼續(xù)保持升級(jí)創(chuàng)新外，還需要做到生態(tài)布局上的完善：

上下游聯(lián)動(dòng)，構(gòu)筑ARM的產(chǎn)業(yè)能用性。ARM服務(wù)器芯片應(yīng)該作為底層應(yīng)用序列，滿足下游廠商在服務(wù)器場(chǎng)景包括數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)、調(diào)用等方面的基礎(chǔ)應(yīng)用，降低客戶的兼容成本。

加速產(chǎn)業(yè)布局，建立ARM生態(tài)。Windows/X86發(fā)展了三十多年，生態(tài)下應(yīng)用軟件不計(jì)其數(shù)，統(tǒng)一的硬件、開發(fā)和基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成的壁壘是ARM攻占PC市場(chǎng)繞不過去的一道坎。而且，更年輕的公司已經(jīng)來勢(shì)洶洶。

8月12日，據(jù)報(bào)道，SiFive Inc公布已從包括SK Hynix和沙特阿美在內(nèi)的投資者那里籌集了額外的6000萬美元資金。其現(xiàn)有投資者(包括來自英特爾公司，高通公司和西部數(shù)據(jù)公司的風(fēng)險(xiǎn)投資部門)也加入了這輪融資，目前該公司估值超過1.85億美元。

之所以重金支持SiFive，是因?yàn)檫@家年輕的公司給了老大哥們對(duì)抗ARM的希望：SiFive在2018年10月推出的系列CPU設(shè)計(jì)圖產(chǎn)品線已經(jīng)威脅到ARM公司的收費(fèi)產(chǎn)品，并且還擁有后者缺乏的64位架構(gòu)產(chǎn)品。ARM公司甚至不惜惡名，專門上線了一個(gè)網(wǎng)站riscv-basics.com來批判RISC-V。

英特爾的故事已經(jīng)證明：技術(shù)層面的領(lǐng)先、商業(yè)模式上的成功，都存在一時(shí)一地的局限性。在5G及萬億互聯(lián)智能設(shè)備組成的物聯(lián)網(wǎng)新時(shí)代，保持創(chuàng)新和擁抱變化仍是英特爾和ARM們的立足之本。（編輯：mz）