Arm 架構 vs RISC-V：低功耗晶片設計的競爭與未來《萬物藍圖》讀書心得：雪橇犬的讀書角落
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這本書在說什麼
Arm 架構是一種被廣泛應用於手機、平板電腦等電子產品的晶片設計藍圖，以高效率、低功耗著稱。
Arm 的成功得益於行動裝置市場的興起，以及與蘋果、諾基亞等公司的合作。Arm 架構在智慧型手機領域佔據了99%的市場份額，並持續擴展到其他領域，例如電動車和物聯網設備。
Arm 公司採取開放授權的商業模式，允許任何公司支付權利金即可使用其架構，這種模式有助於 Arm 架構的普及。
然而，Arm 也面臨著新的挑戰，例如來自 RISC-V 等新興架構的競爭，以及差點被輝達收購後可能產生的不確定性。
Arm 架構為何能成為晶片設計的「萬物藍圖」？
Arm 架構之所以能成為晶片設計的「萬物藍圖」，主要歸功於以下幾點：
- 高效、低功耗的「精簡指令集」技術: 不同於英特爾 x86 架構使用的「複雜指令集」，Arm 架構採用「精簡指令集」，能以更簡單、快速的指令執行任務，進而提升運作效率並降低功耗，這讓 Arm 架構非常適合用於運算需求較低的行動裝置，例如手機和平板電腦。
- 開放授權的商業模式: Arm 採取開放授權的策略，任何公司只要支付權利金，就能獲得授權並在設計晶片時採用 Arm 架構，大幅降低了廠商自行研發處理架構的成本和時間。這種模式也讓 Arm 能更專注於處理器架構的設計與創新，不斷推出性能更佳的產品。
- 行動裝置興起帶來的市場優勢: 1990 年代後期，行動裝置市場興起，Arm 憑藉其高效、省電的特性，獲得許多科技廠商青睞，例如 Nokia 和蘋果，這也讓 Arm 得以快速崛起。尤其蘋果公司在 iPhone 和 iPad 等產品中持續採用 Arm 架構，甚至在自家研發的 M1、M2 晶片中也以 Arm 架構為基礎，更凸顯了 Arm 的影響力。
- 「通力合作優先於競爭」的理念: Arm 不追求技術獨占，反而選擇與各家公司合作，即使是競爭對手，也都能採用 Arm 架構設計晶片，例如蘋果和三星。這種開放的態度讓 Arm 成為「半導體業的瑞士」，獲得業界的良好口碑。
- 適當的時機和定位: Arm 的成功並非偶然，除了技術優勢，更重要的是它在適當的時機，找準自身定位，並將資源集中於擅長的領域。雖然 Arm 面臨著新興架構 (如 RISC-V) 的競爭以及潛在的收購風險，但其未來發展依然備受期待。
Arm 架構的商業模式為何特別？
Arm 架構的商業模式特別之處在於開放授權。
與許多將專利技術獨佔的公司不同，Arm 選擇將其 Arm 架構授權給任何願意支付權利金的公司使用。這種模式讓 Arm 能夠專注於其擅長的領域：處理器架構的設計與創新，並不斷迭代推出性能更佳的產品。
這種模式的優勢包括：
- 穩定收入: 授權費用為 Arm 帶來穩定的收入來源。
- 集中資源: Arm 可以將資源集中於研發，不必涉足晶片製造等環節。
- 廣泛應用: 開放授權模式讓 Arm 架構得以廣泛應用於各種裝置，從而建立了良好的口碑，吸引更多公司合作。 儘管 RISC-V 等新興架構構成挑戰，但 Arm 的開放授權模式仍然是其成功的關鍵因素之一。
開放授權模式為何成功？
Arm 公司的開放授權模式之所以成功，有以下幾個原因：
- 集中精力: 這種模式讓 Arm 可以專注於他們最擅長的領域——處理器架構的設計與創新，而不需分散資源去研發自己深度參與的產品。
- 降低成本和時間: 廠商不需要自行研發處理器架構，大大降低了成本與時間。
- 穩定收入: 開放授權讓 Arm 可以有穩定的收入來源。
- 建立好口碑: 雖然單項授權的權利金不高，但相對地為 Arm 建立了好口碑，讓其他公司願意持續合作。
- 順應時代潮流: Arm 架構的高效、省電特性，正好符合行動裝置興起的時代需求。 此外，Arm 開放的態度，即使是競爭對手也願意合作，使得 Arm 架構成為晶片設計的「萬物藍圖」。
Arm 公司為何被稱為「半導體業的瑞士」？
Arm 公司被稱為「半導體業的瑞士」是因為它在科技業激烈的競爭中保持中立。 許多科技公司傾向於組建自己的半導體產業鏈，但 Arm 不屬於任何派系。 即使 Arm 已經與一家公司合作，該公司的競爭對手仍然會選擇與 Arm 合作。 例如，蘋果和三星是競爭對手，但他們都使用 Arm 架構來設計自己的芯片。 此外，就連 Arm 的競爭對手也願意與之合作。 例如，英特爾在業務上與 Arm 存在直接競爭關係，但兩家公司之間一直有合作。 1997 年，Arm 與英特爾合作開發了「StrongArm」高性能微處理器。 2016 年，英特爾宣布願意為 Arm 提供生產 Arm 架構芯片的產線。
Arm 公司在未來面臨哪些挑戰？
Arm 公司在未來面臨的挑戰：
- 被收購的風險: 雖然輝達收購 Arm 沒有成功，但 Arm 仍面臨被其他公司收購的風險。外界擔心，未來若出現強勢的買家，可能會為了賺錢而破壞 Arm 內部的自主性，改變 Arm 架構開放授權的模式。
- 新興架構的競爭: 新出現的 RISC-V 架構與 Arm 架構一樣具有低功耗的特性，雖然目前技術尚未成熟，主要應用在物聯網產品上，但未來仍是 Arm 的潛在競爭者。
- 維持開放授權模式的挑戰: Arm 的成功與其開放授權的商業模式密切相關，這種模式讓許多公司都能使用 Arm 架構，但也讓 Arm 面臨維持低授權費用和與公司合作的壓力。
RISC-V 架構如何威脅到 Arm 公司？
雖然 RISC-V 架構和 Arm 架構一樣都是低功耗的架構，且被視為 Arm 強而有力的挑戰者，但目前 RISC-V 技術尚未成熟，僅限於物聯網產品使用。
由於 RISC-V 架構的技術尚未成熟，目前還無法得知它將如何威脅到 Arm 公司。儘管如此，由於外界擔心 Arm 公司未來可能被收購，導致 Arm 架構的開放授權模式遭到破壞，因此有些公司開始考慮採用 RISC-V 架構。
總結
這本『萬物藍圖』真的是一本很深、但是很好看的書籍。我前後花了比預期高一倍的時間來閱讀這本書。但也同時對 Arm 架構有了更深的了解。
近期輝達跟黃仁勳的話題沸沸揚揚，我非常推薦對於晶片有興趣的大家，一定要認真讀完這本書。我很有信心你們在讀完之後一定可以比全台灣 80%以上的人還要了解相關的知識。
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我是凱文馬拉穆，我們下次見
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