【Lynn写点週报】处理器架构免费试用？看懂ARM新授权方案
Arm 是全球重要的半导体设计公司， 2016 年被日本软银集团收购，主要产品包含採用精简指令集的 Arm 架构处理器，具有低耗电、便宜与门槛低的特性，但他们并不製造处理器，而是将处理器架构设计方案与软体开发工具以 IP 授权的方式销售给客户，提供客户自行客製化、製造及销售。
其中最广泛的产品应用是智慧型手机，除了苹果有自行研发的架构之外，绝大多数的 Android 手机都是採用 Arm 架构处理器，不论是华为、三星、联发科还是高通，他们的行动处理器都是以 Arm 所提供的处理器架构为基础，再客製化成自家的处理器。
依照过去的规则，客户必须先选择处理器 IP 授权方案，向 Arm 支付一笔预付款以取得 Arm 的 IP 设计资料，当客户完成客製化研发、製造及出货后， ARM 还会依照你生产的数量收取权利金。
Arm 对新创公司推出免费试用的授权方案，专攻物联网与人工智慧市场但今年 7 月 Arm 推出新的授权模式「 Flexible Access 」：对于中低阶晶片的授权，未来客户不再需要缴纳「预付款」才能看到设计细节，而是能直接免费取得相关设计档案，并从中评估并选择最适合自己的产品，等到晶片正式生产后再按照製造的数量收费。
这样似乎有些难以理解，让我用「买衣服」的过程来比喻，过去当你踏进超高级的服饰店，里面的衣服不提供试穿，客户大多是有品味的贵妇，他们很了解自己想要什幺，但你这个平民只能从外观判断衣服是否适合自己，要付钱买回去之后才能正式试穿衣服，每件衣服的价格都很高，你迟迟无法下手。
现在店家改变了作法，为了卖出更多的衣服，他们开始允许客户试穿，你可以亲身体验这件衣服的材质、外型以及功用是不是符合自己的喜好，喜欢再付钱就好，不用像以前一样瞎猜，特别是你口袋里没有多少钱，又只能买一件衣服，如果买错了就亏大了，所以你很满意店家的新作法。
同样地，全球 IC 市场正在面临大幅度的改变，过去大型 IC 设计公司能够精準选择符合自己需求的授权方案，但这样的规则对中小型 IC 新创公司并不友善，他们大多缺少经验，不知道适合自己的处理器 IP 方案，却要支付一大笔预付款取得特定的 IP 授权方案，等到获得架构设计图之后他们才知道这项方案适不适合自己，因此 Arm 的标準授权方案对新创企业形成很高的进入门槛。
Arm 透过新的授权方式提高授权弹性后，新创公司被允许先试用这些授权方案，确定符合需求之后再依照生产数量收费── 听起来 Arm 超级佛心，但他不是慈善事业，推出新的授权方案无疑是希望拉拢新创公司进入 Arm 生态系中，原因就在于全球晶片市场的成长动能已经从过去的大型企业转型到中小型企业！
我知道这听起来很惊人，但市场的质变已经发生，这些新创公司分别在物联网、车用电子、边缘运算及人工智慧晶片中展露头角，成为 Arm 很重要的潜在商业伙伴，例如 Graphcore 、Wave Computing 、 Transfer communication 等等的 AI 独角兽与其他的物联网新创企业。
智慧型手机市场成长停滞，特殊运算晶片成为新兴动能从 2009 年以来，智慧型手机市场以惊人的速度成长，由于行动装置均採用 Arm 架构的处理器，造就了 Arm 处理器现在的完整生态系，但市场已经悄悄发生了变化。
智慧型手机市场的成长在 2019 年正式迈入停滞，根据 IDC 的报告指出，今年第一季全球智慧型手机出货量最惨，单季仅出货 3.1 亿支，年衰退 6.6% 。第二季虽然有起色，出货量达到 3.33 亿支，但较去年衰退 2.3% —— 智慧型手机已经迈入高原期，不可能再经历快速成长期。
为此， Arm 必须要寻找新的成长动能，他们开始将目标转往新兴的特殊运算领域，像是物联网、人工智慧等领域，许多中小型的新创公司针对不同的使用场景客製化专用晶片，内部除了包含特殊运算单位外，要配置通用运算单元，但对效能的要求普遍不高，低耗电的 ARM 处理器自然成为他们的选择之一，这些新创公司将是未来晶片市场的下一波成长动能。
什幺是专用晶片？举个比较有名的例子， Google 推出的 Pixel 2 智慧型手机搭载了影像处理晶片 Pixel Visual Core ，用途是专门处理繁重影像运算，提供更好的 HDR 演算品质，这颗 28 奈米製程的晶片包含 Google 自行设计的影像处理单位以及 Arm 架构的 Cortex A53 处理器。
这类型的特殊晶片未来将会越来越普遍，不只是 Google 这类的大公司，台湾以及各国有许多新创公司都投入研发这种专用晶片，应用领域大多位于物联网与人工智慧，提供各项特殊运算场景的专用晶片，由于使用场景的差异化很大，这些晶片都具有高度客製化的特性。
针对这些中小型的新创公司， Arm 的弹性方案并不开放最高阶的处理器架构授权，剩下约 75% 的产品开放试用，并依据授权产品的差异与提供的服务，可以分成免费、与付款 7.5 万美金及 20 万美金订阅三种弹性 IP 授权方案，当然越昂贵的方案能取得越高阶的产品。
不开放最高阶处理器架构的理由很简单：高通、联发科、华为还有三星等等拥有客製化行动处理器的大公司才会用到效能最强的架构，他们很清楚自己所需的 IP 架构，不需要使用弹性方案。
目前新的弹性方案跟旧有的授权方案将会并行存在，对不同的客群提供对应的授权模式。
为了对抗 RISC-V ， Arm 要招揽更多新创公司加入生态系提到物联网领域，除了 Arm 之外，许多人也会联想到中国力推的 RISC-V 开源指令集架构，不久前掀起一阵风潮，市场认为 RISC-V 会对 Arm 造成不小的威胁，虽然业界还是认为开发环境不成熟，套装工具与周遭的产品不像 Arm 完整，必须由 IC 设计公司自行解决问题。
那为什幺 RISC-V 会是潜在竞争者？因为一旦进入了物联网这类的新兴领域，发展初期系统对处理效能的要求不高，採用昂贵的 Arm 似乎不太划算，企业反而会考量耗电量与成本， RISC-V 相较于 Arm 架构门槛低很多，开源免授权费之外，也能直接下载架构设计资料，不用先向 Arm 支付一笔预付款才能拿到授权 IP ，可以提供新创企业更高的开发弹性。
RISC-V 的生态系虽然不如 Arm 完整，但仍会逐渐发展成熟，特别是中国政府正在砸钱要打造自主研发的处理器架构，使得 RISC-V 长期来看还是个大威胁，为了巩固 Arm 在市场的地位，他不得不採取动作。
对于 Arm 来说，推出弹性授权方案的策略除了扩大市场营收的目标之外，打击 RISC-V 成长也是考量之一，透过这项工具， Arm 试图把新创公司纳入自己的体系当中，没意外的话，未来这些企业成长后会持续採用 ARM 架构处理器，可以说 Arm 计画从市场发展初期开始培养自己的客户群，进一步提高自身生态系的垄断能力。