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RISC-V抢攻物联网芯片新大陆 安谋如何用新授权传承优势?

来源:互联网 发布时间:2019-08-05

摘要: 安谋(Arm)为全球行动装置时代核心芯片IP技术最主要授权业者,让安谋在行动时代创造可观收入及名声。但随着行动时代趋于成熟饱和,全球半导体及芯片产业逐渐看向物联网(IoT)、自驾车、5G、机器人、连网摄影机、工控等下一个新成长领域。



安谋(Arm)为全球行动装置时代核心芯片IP技术最主要授权业者,让安谋在行动时代创造可观收入及名声。但随着行动时代趋于成熟饱和,全球半导体及芯片产业逐渐看向物联网(IoT)、自驾车、5G、机器人、连网摄影机、工控等下一个新成长领域,加上愈来愈多中小型芯片开发新创企业浮现,在新兴科技应用趋势下逐渐打破过往IC设计产业结构样态,这让安谋警觉到过往其标准IP授权收费模式的侷限,因而在2019年7月中,发表在该公司既有架构授权(Architecture License)和传统IP授权(Traditional IP Licensing)两模式之外,第三种更弹性的芯片IP授权途径,称为「Arm Flexible Access」。


安谋Flexible Access的诞生,一方面是为吸引更多新芯片设计客户采用该公司芯片IP设计、提升在物联网领域的市场定位,还有更重要的目的,可能是为让全球物联网领域的中小型芯片开发新创企业,在RISC-V开源芯片架构途径之外,也能有类似解决方案可近用安谋庞大成熟的IP生态体系,并让安谋能在物联网趋势下,抗衡来自RISC-V架构的竞争。安谋也期望藉由Flexible Access建立在业界的定价中立性,希望以减少客户近用安谋芯片IP方式建立双赢的合作伙伴关系,认为只有客户产品成功了,安谋才能共享成功的果实。

Flexible Access与传统安谋授权模式 有两大主要差异


安谋推Flexible Access与该公司传统芯片IP授权模式,主要在两个方面有很大的改变:其一是收取前期芯片IP授权费用的时间点,往后延到业者开发出自有系统单晶片(SoC)、准备投入送交制造(tape out)以及晶圆制造前;其二则是提供客户的授权芯片IP较有限,高阶或全新芯片IP仍须循传统授权途径才能取得。


在Flexible Access前期芯片IP授权费用延后收取上,按照此前安谋标准授权模式,客户若要取得安谋特定芯片IP及相关工具与支援,就必须先支付授权费用给安谋后才能取得,等到客户以此芯片IP开发出自有SoC并送交晶圆制造、出货后,每销售一颗SoC还必须支出给安谋专利授权费用。


在此模式下,意谓客户必须冒风险,在还未能确定所取得的安盟特定核心或芯片IP是否适合其芯片设计下,就必须先支付安谋高额授权费用,才能投入后续尝试、实验的阶段。即使客户最终未以这些安谋IP开发出自有芯片产品,该授权费用还是要先付给安谋,这对许多规模不大的中小型芯片开发新创企业来说,是相对大且风险高的负担。


Flexible Access是安谋给的一个方便之门。基于Flexible Access模式,客户将只需支付小额费用给安谋,就能取得安谋的IP架构和工具集,再自行投入实验、尝试、评估,看安谋哪个IP最适合于投入自有芯片设计之用,再以此设计自有SoC。


等到准备投入晶圆制造端送交制造以及生产阶段前,才需要支付授权费用给安谋。Flexible Access模式下安谋针对一款SoC送交制造所收取的费用,是一年7.5万美元,或是一年收取20万美元,但可不限次数送交制造。


这样的收费价格,等于是比安谋此前传统标准授权模式动辄数百万美元的授权费用大为下降,等到客户SoC送交制造并开始出货后,安谋才再跟客户收取专利授权费用。藉此等于省去客户前期取得安谋芯片IP或核心,所必须先承担的大量资金投入负担,以及买来后最终却可能不会采用的情况。


因此Flexible Access也算是安谋历来商业模式中的一大变革,而这也是安谋听取数百家大小型客户心声及生产策略后,决定进行的大幅调整。


但与安谋标准授权模式是所有安谋芯片IP都可近用不同的是,Flexible Access模式主要锁定低成本的大众化市场,仅提供包含安谋过去两年在内所推出芯片IP的75%比重旧款芯片IP及核心可以授权客户,产品范围涵盖中阶Cortex-A系列核心、Cortex-R及Cortex-M系列核心,以及部分Mali绘图芯片(GPU)核心、连网核心IP、系统控制器IP、安全核心IP等,甚至是为台积电22ULL制程节点开发的物体IP也包含在内,但不包含安谋属于高阶的Cortex-A系列高阶行动装置处理器核心、或服务器芯片核心。


因此,可见Flexible Access所提供Cortex-A系列最高阶核心为2012年的Cortex-A53,接着依序是A35、A34、A32、A7和A5;Cortex-R系列分别有R52、R8以及R5;Cortex-M系列则为从M0到M33的微控制器级核心;GPU则开放Mali-G31和Mali-G52两款;以及TrustZone与CryptoCell安全芯片IP等。


这意谓Flexible Access模式让客户能自行开发中阶等级SoC,或可将部分通用运算核心整合至自有专用神经网络加速器、专用特殊应用集成电路(ASIC)上,因为物联网应用所需芯片运算能力无需达到高阶智能型手机处理器等级。


抵御RISC-V开源架构 竞争物联网芯片潜在商机


外界多半认为,安谋推Flexible Access模式是为了回防RISC-V架构,在新兴物联网领域带来的挑战。因为RISC-V免费近用且开源的模式,确实对投入物联网等新兴领域芯片开发的中小型新创企业来说,有很大采用诱因,让新创业者无需支付前期授权费用,就能开发自有新计算机芯片原型样式。RISC-V甚至获得Google、威腾(WD)、NVIDIA等大厂的兴趣。


RISC-V的核心实际上即一组开源规格,由SiFive公司所推出,主要定义如何写出能应用RISC-V处理器的软件,实际中央处理器(CPU)和SoC的执行则留给外部想要设计自有CPU或SoC的业者,且多数这些蓝图在商用和开源授权下,都是可公开取得的。
在此情况下,至少在部分情况下,业者能够以RISC-V核心和SoC的Verilog或Chisel等代码,在无需支付前期成本下投入自行芯片设计评估。只有等到业者真的以RISC-V架构设计的芯片准备投入晶圆制造端了,才需要付清授权费用,或是支付用于完成其芯片设计的其他IP所需费用。


这也可以了解到为何安谋如今推出Flexible Access模式,因如RISC-V的32位元、64位元、128位元指令集架构,就与安谋64位元Armv8类似,但RISC-V却是不用支付前期成本就可取得其架构。


SiFive所推出最强大的Linux驱动64位元RISC-V核心,据称效能堪比安谋Cortex-A50系列,Cortex-A50也是Flexible Access模式所提供可近用的最高等级核心。


SiFive也有开卖自有RISC-V CPU,将采安谋Cortex架构CPU视为竞争对手。SiFive也让采用其RISC-V核心的客户,可取得SiFive超过100个授权。全球前十大芯片制造商中,就有6家为RISC-V客户。


可以说在新兴物联网应用领域,SiFive与其他业者持续在改善其RISC-V核心,并持续尽力完善该技术的生态体系,安谋如今推Flexible Access好比是跟进RISC-V架构开源模式,未来随着RISC-V领域扩大其核心应用范围至更多CPU端,预期安谋也可能再进一步释出更多核心及IP在其Flexible Access授权模式中,好比是一个两强互相追赶进度的竞赛。


对安谋来说,RISC-V架构撼动不了安谋在当前全球行动装置处理器领域的霸权地位,因为智能型手机产业的特性是高度仰赖生态体系,而安谋的芯片IP生态系统就相当完善,过去如英特尔(Intel)的x86架构就无法抢进这块市场,更别说是RISC-V架构。


如今物联网时代由于物联网应用领域相当分散,且芯片IP生态体系对物联网领域的芯片开发没有很大的必要迫切性,因而让开源RISC-V在物联网领域找到了竞争的突破点。如今安谋推Flexible Access,很有可能是RISC-V对安谋的威胁逐渐形成下的产物。


类似解决方案DesignStart早已推出 Flexible Access更进一步扩大规模


值得注意的是,安谋在2019年COMPUTEX展的InnoVEX上,曾揭露该公司用于协助新创企业及中小型业者的「DesignStart」解决方案,DesignStart一大特色也是提供业者免预先支付授权费用就能近用安谋IP,协助新创企业能减少成本下快速近用,加快芯片设计流程,目标是加速SoC和FPGA开发速度,驱动全球嵌入式及物联网革命。


DesignStart方案提供客制化SoC及ASIC设计无需前期授权费支出,可取得安谋Cortex-M0及Cortex-M3 CPU核心,以及可支付低成本取得Cortex-A5 CPU核心;提供FPGA设计可完全免费取得Cortex-M1以及Cortex-M3 CPU核心,即使送交制造到出货后也无需支付安谋任何专利授权费用。


安谋指出,过去两年DesignStart已有超过5,500个CPU原型样式下载,以及超过450个以上的CPU商业授权案例。DesignStart合作业者EigenCOMM宣称,DesignStart有助其聚焦在芯片差异化开发上,并可缩短芯片送交制造时间至6个月以下。


DesignStart让业者能低成本近用安谋庞大的生态体系,快速取得业界许多成熟资源,如今再推Flexible Access模式,等于是进一步延伸DesignStart方案的适用范围。


日本软银集团(SoftBank Group)在2016年中以310亿美元高价收购安谋,显示软银对安谋芯片核心及IP技术的重视。6月22日软银集团创办人孙正义于DIGITIMES主办「G2 and Beyond:全球产业秩序的解构与创新」会议上,也提到安谋在全球物联网时代的重要角色,目标放眼未来1兆个物联网装置潜在商机。孙正义也提到未来5年内想要让安谋重新上市。

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