英偉達(dá)想買下ARM，刺不刺激？

　　2020 年 7 月 23 日，彭博社從知情人士中獲知，英偉達(dá)有興趣收購(gòu)軟銀旗下的半導(dǎo)體公司 ARM。

　　英偉達(dá)已經(jīng)跟軟銀進(jìn)行了多次商談，但是后者并未表明態(tài)度。不久前傳出新聞，軟銀因?yàn)樵妇盎�金的業(yè)績(jī)壓力，想出售 2016 年收購(gòu)的英國(guó)半導(dǎo)體公司 ARM。

　　英偉達(dá)近年來因?yàn)樵��?jīng)暴漲的股價(jià)，而顯得非常高調(diào)。其目前GPU 行業(yè)市場(chǎng)份額第一，最近市值(2480 億美元)剛剛超過英特爾(2460 億美元)，成為全球第三大半導(dǎo)體公司。

　　ARM這家公司則相對(duì)低調(diào)，但它其實(shí)是智能手機(jī)時(shí)代的基石，其 IP 專利幾乎存在于每一部智能手機(jī)。7 月初有消息，軟銀本來打算讓 ARM在美國(guó)重新上市，估值可達(dá) 440 億美元。

　　如此值錢的 ARM，到底是一家怎樣的公司?英偉達(dá)為什么會(huì)對(duì)它感興趣?

　　ARM 對(duì)移動(dòng)終端意味著什么？

　　我們都知道，智能手機(jī)最核心的元部件是芯片，比如蘋果 A 系列，高通驍龍系列和華為麒麟系列。它們本質(zhì)上都是 SoC，全稱 System on a Chip(系統(tǒng)級(jí)芯片)。

　　由于智能手機(jī)對(duì)芯片的功耗和成本有很高要求，所以在設(shè)計(jì)芯片時(shí)，廠商會(huì)把 CPU(中央處理單元)、GPU(圖像處理單元)、數(shù)字信號(hào)處理器、通信基帶以及 NPU(神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理單元)等模塊，集成在一塊，這塊集成電路就叫做 SoC。

　　而 SoC 上最核心的是 CPU，它是程序運(yùn)行的最終執(zhí)行單元，好比手機(jī)的大腦。如果把 CPU 剝開了看，里面還有更加核心的“微架構(gòu)”(又稱處理器架構(gòu))。

　　微架構(gòu)指的是CPU 硬件電路的設(shè)計(jì)方式。它在硬件層面決定了，CPU 是怎么運(yùn)行的。我們常常能聽到“自研 CPU”，其實(shí)指的就是自主研發(fā) CPU 微架構(gòu)。

　　微架構(gòu)的設(shè)計(jì)，通常要根據(jù)某種“指令集”來實(shí)現(xiàn)。一個(gè)軟件程序在被執(zhí)行前，需要先翻譯成 CPU 可以理解的“語(yǔ)言”，這種“語(yǔ)言”就是指令集。它是一種抽象的規(guī)范，得借助微架構(gòu)來具體實(shí)現(xiàn)。

　　打個(gè)比喻，造芯片正如建一棟房子，指令集就是建房的圖紙，微架構(gòu)就是根據(jù)圖紙建起來的框架，包含了走線和水管這些保證房子能住人的東西。

　　回到 ARM，之所以說它是智能手機(jī)時(shí)代的基石，是因?yàn)榻^大部分手機(jī)里的 CPU 微架構(gòu)，都是以 ARM 指令集為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的。高通驍龍系列、蘋果 A 系列和華為麒麟系列，無一例外。

　　有人說，高通和蘋果芯片設(shè)計(jì)能力這么強(qiáng)，不能自己設(shè)計(jì)一套指令集嗎?

　　還真沒那么容易。且不論需要大量資金和時(shí)間積累，指令集和操作系統(tǒng)一樣，也是依賴整個(gè)生態(tài)圈的事情。

　　如上所述，軟件程序要翻譯成 CPU 能理解的語(yǔ)言，才可以運(yùn)行。但這個(gè)翻譯過程并不是件簡(jiǎn)單的事，開發(fā)者通常只會(huì)針對(duì)一兩個(gè)平臺(tái)來做。

　　因此，上層軟件應(yīng)用越多，這種指令集就越有市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。即使某個(gè)芯片設(shè)計(jì)商開發(fā)出來了自己的指令集，要?jiǎng)裾f大批開發(fā)者進(jìn)行適配，也是件極其困難的事。

　　可見，ARM在智能手機(jī)的 CPU 領(lǐng)域，基本上是不可替代的地位。

　　除了 CPU 指令集，ARM還自研了 CPU 和 GPU 內(nèi)核。內(nèi)核可以理解為基于指令集設(shè)計(jì)的處理器。不過需要指出的是，ARM的 Mali GPU 并不基于 ARM指令集。

　　英偉達(dá)想收購(gòu) ARM，可能為了什么？

　　眾所周知，英偉達(dá)是桌面級(jí) GPU 的“頭號(hào)玩家”，占據(jù)了大部分市場(chǎng)份額。但在移動(dòng)領(lǐng)域，英偉達(dá)幾乎毫無存在感。

　　ARM在智能手機(jī) CPU 領(lǐng)域的地位不用說了，它的 GPU 產(chǎn)品也是行業(yè)第一。

　　據(jù)市場(chǎng)分析機(jī)構(gòu) Strategy Analytics 的研究報(bào)告，2019 年第二季度移動(dòng) GPU 市場(chǎng)出貨量前五名分別為 ARM、高通、蘋果、Imagination Technologies 和英特爾。其中，ARM 以 43%的份額位居第一。

　　事實(shí)上，早在 2008 年智能手機(jī)剛剛興起之時(shí)，英偉達(dá)就推出過基于 ARM CPU 和自家 GPU 的 SoC 產(chǎn)品 Tegra，動(dòng)作可謂非常及時(shí)。

　　但在后續(xù)幾年和高通、三星的競(jìng)爭(zhēng)中，Tegra 逐漸落了下風(fēng)，英偉達(dá)在智能手機(jī)領(lǐng)域幾乎銷聲匿跡。如若收購(gòu) ARM，英偉達(dá)便能重新回到智能手機(jī)競(jìng)爭(zhēng)中。

　　另一方面，收購(gòu) ARM 也能讓英偉達(dá)現(xiàn)在非常倚重的數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)受益。

　　截至 4 月 26 日的 2021 財(cái)年第一財(cái)季，英偉達(dá)數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)營(yíng)收達(dá) 11.41 億美元，占總營(yíng)收的 37%。2020 財(cái)年時(shí)，這一比例是 27.4%。

　　可見，在新型冠狀病毒肺炎疫情期間，英偉達(dá)的數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)快速增長(zhǎng)，但這僅限于 AI 相關(guān)的加速應(yīng)用。

　　英偉達(dá) GPU 長(zhǎng)于并行計(jì)算，非常適合 AI 的計(jì)算需求，但數(shù)據(jù)中心的計(jì)算不止 AI，還有很多其他任務(wù)是需要 CPU 來完成的。大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器，都基于 x86 指令集的 CPU 構(gòu)建，有 AI 計(jì)算需求再加上 GPU 等其他加速卡。

　　x86 是英特爾開發(fā)的指令集，在服務(wù)器這樣的高性能計(jì)算市場(chǎng)占據(jù)統(tǒng)治地位，長(zhǎng)期占有超過 90% 的市場(chǎng)份額。

　　主要瞄準(zhǔn)移動(dòng)市場(chǎng)的 ARM 指令集，長(zhǎng)處是低功耗，本來不擅長(zhǎng)高性能的計(jì)算。但 ARM 最近幾年在手機(jī)和智能家居設(shè)備上的大規(guī)模應(yīng)用，使得開發(fā)者對(duì)其算法和軟件的性能優(yōu)化越來越充分。開源社區(qū)對(duì) ARM 平臺(tái)的支持，也讓 x86 應(yīng)用的遷移成本降低。

　　因此，開始有廠商基于 ARM 來構(gòu)建用于服務(wù)器的 CPU。比如，華為推出的鯤鵬 920 芯片，就是基于 ARM 指令集。

　　雖然將來很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，服務(wù)器 CPU 的領(lǐng)導(dǎo)者還會(huì)是 x86 指令集，但 ARM是一個(gè)不可小覷的挑戰(zhàn)者。長(zhǎng)期追蹤 ARM CPU 銷售情況的 Hyperion Research 預(yù)計(jì)，未來五年里，ARM CPU 在服務(wù)器領(lǐng)域的收入復(fù)合年增長(zhǎng)率為 64.7%。

　　對(duì)英偉達(dá)來說，收購(gòu) ARM 后就擁有了切入服務(wù)器 CPU 市場(chǎng)的能力。CPU 和原本的 GPU 協(xié)同，或能在數(shù)據(jù)中心行業(yè)獲得更大的增長(zhǎng)空間。

　　對(duì)英偉達(dá)來說，這筆收購(gòu)最大的不確定因素可能是監(jiān)管。據(jù)彭博社報(bào)道，軟銀曾和蘋果有過初步接觸，但蘋果并沒有意愿出價(jià)收購(gòu) ARM。知情人士透露，其中一個(gè)原因是，ARM 指令集授權(quán)給很多蘋果的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，比如高通和三星。考慮到市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和反壟斷，監(jiān)管部門可能不會(huì)批準(zhǔn)這樣的收購(gòu)。但英偉達(dá)并不自行研發(fā) CPU 產(chǎn)品，這方面的壓力或許會(huì)小一些。