有的時候,ARM 可能也會發出疑問,自己到底做錯了什麽?
10 月 30 日,趕在新一屆 RISC-V 峰會之前,谷歌在開源博客上宣布了 Android 與 RISC-V 的最新進展,指出 Android 系統已經可以提供對 RISC-V 架構的完善支持,開發者在自己的設備上就能構建、運行和測試 Android 系統對 RISC-V 的支持。
這不是谷歌第一次「砍 ARM 一刀」。差不多 1 年前,谷歌在 RISC-V 峰會上正式宣布 Android 将會逐步支持 RISC-V 指令集架構,并把 RISC-V 視爲與 arm 架構同等重要的一級平台。
谷歌的意圖并不難猜,就是要扶持 RISC-V,其中一個重要原因也是爲了避免被 ARM 卡住 Android 生态「脖子」的未來。
同樣這麽想的還有高通。這兩年高通與 ARM 的關系就一直很緊張,從最大的合作夥伴到法院互掐,從自研 CPU 核心到商業模式上的直接競争,高通幾乎擺明了自己對 ARM 的不滿。
圖 / 高通
就在本月,高通聯手谷歌宣布,即将推出支持 Wear OS 系統(基于 Android)的 RISC-V 芯片。稍早些時候,高通還與恩智浦、博世、英飛淩和 Nordic 五家公司聯合成立了一家 RISC-V 芯片公司。
相比之下,9 月剛上市的 ARM 已經經曆了一輪市值的「過山車」,首日大漲 25% 至 652 億美元,結果一個月不到就跌破了發行價,最新的市值是 491.1 億美元,基本接近曆史最低點。
主要客戶和合作夥伴的背離,RISC-V 的崛起,似乎都意味着 ARM 不再擁有未來。
Android 是一個開源操作系統,但很多人并不知道,作爲 Android 手機底層芯片架構的 arm 一直是閉源的,與之相對的 RISC-V 則是一個完全開源的指令集架構。
RISC-V 是一個指令集架構,就像智能手機芯片普遍采用的 Arm 架構,或是 PC 上常用的 x86 架構。具體來說,RISC-V 與 arm 更接近一些,兩者都是基于精簡指令集(RISC)原則的指令集架構。
去年 11 月,谷歌宣布 Android 系統正在接受 RISC-V 的補丁,Android 工程總監 Lars Bergstrom 幹脆表示要把 RISC-V 當成 Android 的一級平台。甚至,他還在 RISC-V 峰會公布了一份較爲詳細的架構遷移路線圖。
這隻是谷歌的一小步,但卻是整個 RISC-V 生态的一大步,因爲它意味着 RISC-V 開始進入 arm 生态最爲核心的智能手機。
最新的進展是,谷歌已經在 Android 上實現了對 RISC-V 較爲完善的支持,基本實現了 AOSP(Android Open Source Project)的全部功能,開發者可以着手基于 RISC-V 架構的軟件适配和開發。
圖 / 谷歌
而谷歌推動 Android 系統從 arm 遷移到 RISC-V 架構的下一個重點,也正是軟件生态。
谷歌提到,Android 系統雖然已經支持在 RISC-V 芯片上構建、測試和運行,但尚未完全優化,比如 Android Runtime(ART)的優化工作在持續進行,還有外部項目和編譯器等,都還需要進一步地優化。然而,谷歌認爲 Android 系統已經做好了基本的準備。
問題是僅僅移植 Android 系統是不夠的,谷歌正在尋求來自 Android 社區和 RISE(RISC-V 軟件生态系統)的合作。前者意味着谷歌已經開始推動 Android 社區的軟件開發者嘗試和适配 RISC-V,後者是一個旨在推動 RISC-V 軟件生态加速發展的聯合項目,成員包括了谷歌、英特爾、高通、英偉達、紅帽、三星和 SiFive 等一系列重要科技公司。
大概也是出于 RISC-V 軟件生态的考量,所以我們将看到,高通和谷歌聯手推倒 arm 的第一款 RISC-V 骁龍芯片将搭載在運行 Wear OS 的智能手表上,好處是對于應用生态的要求不高,再不行還有谷歌系應用的支持。
不過這裏可能也會有讀者産生一些疑問,那就是谷歌和高通爲了将 Android 生态從 arm 推向 RISC-V 做的這些,都圖什麽?
1990 年,英國劍橋。Acorn 電腦(ARM 前身)、蘋果電腦以及 VLSI(恩智浦前身)三家公司聯合成立了一家公司—— Advanced RISC Machine,這就是我們今天熟知的全球最大芯片 IP 公司 ARM。
ARM 成立 33 年,全球範圍内共賣出了 2500 億顆 arm 芯片,幾乎進入了每一台手機,還有無數台的智能計算設備。如此成功的背後,一定程度上與 ARM 公司獨特的商業模式密不可分。
衆所周知,ARM 的收入來源基本來自芯片設計公司,包括高通、聯發科、蘋果、華爲海思等,主要由 IP 授權費和版稅構成。
在 ARM 制定的收費模式中,每一代 arm 架構都需要單獨支付一筆 IP 授權費,比如說支付了 arm v8 的授權費,到了 arm v9、v9.2 還是要單獨再支付一次。另一方面,芯片設計公司每賣出一顆芯片還要按照芯片價格支付一筆較低比例的版稅,有些類似高通按照手機定價收取專利費的模式。
arm v9.2,圖 / ARM
當然,具體到授權還存在各種不同的等級,比如蘋果作爲最早的出資方和成員之一,也有自主研發 CPU 架構的能力,拿到的就是最基本的架構授權,有更多自主設計的空間。打個可能不太恰當的比方,這就等于給了蘋果「毛胚房」,剩下的全都自己弄。
不過問題在于,這套商業模式實際給 ARM 每年的營收并不高,2022 财年收入也不過 27 億美元(利潤爲 16.8 億美元),相比高通的 442 億美元,台積電的 758.8 億美元都是相差甚,按照日本軟銀集團 320 億美元的收購價,需要接近二十年才能開始「賺錢」。
更何況,ARM 如今的收入和利潤水平,還是建立日軟銀一系列竭澤而漁的策略下。
去年,ARM 将高通一舉告上法庭。ARM 認爲高通收購 Nuvia,并不代表着能夠獲得 Nuvia 可定制 arm 架構的授權,高通違反 IP 授權協議。
不僅如此,在軟銀主導下 ARM 還提出了新的授權和收費模式,一是如果 SoC 采用了 arm 公版 CPU,必須捆綁采用 arm 公版 GPU、NPU 和 ISP 等;二是版稅不再按照「低廉」的芯片價格計算,而是根據終端價格收取一定比例的費用。
新舊收費模式,圖 / 英國《金融時報》截圖
之前業界集體反對英偉達收購 ARM,是擔心英偉達會「挾天子以令諸侯」,但可能想不到,沒有了英偉達,追求财務回報的軟銀也能讓 ARM 爲了提高收入罔顧生态。
另一方面,RISC-V 提供了一個更加開放自由的指令集架構,不由一個國家或者商業公司控制,每個公司甚至每個人都可以基于 RISC-V 架構自由設計芯片。芯片大神 Jim Keller(吉姆 · 凱勒)還指出,RISC-V 沒有太多曆史包袱和垃圾,就像 arm 早些時候那麽「幹淨」。
這也直接影響了這位 x86-64 指令集的作者之一、蘋果 A 系列設計師、AMD Zen 之父、特斯拉自動駕駛芯片締造者,在離開英特爾之後選擇了一家 RISC-V 芯片初創公司。
包括半導體研究機構 SemiAnalysis 也透露,蘋果正在将其嵌入式芯片的核心指令集從 arm 轉向 RISC-V 架構,蘋果後來的招聘信息也佐證了這一點。
就像我們在之前文章指出的,RISC-V 的崛起,是開源架構的勝利。
中國工程院院士倪光南認爲,我國芯片産業在主流 CPU 架構上受制于人,可借由 RISC-V 降低對 x86 與 arm 架構的依賴。同理,對于更多的商業公司來說,RISC-V 架構的價值不是免費,而是開源、可自由修改,不再由英特爾(x86)和 ARM(arm)這樣的商業公司控制。
圖 / SiFive
并且 RISC-V 發展到了今天,就算沒有架構設計乃至基礎的芯片設計能力的公司,也能找到相應的解決方案,甚至是成熟産品,這也能一定程度上抵消開源帶來的碎片化生态問題。
比如 Jim Keller 的 Tenstorrent 就有五種不同的 RISC-V CPU 核心 IP,任何芯片設計公司都可以購買采用。
那 arm 呢?
過去幾十年的生态積累,決定了 arm 不可能是「轟然倒塌」。高通稍早前剛剛發布了基于 arm 架構自研的 Oryon CPU,英偉達和 AMD 也被傳出正在研發基于 arm 架構的 PC 芯片,更難想象蘋果會放棄剛基于 arm 架構完成的「大一統」,在短時間内全面轉向 RISC-V。
但帝國沒有永恒,ARM 正在逼走自己最大的客戶和合作夥伴之一,還有更多公司不滿于 ARM 的霸道與短視,否則 RISC-V 聯盟成員的名單,又怎麽會擠滿了 ARM 客戶和合作夥伴的名字。
題圖來自谷歌