越来越多的公司想自研芯片，越来越多的参与者不想看到垄断。

文丨贺乾明 邱豪
编辑丨黄俊杰 龚方毅

Arm 是芯片产业里绕不开的一个公司。自它 1990 年在英国剑桥乡间成立，已经有 2500 亿颗用了 Arm 技术的芯片被生产出来，装进手机、平板、电脑、电视、服务器。

生产还在加速，这些芯片有一半在新冠疫情爆发后生产，去年平均每个地球人买了 3.75 颗 Arm 芯片。

Arm 不直接生产这些芯片。它的联合创始人迈克·穆勒（Mike Muller）说 Arm 的商业模式是 “画图纸，再把它们卖给其他公司”。苹果、高通、三星、博通等公司都是它的客户。他们有些直接用 Arm 的芯片设计、有些在 Arm 的设计上修改，还有一些需要 Arm 授权，设计兼容它生态的芯片。

当孙正义 2016 年寻找下一个科技基础设施的时候，Arm 看上去是个理想的投资目标，于是他出价 320 亿美元买下这家上市公司，将它私有化。这个价格和英伟达当时市值相当。

7 年过去，Arm 再次递交招股书，准备上市。软银自己的估价是 640 亿美元，比收购价高了一倍。如果能按这个价格 IPO，这将是软银过去十年最赚钱的一笔投资。

但在同样的时间里，曾经的游戏配件公司英伟达成为了新的芯片霸主，市值从 300 多亿美元变成了 1.1 万亿美元。而曾经市值 1800 亿美元的英特尔打了八折。

咨询公司麦肯锡估算，2021 年，全球芯片市场价值为 5800 亿美元，只有同年全球广告市场的 76%。

但这 7 年时间，从商业巨头到大国政府，整个世界都更明确了芯片的战略价值。疫情期间因为芯片短缺导致汽车停产减产、各类电子产品断货涨价则让每个普通消费者都感受到芯片生产的重要与脆弱。

得益于在产业链中的特殊位置，Arm 在这个大势下抓住了更多的客户，也在持续推动并见证着整个芯片产业的巨大变化。

对硬件足够认真的公司，都想研发自己的芯片

“真正认真对待软件的人就应该自己做硬件。”2007 年，乔布斯发布 iPhone 时，曾把图灵奖得主艾伦·凯（Alan Kay）的名言打到大屏幕上。

当自己设计硬件、造外壳还不够的时候，最有意愿投资未来的科技公司选择投资芯片。

2020 年，苹果在新发布的电脑产品线嵌入自研的 M1 芯片，替代了英特尔芯片。M1 芯片对比英特尔芯片获得碾压式胜利。之后，苹果的所有新产品都采用自己研发的芯片——包括今年发布的 Vision Pro。

稍早一些，全球拥有最大云计算服务器的亚马逊也在 2018 年发布了自研的服务器芯片 Graviton，现在更新到第三代。

亚马逊的高管说，进入芯片设计领域，是为了更好地集成数据中心内的软件和硬件，从而提供新的、更便宜的服务。一些亚马逊云的客户称，使用 Graviton 的性价比要比 x86 芯片的服务提高 40%。

软银 2016 年收购 Arm 时，它的芯片只在智能手机等看重续航的设备上占据优势。在更看重计算性能而非续航的电脑和服务器上，Arm 远不是英特尔 x86 的对手。

直到 2017 年，英特尔建立的芯片垂直整合体系开始出现裂缝。这一年，围绕着 Arm 和台积电的高度分工产业链，做出了 10nm 制程芯片，而英特尔新品仍然使用 14nm 制程工艺。

之后几年，台积电按照稳定节奏推动 7nm、5nm 芯片变成现实，更强调功耗的 Arm 芯片，加上先进制程，计算性能也开始追上制程进化速度缓慢的英特尔芯片。苹果 2020 年发布的 M1 芯片使用 5nm 制程工艺，而这一年英特尔的芯片才进化到 10nm。

越来越多的公司开始考虑自研芯片，交给台积电代工生产，替代从市场上采购芯片。

Arm 认为更多公司自研芯片是它的机会。其 CEO 雷内·哈斯 (Rene Haas）说：“开发一个与 Arm 不同或更好的 CPU，同时兼容 Arm，是非常困难的。这样做的人并不多 ...... 一方面很难做到，另一方面是很难找到工程师来做这件事。”

但随着最有钱的公司不断投入更多芯片研发费用，它们对 Arm 的依赖也在变小。

比如苹果从 Arm 手中购买技术授权，主要是为了兼容 Arm 指令集生态，减少软件开发者为苹果开发软件的阻力。它的芯片设计早已是内部团队完成，和 Arm 卖给其他家的 CPU 设计没有太大关系。

长期使用 Arm 设计方案的高通也效仿苹果，减少对 Arm 的依赖。2021 年，高通收购苹果芯片高管离职后创办的芯片 Nuvia，想要像苹果那样，基于 Arm 的方案定制设计服务器芯片。Arm 随后起诉高通，想要阻止这笔收购。

而在人工智能时代自研芯片的公司，甚至不需要 Arm。比如 Google 为了训练和部署人工智能设计的专用芯片 TPU，使用的是自研的芯片架构。

造硬件的公司收税能力不如控制软件的公司

超过 99% 的智能手机芯片都在用 Arm 的技术；台积电代工了全球 60% 的芯片，包括苹果所有的高端芯片和的英伟达最高端的 GPU；ASML 垄断了高端光刻机行业……等等。

它们共同构成了现代芯片产业的基础设施，但 “收税” 能力并不强。

2022 年使用 Arm 技术的芯片总价值达 989 亿美元，占了近一半市场份额。但 Arm 只赚到了 16.8 亿美元的 “专利使用费”（Royalty Revenue）——只占芯片价值的 1.7%。

台积电从芯片产业链中获取的收入更多，过去一个季度收入 157 亿美元，是七年前的两倍多。但它收入增长的代价是巨额资本支出，同期从膨胀三倍到了 320 亿美元。

至于 ASML，趁着世界各地都在追逐芯片产品，收入迅速增长。但它要承受更长的销售周期——能够制造 1nm 芯片的 EUV 光刻机使用寿命长达十年，现在市场上还有许多二手、三手甚至更多手的 ASML 光刻机在流通。

整个产业链中，最赚钱的还是控制软件生态的芯片公司，它们直接决定了某款芯片在市场上有多大竞争力。根据咨询机构 The Information Network 总裁罗伯特·卡斯特拉诺（Robert Castellano）等人的报告，英伟达售价约 4 万美元的 GPU 芯片 H100 ，台积电赚 1000 美元，提供内存芯片的 SK 海力士赚 2000 美元，剩下超 90% 的收入几乎全归英伟达。

“我们从头构建一切。” 英伟达 CEO 黄仁勋近期谈论公司优势时说。英伟达不只是一个设计 GPU 然后交给台积电生产的公司，它自认为是一家软件公司。

英伟达从 2006 年就开始围绕 GPU 建立软件平台 CUDA，为之投入 300 多亿美元，帮助开发者更简单地调用 GPU 的能力完成各种各样的任务，将开发者更牢固地与 GPU 绑定在一起。

拥有超 10 亿用户生态的苹果地位更高。台积电通常会根据市场需求调整芯片代工价格，苹果通常是被豁免的那个。根据 The Information 报道，为了让苹果为最新的 3nm 制程工艺买单，台积电承担了高达十亿美元的良率损失。去年，苹果为台积电贡献了四分之一收入。

Arm 试图加税。据《金融时报》今年 3 月的消息，Arm 通知了高通、联发科、紫光展锐等芯片设计公司和小米、 OPPO 等中国手机公司，将会在 2024 年开始按照设备价值的比例收取 “专利使用费”，而不是按照芯片的价值。

一些芯片行业人士估计，与原来的收费模式相比，此举可以给 Arm 带来多倍的收益。他们认为，这是 Arm 对自身垄断地位的一次测试。

结果是 Arm 的客户们开始大力扶持它的竞争对手—— 开源的 RISC-V 芯片架构。

2016 年 Arm 私有化时，RISC-V 才刚刚在行业中引发关注，现在 Arm 在招股书中列举的客户，大多也是 RISC-V 基金会的成员。根据 RISC-V 基金会自己的估算，去年 RISC-V 芯片出货量已经超过 100 亿颗，2025 年出货量会突破 800 亿颗——比现在 ARM 芯片的出货量还要高一倍多。

RISC-V 目前只集中在物联网和微控制器（MCU）领域，但越来越多的参与者正推动着它进入 Arm 和 x86 占据优势的计算领域。

去年底举办的 RISC-V 峰会上，Android 工程总监拉斯·伯格斯特罗姆（Lars Bergstrom）表达了 Google 的态度——推动 RISC-V 成为和 ARM 一样的 Andriod “一级芯片平台”，并给出了计划表。

今年 8 月，高通联合恩智浦等公司成立推广 RISC-V 架构芯片开发的公司，希望加快 RISC-V 发展速度。去年高通还投资了一家基于 RISC-V 开发更复杂芯片的公司 SiFive。

芯片重要到，哪一方都不能接受存在垄断者

芯片产业链更底层的代工环节，台积电靠着过去多年上千亿美元的资本支出建立了主导地位。“芯片制造的 ‘全球化’ 并未发生，取而代之的是 ‘台湾化’。” 克里斯·米勒（Chris Miller）在《芯片战争》一书中写道。

政治力量也开始介入芯片制造分工。美国、中国、日本、韩国、欧盟、以色列等地区的政府机构，都比以往更积极地建立本地芯片制造能力，试图减少台积电的影响。

在 Arm 退市的这些年，芯片行业涌现多起大型收购案。比如高通 440 亿美元收购恩智浦、博通 1210 亿美元收购高通、英特尔 54 亿美元收购 Tower、AMD 500 亿美元收购赛灵思、英伟达 70 亿美元收购 Mellanox、英伟达 400 亿美元收购 Arm 等等 —— 但因为几乎每桩交易都有多方反对，大部分交易都没有成功。

阻止交易成功的各方里，不仅有出于政治考量的行政当局，还有市场。上述这些收购案件中，同行反对声音最大的是英伟达 2020 年 400 亿美元收购 Arm 的交易。

黄仁勋当时在一场投资者会议上分享了二者合并后的美好前景：

-英伟达将借助 Arm 建立的芯片架构授权网络，向 Arm 的客户们（智能手机芯片制造商们）授权英伟达的 GPU 技术。

-英伟达将会大力投资 Arm 为基础的服务器芯片，然后把它与英伟达的 GPU 和 DPU（数据中心专用）芯片结合在一起，建立强大的数据中心产品。

-英伟达希望和 Arm 一起，抓住自动驾驶、机器人等边缘计算市场的发展机会。

“我们的合并将创建一家在人工智能时代占据绝佳地位的公司。” 黄仁勋说。靠着 Arm，英伟达极有可能弥补本地终端方面的短板。

当时英伟达虽发明了 CUDA、有一众有力盟友，但对行业的影响力可能不及今天十分之一，而且比特币崩盘引发市场对其显卡销路的质疑，市值一度跌去四成。但当它想从垄断一个细分市场更进一步，掌握一个大众市场的标准授权，密切合作多年的微软、亚马逊等公司都极力反对。因为这个市场不欢迎垄断者。

2022 年 2 月，英伟达收购 Arm 的交易告吹。Arm 更换新的 CEO，推动公司上市。而英伟达在一年后等来 ChatGPT，一举成为芯片产业中市值最高的公司。就连自研了人工智能训练专用芯片的 Google 都要来买它的 GPU。

尽管如此，英伟达的垄断也有边界。如果大模型技术得到进一步完善并大规模普及，它必然会进入到本地设备中。这是英伟达过去和现在的弱点，也是它将来的短板 —— 微软、亚马逊等公司当年的极力反对，可能无形中为英伟达划定了可以覆盖的市场范围。

在电脑端，苹果选择自研 GPU，Windows 体系中英特尔和 AMD 都已经投入许久。而在智能手机领域，高通、苹果都在芯片中用自研的 GPU，三星和其它芯片供应商选择使用 Arm 授权的技术。这两个最重要的消费终端领域，都跟英伟达没有什么关系。

雷内·哈斯去年在一档播客中说，如果按照出货量来算，Arm 在 GPU 市场份额最高，但 “我们仍然会坚持 ‘每瓦性能很重要’，不会冒险去做功率达到数百瓦特的 GPU（类似英伟达的产品）”。

距离世界上第一颗芯片发明出来已经 76 年，芯片产业经过了多次更迭，从高度整合到高度分工，倒下了无数公司，也形成了现代世界的重要和最核心的基础设施之一。就像汽车不能没有发动机，零售公司不能失去拿货能力。

在地缘政治变化和新技术更迭中，这层基础设施正在发生剧烈变化，最终呈现什么样的格局还不确定，但从 Arm 退市再上市的这七年，可以看到整个产业话语权的变迁，以及所有市场参与者面临这个当代基础设施产业时的进取和谨慎。

题图：《相对宇宙》