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“产业为本 技术为先” ARM尽显行业大家风范

——访ARM中国区总裁 谭军博士

记者:郭晶



“ 现在,已经有200多家芯片公司购买了ARM的知识产权,有几万名设计工程师在使用ARM技术开发芯片,十几万家系统厂商采用ARM芯片来开发产品,面世的产品会达到上百万种,最终全世界每年会有数十亿人使用带有ARM技术的产品,这就是ARM世界。”

见到ARM中国区总裁谭军时,首先他就为我们展现了这样一幅宏伟的画面。感叹过后,谭军却以咨询公司来形容ARM,“我们不卖产品,只提供技术和服务”,可是,就是这样一家只提供技术和服务的公司,经过了多年的市场考验,成功地改变了IC设计产业模式,打造了一条以知识产权为开端的半导体产业链。


嵌入式为未来增长点

ARM技术应用领域可以分为四类:移动应用、家庭解决方案、企业应用和嵌入式应用方案。据ARM2007年第2季度统计,全球共有7亿带有ARM技术的产品出货,其中66%为移动产品、11%为嵌入式产品、8%为家庭应用产品、15%为企业应用产品。

移动应用是ARM技术发展最为成功的领域。与传统领域不同,手机产品在几年间的变化迅速,功能的增加要求CPU性能更高、功耗更低、具有三维的用户界面等特性,其中近阶段成长最快的就是Smartphone。由于要运行更加复杂的操作系统,并且3G的发展使通讯模块更加复杂,所以应用处理器和通讯处理器都需要高性能支持。

在手机领域中的成功,掩盖了ARM在非移动领域内的成绩。家庭应用的8%意味着在07年第二季度,有近6千万带有ARM核的数字家庭产品出货。在家庭应用中,数字技术的普及需要性能、功耗甚至安全性的改善。并且3C合一的市场趋势,使传统的电视制造厂商转向多产品领域拓展,ARM统一的产品开发平台及兼容的技术团队,给传统厂商的转型带来了便利。

而目前只占出货量11%的嵌入式领域,却正是ARM未来几年的重点市场所在。嵌入式市场应用广泛,从低端到高端、从简单到实时的各种应用,简单的8位MCU依然存在巨大市场,而汽车、家庭、智能卡等对智能控制、联网要求的提高,软件可靠性的提升,使32位MCU呈现出高速成长状态。在产品开发过程中,ARM统一兼容的软件平台提供了便利。据ARM预测,嵌入式应用将是其未来发展最快的领域,预计到2010年ARM嵌入式领域的出货量将为现阶段的十倍,成为ARM产品最大的应用市场。

在应对嵌入式市场的过程中,ARM发现尽管越来越多的应用开始考虑高性能的32位MCU,但芯片公司往往对8位MCU升级为32位MCU的方案颇为慎重,新的高性能产品需要牺牲更多的时间精力来掌控特性,这与日益缩短的开发周期及越来越大的设计风险形成直接的冲突,所以设计人员总是趋向于重复使用他们所熟悉,或之前使用过的产品。

而系统厂商不希望选择过于标准化的芯片,希望根据需求来自己定义芯片,但专有构架所面临的困难是如何提高其在目标应用中的效率,以及如何解决支持工具受限的问题。对此,ARM推出了专为在FPGA上实现而设计的32位Cortex-M1处理器核,系统厂商可以自己定义SoC,以适用于小批量应用领域。对于扩大至超大产量规模的设计,Cortex-M1处理器核可执行业界标准的Thumb指令集,并向上兼 容Cortex-M3处理器,轻易转向ASIC设计。在8位至32位的转变过程中,ARM处理器也由ARM7逐渐演进到Cortex-M3,但其技术使芯片成本更低、面积更小,对内存要求也在降低,功耗降低达95%,性能却提升近60%。与之相应,ARM传统的IDM模式也随之改变,IP不再只卖给芯片厂商,而是直接卖给系统厂商,从应用端推动芯片设计制造业,开发新的应用市场。


SoC中的IP业务发展

随 着产品功能的增多,开发周期的延长使利润周期越来越短,而缩短产品开发周期就需要购买IP。现在芯片中大概有80%是购买来的技术,未来可能会接近90%,甚至95%。IP业务模式将会在产品中使用得越来越多。

在嵌入式架构的系统级芯片(SoC)中,芯片设计层包括CPU、DSP、模拟以及用户IP,ARM最初只提供处理器IP。但在芯片开发中,除了设计层还需考虑芯片制造层,随着半导体制造工艺的进步,物理IP的提供也极为关键。此外,芯片开发的时候还需要相应的软件、验证工具,提供应用层解决方案。为了应用对客户的需求,ARM几年前收购了Artisan公司开始提供模拟功能IP和芯片制造层的物理IP。Artisan带来的IP技术包括:物理知识产权(IP)元件、标准的单元库、嵌入式内存、输入/输出单元、模拟功能和高速接口知识产权。

芯片开发中,除了涉及到CPU、DSP等关键IP ,还包括标准IP和边缘IP市场。所以各个IP供应商的关注将会有所不同,其中ARM的IP供应原则为:首先,不会涉及边缘IP市场;其次,不会涉及受到标准影响的IP市场,如USB总线等;最后,ARM会专注于多重复用的IP技术,如处理器IP、Audio IP、三维界面IP等。

ARM十分认同并正在推行“IP Package”模式。谭军认为,未来IP授权模式将是以大型IP供应商的“IP Package”模式,提供设计IP、物理IP以及软件工具,而更多小型IP供应商专注于边缘IP,只涉及功能的提供,如I/O 、Memory IP 。


完整的产业成长环境

ARM不仅仅只关注IP出售,还考虑到了芯片制造过程中所需要的设计服务,芯片应用时所需要的软件工具和设计方案支持,建立一个完善的半导体产业成长环境。统一工具软件使ARM成为一个架构在标准平台上的可差异化产品,从8051过渡到使用ARM技术的32位MCU,面临着软件代码转移的复杂问题,但ARM通过收购8051开发工具供应商keil公司,提供自动的标准化编译器,使这一过程轻易就可解决。此外,ARM还通过与中国软件公司英蓓特的合作,使开发工具本地化,以极低的价格适应中国企业的成本要求。

并且,为了应对中国中小型芯片设计公司的成本压力,ARM将其流水线标准的授权模式改善为四种更具灵活性的模式,提供一个金字塔型的费用等级给各个芯片厂商选择。其中,金字塔的顶端为少数芯片厂商的高级定制IP服务;第二层为授权费几百万美元的标准IP授权服务;第三层为晶圆代工厂授权服务,IC设计公司只需在使用IP时支付费用;最底层为免费授权服务,当芯片投入量产时再支付版权费用,直接取消了价位门槛,对于小型IC设计公司来说,将不会出现设计风险。这种取消授权费用的模式,费用回收时间长,但对小型IC设计公司的发展却有非常积极的促进作用。对此谭军认为,产品从芯片开发到面世的周期平均为4年,所以放弃眼前的利益是这种模式的关键,目前免授权费用模式只有ARM公司提供。

谈到中国企业的IP保护,谭军认为,自2001年进入中国,ARM在与中国公司的合作中发现,从个人、企业到政府,IP保护环境正在发展得越来越好。事实上,中国企业更注重自己的IP保护,但产业链之间的信任度却不够理想。在芯片公司和系统厂商之间,信任的缺乏加重了开发芯片与产品的复杂过程,最终延缓产品的面世周期。谭军认定,只有产业联盟才能改善这种僵局,真正达到知识产权保护。过去几年中,ARM一直推进产业合作,打造整条ARM技术联盟,目前ARM已具有庞大的第三方合作联盟,涉及整条产业链中的各个阶段,合作伙伴包括两百家芯片公司、50家操作系统公司,以及更多的OEM公司。

经过三年前的转型,ARM未来将注重两大要点,一为产品的细分化,二为多核应用。对于产品各个应用对功耗、用户界面和性能要求的不同,ARM将其产品系列分为A系列、R系列、M系列,根据具体的应用推广产品。对于多核,将更注重功耗的降低、软件的兼容性以及高速应用。

对于ARM的成功,谭军认为,其一是因为ARM为芯片厂商提供了优秀的IP技术,其二是因为ARM业务模型使系统厂商受益。基于ARM技术,系统厂商可以选用不同厂商的芯片,而软件和技术团队可以重复使用。“ARM永远关心OEM的需求。”这也是谭军再三强调的论调。

《世界电子元器件》2007.11
         
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