1、 公司简介:因移动终端趋势而生的 IP 核 龙头,成为芯片设计环节的技术基底
1.1 简介:公司拥有 ARM 架构,出售芯片 IP 核
Arm(全称 Advanced RISC Machines Ltd),中文名称安谋公司,成立于 1990 年 11 月,是一家总部位于英国剑桥的半导体设计公司。Arm 是 ARM 架构(全 称 Acorn RISC Machine)的 IP 所有者和开发商,该架构被用于全球绝大多数智 能手机 CPU 内核。Arm 的主要业务是向半导体设计公司设计和授权各类芯片 IP 核,简化芯片设计流程。2016 年 7 月,软银斥资 240 亿英镑(折合 320 亿美元), 以全现金方式收购 Arm;2023 年 9 月 14 日,软银出售 Arm 10%的少数股份以 帮助 Arm 实现在美国纳斯达克市场上市,软银保留其余的约 90%股份。
1.2 业务:IP 核是芯片设计的技术基石,助力半导体产 业加速迭代
IP 核被称为“半导体皇冠上的明珠”,提供芯片设计的核心技术底座。Arm 主 要业务是为芯片设计厂商提供 IP 核授权。IP 核是芯片中具有独立功能的集成电 路模块的成熟设计,如果将集成电路设计看作搭建房屋的过程,IP 核就相当于 施工中所需的图纸。芯片设计厂商等客户获得 Arm IP 授权后,可将外购的多个 IP 核与自主设计的电路部分拼接成一个复杂芯片。通过在芯片设计环节采用成 熟且经过验证的 IP 核,可降低设计门槛、缩短设计周期、降低设计成本和失败 风险,帮助芯片厂商快速响应市场需求。
IP 核种类丰富。按照交付方式,可分成软核、固核和硬核。1)IP 软核:经过行 为级功能验证和优化的 RTL 代码,不含任何物理实现信息,只以 HDL 文本形式 提交给用户,后续结构设计灵活度高,类似房屋的设计图纸而不涉及具体施工细 节;2)IP 固核:以网表形式提供,完成了门级电路综合和时序仿真等设计环节, 但布线设计仍有调整空间,类似房屋渲染效果图,而实际成品仍可改动;3)IP 硬核:提供形式为版图,与成套工艺绑定,确保了产品实施路线的稳定性,但不 具备任何应用灵活度,类似具体的房屋施工图。客户可以根据自身的业务需求和技术实力,选择合适的 IP 核类型和设计灵活度。按照设计产品的类型,可分成 处理器 IP、接口 IP、存储 IP 和模拟 IP 等。其中 Arm 主要以处理器 IP 为主。 IP 行业集中度高,Arm 位居绝对龙头。IP 核行业于 90 年代开始快速发展,行 业主要厂商几经更迭,当前市场竞争格局稳固,行业高度集中,2022 年 IP 行业 CR3 与 CR10 分别高达 66.1%和 80.3%。处理器 IP(包括 CPU、DSP 以及 GPU) 市场营收占总 IP 市场营收的近 50%,而 Arm 作为处理器 IP 市场的绝对龙头, 在 IP 核市场营收占比高达 41.1%,远高于第二名 Synopsys 的 19.7%。
1.3 发展史:乘移动互联网之风,ARM 成长为 IP 核龙头
1.3.1 半导体产业分工细化趋势下,IP 核行业应运而生
三次产业转移推动半导体产业分工细化,芯片设计环节进一步拆分出 IP 核。自 20 世纪 60 年代半导体产业在美国发源以来,全球半导体行业经历了三次产业转 移。第一次产业转移中,半导体系统装配、封装测试等低利润环节转移到日本, 借助家电市场的发展,IDM 模式迅速崛起。其后,台积电和联电的诞生推动了第 二次产业转移,使美、日半导体产业由 IDM 模式逐渐过渡发展出专注设计的 Fabless 模式。21 世纪初,随着终端平台从 PC 向手机端迈进,产品复杂度上升, 芯片设计难度加大,研发资源和成本增加,全球半导体产业分工继续细化,芯片 设计产业进一步分拆为 IP 核、EDA 工具及设计咨询服务等子行业。 IP 核加快芯片设计、制造到出货的流程,成为芯片设计的技术支撑。EDA 工具 的成熟使得 IP 核行业迅速发展,成为了半导体设计环节的重要组成之一。产业 转移与技术升级同时带来了成本、风险和设计难度的提升。芯片设计公司需要快 速响应市场、持续高频迭代产品,使其满足低成本、低风险、高性能、灵活设计 的需求,IP 核可提供经过验证、可重复使用的芯片设计模块,从而缩短设计周 期、减少设计成本以及降低失败风险,因此 IP 核逐渐被芯片设计厂商采用。
1.3.2 紧抓 PC 向移动端转型大势,Arm 依赖 RISC 指令集崛起
终端设备向移动端转型的趋势助力 Arm 业务快速增长。1985 年,Arm 的前身 Acorn 研发出基于 RISC 的 ARM 架构,但在 PC 领域难以与当时的行业标准 x86 架构抗衡,后续与苹果合作的掌上电脑微处理器也并未得到市场认可。屡屡受挫 后,Arm 开始转向 IP 授权模式。进入 21 世纪,随着手机市场的高速发展,PC 行业开始向移动终端转型,对低功耗、高效能芯片的需求完美契合 ARM 架构的 优势,因此 ARM 架构打败 x86 架构占据移动端市场。同时,具有开创意义的 IP授权商业模式也帮助 Arm 迅速获得市场份额,先后与诺基亚、三星、苹果、高 通等合作开发处理器芯片,逐渐形成其在移动互联网时代的统治地位。
Arm 采用契合移动终端需求的 RISC 架构。ARM 架构所使用的 RISC 即精简指令 集,与复杂指令集 CISC 相比,RISC 架构更加简化,每条指令执行时间短,通过 更多的寄存器进行操作。RISC 架构能够在提供高性能的同时减少功耗,使其更 符合移动设备对功耗和能效的双重需求。此外,RISC 架构由于其精简设计,更 容易实现高度优化的编译器,进一步提升了其在手机应用场景下的性能表现。 持续收购完善生态体系,ARM 逐步成长为 IP 核行业龙头。在移动终端市场取得 成功后,Arm 开始加速收购步伐,在 IP 核、芯片设计领域继续补齐技术实力, 并收购软件开发工具、调试厂商和一些重点下游应用(如物联网)厂商,持续完 善公司生态布局。经过多年技术积累和市场深耕,Arm 成长为处理器 IP 核市场 的绝对龙头,以 2022 年 41.1%的市占率稳居总 IP 核行业第一。
1.3.3 ARM 成为移动互联网时代的芯片设计底座,重要战略地位促 成 ARM 高估值上市
软银、英伟达两大收购案凸显 Arm 重要战略地位。Arm 在处理器 IP 市场的优异 表现吸引了软银的兴趣,软银看好未来人工智能和物联网市场的潜力以及 Arm 在芯片产业链上游所具有的技术能力,于 2016 年以 320 亿美元对 Arm 完成全 部股份收购;但随后软银以 80 亿美元的价格将 ARM 25%的股份出售给其旗下 的愿景基金。2020 年,英伟达公开表示计划以总价值 400 亿美元的股票和现金 从软银手中收购 Arm,以加强其在 CPU 领域的布局,并构建云到端的全面竞争优势。然而鉴于 Arm 作为核心技术战略地位突出,英伟达对 Arm 的收购案最终 在竞争对手和各国反垄断调查的影响下被迫终止。
布局基础设施与汽车领域,半导体复苏与重要市场地位促成高估值上市。软银入 主后围绕物联网业务制定的市场策略收效甚微,在英伟达收购失败后,Arm 调 整了业务重心,开始转向数据中心、网络设备和汽车领域。得益于 5G 智能手机、 5G 基站网络设备和服务器出货量的增长,公司全球业务开始恢复增长。2023 年 8 月,软银从其所属的愿景基金以 640 亿美元的估值收购 Arm 25%的股权,为 上市铺路;2023 年 9 月 14 日,ARM 通过美股 IPO 上市,作为芯片设计行业的 技术底座,发行价高达 51 美元,发行市盈率 104 倍,对应市值高达 545 亿美元, 成为 2023 年全球最大 IPO。Arm 的上市还吸引包括台积电、英特尔、联发科等 公司分别投资约 1 亿、6000 万和 2500 万美元作为基石投资者,共同构建基于 ARM 架构的庞大芯片生态。
1.4 产品线:手机处理器 IP 作为拳头产品,多产品线拓 展想象空间
以 IP 核产品为核心,Arm 配备全面的产品矩阵与软件生态。Arm 为芯片设计与 制造提供一整套全面完整的解决方案。1)ARM 架构作为一种低功耗、高性能的 指令集架构,是公司 IP 核产品的底层技术支撑。2021 年 3 月发布的 Arm v9 是 十年来的第一次 Arm 架构更新,相比 V8 架构在性能、安全性和 DSP 及机器学 习功能上有显著提升。2)基于 ARM 架构公司推出一系列 IP 核产品,涵盖芯片 设计所需的各类逻辑或功能单元,以及经过验证和优化的物理 IP。3)Arm 同时 配备庞大的芯片设计环节需要使用的软件生态和工具链,帮助客户显著缩短研发 时间,或通过“Built on Cortex”等定制服务满足客户特殊的产品需求。
移动端市场一枝独大,Cortex 系列产品贡献主要营收。凭借高性能和低功耗的 特性,Arm 架构在移动设备、汽车、物联网等领域获得了广泛应用,其中 Cortex 系列更是成为移动端市场的主流处理器 IP。为了满足客户多元化的产品需求, Cortex 旗下有四大子产品线:1)面向应用场景的 Cortex-A 系列,针对高性能 计算、运行丰富操作系统及提供交互媒体和图形体验的应用领域,如智能手机、 平板电脑、汽车娱乐系统、数字电视等产品。2)面向实时应用的 Cortex-R 系 列,主要针对汽车制动系统、动力传动解决方案、大容量存储控制器等实时应用。 3)面向各类嵌入式应用的 Cortex-M 系列,主要针对成本和功耗敏感的应用, 如智能测量、人机接口设备、汽车和工业控制系统、家用电器等。4)针对客户 高性能需求、主打定制化的 Cortex-X 系列。Cortex-X Custom(CXC)计划允许客 户在通用 Cortex-A 性能、功耗和面积设计范围的基础上进行调整,针对客户需 求打造定制化处理器 IP,Cortex-X 被广泛使用在三星、高通、谷歌和联发科等 大型客户的高端智能手机设计中。2023 年 5 月推出的 Cortex-X4 是 Arm 迄今为 止性能最高的处理器核心。 GPU 双系列并行发力,覆盖大多数端侧应用场景。图形处理 GPU 方面,Arm 具 有两大 GPU IP:Mali 系列和 Immortalis 系列。Mali 系列提供高性能图形处理 能力以及灵活的配置选项,适用于移动设备、物联网设备和嵌入式系统等多种应 用场景,已搭载到主流手机芯片如三星 Exynos、联发科天玑、海思麒麟中。 Immortalis 系列则是 Arm 专为旗舰智能手机推出的高性能 GPU 系列,优化了 机器学习能力和节能技术,强调手机顶尖的游戏效果及图形体验。2022 年 6 月 推出的 Immortalis-G715 是第一款在安卓移动设备上支持硬件光追功能的 GPU,联发科天玑 9200 搭载了此款处理器,拥有 11 个图形计算核心,性能较 上一代提升 32%,功耗降低 41%,GPU 能效接近苹果 A16 水平。
顺应云计算及 AI 发展趋势,Arm 发展服务器和 NPU 产品线。由于高性能和软 件生态,服务器 CPU 市场长期由英特尔和 AMD 等 x86 CPU 供应商主导,Arm 市占率较低。为加大渗透服务器市场,Arm 推出了针对基础设施终端市场的 Neoverse 系列解决方案。该系列 IP 由追求极致性能的 V 系列、注重能耗均衡 的 N 系列以及专门为吞吐量需求设计的 E 系列组成,适用于高扩展性的云端至 边缘基础设施。以 Amazon Graviton2 搭载的 Neoverse-N1 为例,相较 Cortex-A72,Neoverse-N1 在数据中心负载下有 2 倍的矢量性能表现以及 5 倍 的机器学习向量性能提升。Neoverse 系列对比 x86 架构产品具备成本和能耗优 势,预计 Arm 在服务器领域的市占率将呈现逐步上升趋势。Arm 还注意到 AI 浪潮下机器学习能力向边缘端迁移的趋势,适时推出用于加速神经网络推理过程 的 Ethos NPU 系列 IP,已推出三个产品,其中 Ethos-U55 及 Ethos-U65 专为 面积受限的嵌入式及物联网设备打造,Ethos-N78 则面向多个市场,可以满足手 机、个人电脑、AR/VR、汽车 ADAS 系统等多应用场景的机器学习需求。 Arm 配备系统 IP、安全 IP 和物理 IP,确保芯片高效设计和制造。1)系统 IP 方 面,Arm 制定了名为 AMBA 的标准化总线架构规范,定义了在 SoC 中各个 IP 模块之间的通信接口和交互方式,并配套提供经过硅验证的互连、系统控制器、 调试和跟踪等系统 IP,搭配 Cortex 系列或 Mali 系列处理器使用,可在优化 IP 核性能的同时简化芯片设计过程。2)安全 IP 方面,Arm 推出 TrustZone 安全 方案,基于 CryptoCell 和 Cryptoisland 两大安全 IP 为 Cortex-A 和 Cortex-M 系列产品提供支持,通过专用的安全指令集以及高度隔离的安全域,保护敏感数 据和外设免遭攻击。3)物理 IP 方面,Arm 通过与 EDA 供应商及代工厂(三星、台积电和联华电子等)密切合作,优化其在 250nm 至 3nm 工艺节点上的技术, 确保其处理器 IP 核的客户在不同制程工艺下均以最佳实践路径进行晶圆制造。
1.5 收费模式:按 IP 层级进行授权收费,版税收入贡献 主要营收
Arm 根据客户类型、授权权限、产品灵活度等维度,分成四种收费模式。分别 为架构许可协议(ALA)、技术许可协议(TLA)、Arm Flexible Access(AFA) 和 Arm Total Access(ATA): 1)传统收费模式——TLA 与 ALA:Arm 早期主要通过 TLA 模式向客户进行 IP 授权,客户需要支付被采用的 IP 核产品对应的授权费。而对于部分希望针对其 特殊需求而定制的大型客户,Arm 通过 ALA 授权允许其基于 ARM 指令集架构自 行设计处理器 IP 核。根据 Arm 2015 年披露的数据,共有 Applied Micro、博通、 凯为、苹果、华为、英伟达、AMD 和三星八家公司获得了 64 位 ALA 授权。 2)订阅制收费模式——AFA 与 ATA:2019 年 Arm 推出 AFA 计划,客户只需缴 纳一定数额的年费即可访问 AFA 组合中的 80 多种产品,直到客户选定 IP 产品 并完成芯片设计后,再支付具体 IP 授权费。2021 年,Arm 在 AFA 计划的基础 上针对大型客户推出 ATA 计划,允许大客户根据自身情况任意选取产品组合范 围,支付年费后即可随意访问并使用 IP 核产品,无需额外缴纳授权费。 订阅制 AFA & ATA 计划灵活度更高,未来收费模式将由传统向订阅制转变。先 设计后付款的机制显著降低了客户的风险成本,进而吸引更多潜在客户选择 Arm 产品进行开发和应用。同时,ATA 将一次性授权费转化为年费交付的模式也使 Arm 的收入更加平滑。在亚马逊 AWS、英飞凌科技、微软等大型公司陆续加入 ATA 计划的背景下,我们预计订阅制模式对应的收入贡献将继续增加。
Arm 营业收入被拆分成授权和版税两部分。Arm 设置了四类收费模式,但公司 营收只分成授权收入和版税收入两项,其中授权收入在 IP 核被客户采用时一次 性收取(ATA 将授权费分摊到年费中),版税收入则是在芯片出货后,从每一笔 芯片销售中按一定比例进行抽成。其中授权收入和版税收入根据合同具体情况有 不同的金额/费率范围:
授权收入根据技术先进程度、合同期限和使用范围等分为七个级别。最底层的 Academic/Research 和 Design Start 仅用于研究,不可商用。Multi/Single Use 允许客户在一个或多个芯片产品中使用单个 IP 核,如果客户希望将单个 IP 核应 用于更多的项目,就需要升级成不对使用范围设限的 Term 许可。Perpetual 在 IP 核的使用范围与 Term 许可类似,但取消了授权时长限制。Subscription 提 供 Arm 全 IP 产品组合的授权。Arm 的最高级别授权是 Architecture,客户可获 得架构规格和兼容性测试套件并自行开发 ARM 架构 IP 核。每个许可级别都有其 特点和适用范围,客户可根据具体预算、设计能力和需求进行选择。 授权权限的级别越高,Arm 收取的授权费也越高。通过分析 Arm 官方授权层级 表,可以看出 Arm 针对授权年限越长、使用范围越大、IP 核产品组合越多的授 权合同,会收取更高的授权费。我们判断,由于 ALA 授权的产品是指令集架构, 灵活度高且赋予客户更大定制修改权限,传统收费模式中 ALA 的授权会高于 TLA;对于订阅制收费模式,由于计划涵盖的 IP 核更多且需要分摊一次性授权 费,ATA 的年费会高于 AFA 年费,因此 ATA 更适合产品线多元、芯片出货量高 的成熟厂商,而 AFA 则为处于研发和探索阶段的初创公司提供了低风险选项。 Arm 版税收入主要受版税费率的影响,而版税费率与 IP 核技术先进程度以及交 付类型相关。1)架构迭代推动新系列产品费率增长。基于 v7 及之前架构的 IP 核版税费率在 1%左右,而基于 Arm v8 架构的 IP 核版税费率可提升至 2%及以 上;根据 Arm 官方,基于 v9 架构 IP 核的版税费率为 v8 架构的两倍,截至 FY24Q3,基于 v9 架构的版税收入已贡献总版税收入的 15%,仍有提升空间。2) 交付类型也影响版税费率,系产品完善程度不同对应的 Arm 预研发成本不同。 指令集架构产品完备程度低,给予客户的定制空间更大,因此对应的版税率相较 经过预先设计和验证的 IP 软核产品更低;同时 IP 软核只提供“设计图纸”,相 较已完成结构设计和物理验证的 IP 硬核费率更低。当前,针对 Arm 的多元化产 品线,Arm 的平均版税费率在 1~2%的区间内。
版税收入贡献 Arm 的主要营收。Arm 在招股说明书中披露,FY21-FY23 版税收 入分别占总营收的 65%/58%/63%,FY24Q3 版税收入和授权收入分别占比 57% 和 43%,版税为公司主要收入来源。版税收入一定程度上依赖半导体发展周期, 芯片 ASP 与芯片出货量变动均会引发 Arm 版税收入变化,从而影响公司业绩。 然而 Arm 中国不同于 Arm 整体收入结构,在 FY23 出现授权及其他收入大于版 税收入的情况,FY23 期间,中国地区授权及其他收入占比 16%,版税收入占比8%,这可能是中国政策鼓励芯片设计初创公司发展,助推新签约许可客户数增 加所致。
1.6 客户:客户集中度高,长约大客保障业绩稳定
收入高度集中,Arm 寻求通过 ATA 模式加强大客户合作。Arm 下游客户包括芯 片设计厂商、晶圆代工厂商和 IDM 等,且收入高度集中于几家头部的芯片设计 大厂客户。FY2023,Arm 的前 3 大客户贡献约 44%收入,其中第一大客户是 Arm 中国,占比 24%。同时,更具灵活性的 ATA 模式的推出也帮助 Arm 进一 步巩固与更多大型客户的合作,如亚马逊 AWS、英飞凌、微软、恩智浦半导体 等大厂均与 Arm 达成了 ATA 协议。
英伟达、苹果长约稳定收入预期,订阅制模式提供持续营收来源。由于授权业务 模式较为复杂,Arm 并未披露其与头部客户的更多合同细节,但随着英伟达和 苹果分别与 Arm 签署了长达 20 年新协议,可推测 Arm 与部分头部客户签订较 长合约,这将对 Arm 业绩稳定性增加保障。根据 FY24Q3 财报,ATA 和 AFA 在 FY24Q3 均有续约,订阅制模式产生的持续年费收入将使 Arm 营收增长变得更 为平滑和可预见性。 强大技术实力成为吸引客户的主要动力,华为已成为 ARM V9 版本授权客户。华 为据悉已获得 ARM V9 架构永久授权,进一步说明 ARM 架构相较 RISC-V 和国产 自研仍具技术领先优势。我们看好 Arm 凭借其架构+指令集持续迭代和较为完善 的生态系统,吸引以 CPU 为主的客户积极同 Arm 签订授权协议。
2、 IP 行业:下游芯片需求增长,半导体行 业趋势赋予 Arm 长期增长潜力
IP 行业规模预计持续增长,Arm 作为龙头有望享受增长红利。IP 核行业近年来 增长迅速,2022 年市场总规模达到 66.77 亿美元,同比增长 20.2%,IP 核行业有望随半导体行业发展维持增长动力。考虑到 Arm 是 IP 核行业的绝对龙头,我 们看好它将更有可能享受 IP 核行业发展红利,带动其业绩高增。 我们判断 Arm 业绩具备高增长性。Arm 将受益于半导体行业发展趋势,业绩有 望受①下游芯片市场规模增长、②Arm 市占率提升和③Arm 收取版税增长等三 个增长引擎驱动。我们具体对下游芯片市场进行测算,将以上三个增长因素进行 定量分析,判断得到 Arm 的终端产品、基础设施和汽车市场对应的版税收入同 比增长强劲。
2.1 AI 算力+巨头自研芯片+芯片需求提升+Chiplet,赋 予 Arm 长期增长动力
2.1.1 AI 算力浪潮推动授权和版税业务进一步增长,CPU 结合 GPU 在未来大有可为
在下游周期复苏、v9 架构迭代之外,强劲 AI 需求为 Arm 带来增长新动力:
1)短期:AI 帮助授权业务获得更多新签 IP 授权订单。FY24Q3 授权业务营收 3.54 亿美元,同比增长 18%,系 AI 趋势驱动客户加大技术投入,进而签订 更多先进 CPU 和 AI 加速类产品(如 NPU)的 IP 授权。我们预计 AI 对授权业 务的助力有望至少持续到 FY24Q4。
2)中长期:英伟达 GH200 和 GB200 超级芯片逐步出货,Grace CPU 帮助 ARM 架构向 AI 算力领域渗透。CPU+GPU 超级芯片是专为高性能计算和 AI 打造 的异构加速平台,将 GPU 的高性能与 Grace CPU 的多功能性结合在一起, 使其在 AI 任务中具备更高性能和生产力。英伟达于 23 年 8 月发布 GH200 超级芯片,由基于 Arm 的 Grace CPU 和英伟达 H200 GPU 共同组成。24 年 3 月,英伟达发布 GB200 超级芯片,单颗 GB200 由 1 颗基于 Arm 的 Grace CPU 和 2 颗英伟达 B200 GPU 共同组成,考虑到未来 AI 训练和推理需求持 续强劲,驱动 GH200 和 GB200 出货量持续增长,进一步推动 ARM 架构芯 片在大规模 AI 和高性能计算的渗透,Arm 版税收入将受益于 AI 算力浪潮。
3)长期:一方面,版税业务方面,AI 浪潮驱动下,版税费率增长、芯片设计需 求提升、市场份额提升等趋势进一步得到强化。①版税费率:客户努力提升 各类设备的 AI 计算能力,有望提高单个设备的 IP 数量和 IP 先进程度,助力 Arm 收取更高版税率;②芯片需求:AI 浪潮提振芯片数量和单芯片所需的 IP 数;③市场份额:ARM 架构在数据中心场景下将实现更优能效比并满足 电力限制,Arm 同微软、英伟达和亚马逊等公司的合作帮助其扩大市场份额, Arm 的 Neoverse 等 IP 核受到具有 AI 芯片设计需求的客户欢迎。 另一方面,Arm 可能同 GPU 公司构建 CPU+GPU 产品矩阵,合力打造 AI 芯片巨头。Arm 大股东软银集团的创始人孙正义,正在寻求高达 1000 亿 美元的资金来资助一家芯片合资企业,其能够与 Arm 的 CPU 芯片设计形成 互补,以与英伟达竞争并供应 AI 算力,此项目代号为“Izanagi”。若软银 在 AI 算力的千亿美元布局落地,将进一步提升 Arm 在 AI 算力中的参与作用, 帮助 Arm 收获更多 AI 算力的发展红利。
2.1.2 科技巨头积极自研芯片,帮助 Arm 在数据中心领域的市占率 提升
苹果自研 A 系列和 M 系列芯片取得巨大成功,为业界树立自研标杆。面对安卓 厂商围剿,苹果需要持续迭代出比竞品更强的性能并摆脱对三星芯片的依赖,A 系列自研芯片应运而生。2010 年苹果推出第一款内部设计的 SoC——A4 芯片, 此处理器搭载Arm的IP核Cortex-A8。2012年,A6芯片第一次搭载基于ARMv7s 指令集自主研发的“Swift”处理器核心,其性能介于 Cortex-A9 与 Cortex-A5 之间。在此之后,苹果 A 系列芯片均采用自研处理器 IP 核心,苹果正式进入芯 片自研阶段。借由 A 系列的自研经验,苹果在 2020 年终止同英特尔在 PC 处理 器领域长达 14 年的合作,推出首款 Mac 系列 ARM 架构芯片 M1,在性能上一 举超越 MacBook Pro 搭载的 i9 处理器。苹果取得的巨大成功为业界树立了自研 芯片的标杆,也激励更多厂商开始采用 ARM 架构自主研发芯片。
亚马逊 Graviton 系列开启云厂商服务器芯片自研道路。云计算大趋势下,计算 应用场景的复杂度倒逼芯片处理性能快速提升,以亚马逊为首的云厂商开始选择 自研基于 ARM 架构的服务器芯片以满足高算力和低成本的双重需求。2021 年亚 马逊推出 Graviton3,采用 Arm Neoverse-V1 内核,在浮点性能和机器学习性 能方面较上一代都有较大提升。高性能之外,ARM 架构的低成本、低功耗和高 功效也帮助云厂商可以推出定价更低的服务,有力降低上云成本。作为拥有近 30%市场份额的云服务领导者,亚马逊 AWS 依托 ARM 框架自研所取得的成功 也开启了云厂商自研 ARM 架构服务器芯片的趋势。Graviton 系列之后,更多云 厂商加入自研芯片的行列,这将帮助 Arm 在云计算领域提升市占率。
Arm Neoverse 平台的推出为各大云厂商在服务器芯片方面提供了更多元化的 选择。在苹果、亚马逊和英伟达等成功范例的引领下,ARM 架构服务器芯片的低廉价格与优异能效表现将推动更多云厂商拥抱芯片自研。Arm 的 Neoverse IP 核分成 V、N 和 E 核三种核心,其中 V 系列追求极致性能、N 系列注重能耗均衡、 E 系列专为吞吐量需求设计,其中 V 系列因性能强劲,在云厂商的自研 CPU 芯 片中得到广泛采用。Arm 公布 Neoverse 发展路线图,Neoverse V3 待发布。根 据 Arm 官方公布的 Neoverse 发展路线图,CSS V3、CSS N3 和 E3 均在研发过 程中,后续发布将进一步提升 Arm 在数据中心 CPU IP 上的技术竞争力。
云厂商加大自研造芯力度,多款新出的数据中心 CPU 采用 Neoverse V2 IP。数 据中心 CPU 的实际性能要综合考虑应用场景的工作类型,峰值性能和能效表现 均为重要考虑因素。基于 Arm 架构的芯片一般都能达到高能源效率,因此近期 多家云厂商发布基于 Arm 的自研数据中心 CPU 芯片。2023 年底,亚马逊和微 软相继发布了采用 Neoverse V2 的亚马逊 Graviton 4 和采用 Neoverse N2 的微 软 Cobalt 100;2024 年 4 月,谷歌在 Google Cloud Next 24 上宣布了采用 Neoverse V2 的自研数据中心 CPU Axion。相较 x86 处理器,Axion 的性能高出 50%,能效高出 60%,将支持谷歌的搜索引擎和人工智能等一系列任务。 我们认为科技巨头自研芯片趋势进一步加速,将帮助 Arm 提升在数据中心等基 础设施领域的市占率。
2.1.3 半导体市场容量扩大和芯片设计难度的提升,驱动 IP 核市场 需求增长
在集成电路产量提升、电子下游应用拓展和芯片性能增强的趋势下,IP 核对应 的下游芯片市场规模扩大:
1)IP 核需求伴随总芯片出货量增长。据 IC Insight 数据,2021 年全球芯片出货 量约 3918 亿颗,2022 年芯片出货量持续走高并首次突破 4000 亿颗达到 4277 亿颗,实现 9.2%的同比增速。芯片出货量爬升带来市场规模的高速增长,根据 世界半导体贸易统计组织数据,2022 年全球半导体市场规模为 5741 亿美元; 而麦肯锡预计全球半导体市场将在 2030 年达到 10650 亿美元,2022~2030 年均复合增长率为 8.03%。市场容量持续扩张下,半导体厂商对芯片设计相关的 IP 核需求将持续增长。
2)下游应用拓展带动 IP 核品类和功能的丰富。在数字化和智能化趋势下出现如 数据中心、物联网、自动驾驶等新的应用领域,带来对新的芯片品类和功能的需 求,进而带来对新 IP 核的需求。例如自动驾驶需要完成从道路信息采集到汽车 驾驶控制的瞬时处理和实时反馈,对中央处理器的算力要求极高,而高性能的 CPU IP 核能提供高精度浮点数串行计算能力,协助自动驾驶系统完成复杂的逻 辑运算和决策控制。
3)芯片设计复杂度提升带动单芯片集成 IP 数的增长。根据 IBS 数据显示,以 28nm 工艺节点为例,单颗芯片中可集成的 IP 核数量为 87 个。当工艺节点演进 至 7nm 时,单颗芯片可集成的 IP 数量达到 178 个。受益于先进制程持续迭代, 单颗芯片的 IP 核技术含量不断提高,单颗芯片抽成的版税收入有增长动力,有 望拉动 IP 授权厂商收入增长。 应用 IP 核降低芯片设计成本及风险,加快产品上市。随着工艺制程节点缩小, 先进制程芯片的设计成本呈指数上升。根据 IBS 数据,2nm 芯片的 IC 设计成本 约为 7.25 亿美元,相比 7nm 芯片的 2.49 亿美元大约增长了 2 倍。同时,在高 复杂度工艺下,芯片研发的失败风险也大幅上升。为了设计 2nm 芯片,IBS 估 计软件开发、验证和 IP 鉴定等步骤占总成本的 71%。出于降低成本和风险、加 速产品上市的考量,芯片设计公司开始更多地使用成熟可靠的 IP 方案。IP 核通 过可复用的技术模式实现价值共享,使半导体产业上下游都可以专注于自身优势 价值的持续创新,从而推动行业整体效益提升。
2.1.4 Chiplet 趋势为 IP 核厂商带来新业务模式和增长点
Chiplet 实现 IP 核芯片化,助推后摩尔时代算力增长。Chiplet 技术将复杂的 SoC 芯片按照不同计算或功能单元分解,分别采用最适合的半导体工艺制造,再通过 先进封装技术彼此互联,最终形成系统级芯片组,以实现新形式的 IP 复用。在 摩尔定律日趋放缓的背景下,Chiplet 打破了掩模限制导致的芯片性能瓶颈,迎 合了高算力和高性能的芯片应用场景需求。凭借大幅提高芯片良率并降低设计和 制造成本的优势,Chiplet 未来也将在 AI 大模型和边缘端获得更多落地应用。 Arm 可为 Chiplet 输出 IP 硬核设计,预计提升单芯片 IP 价值量。依托 Chiplet 技术,芯片设计公司可以采购不同功能的 IP 核并结合自研模块进行集成,从而 灵活平衡计算性能与成本,实现功能模块的最优配置。Chiplet 技术的发展同时 提供了新的产品形式和广阔的潜在市场,具有高端芯片设计能力的 IP 核供应商将有机会转变为 Chiplet 供应商。同时,由于 IP 硬核的技术含量更高,售出每 一个 Chiplet IP 时 Arm 可获得更多版税收入,IP 从软核向硬核转变所带来的大 幅价值提升预计为 Arm 带来新业绩增长点。
2.2 下游芯片需求分析:手机出现复苏迹象,看好 PC 和 服务器市占率提升,汽车远景广阔
Arm 作为领先的 IP 核授权厂商,其盈利模式主要依赖芯片出货所产生的版税收 入。版税收入受到半导体周期的影响较为显著,因此各下游应用领域的需求情况 对评估 Arm 的业务增长十分重要。针对下游应用市场 Arm 划分了终端产品、基 础设施、汽车和物联网四大事业部。 Arm 版税收入的增长因素可以拆分为三个方面:①下游芯片市场规模的增长, 这其中还可进一步拆分成设备出货量的增长和对应芯片 ASP 的增长;②Arm 在 下游芯片市场市占率的提升;③Arm 向每个下游芯片市场收取的平均版税费率, 这主要取决于 IP 核迭代需求和芯片复杂度等。
量化分析各下游芯片领域的市场规模、市占率和版税率,我们认为 Arm 在终端 产品和基础设施领域的版税收入在未来三年内有较高增长性,汽车版税收入的长 期增长空间可观。
2.2.1 终端产品:手机 IP 核版税有望提升,AI PC 助力 Arm 同 x86 抢夺 PC 市占率
1)移动终端市场:看好 Arm 收取的 IP 核价值量随芯片 ASP 和版税率提升
移动终端市场包括移动处理器及调制解调器、蓝牙、NFC 等其他移动芯片市场。 Arm 的手机市占率基本饱和,未来通过手机出货量缓慢复苏、芯片 ASP 提升及 版税率增长带动收入增长。Arm 在移动处理器市场的成熟生态和技术优势使其 市场份额多年保持在 99%以上。虽然市占率难以继续提升,但 Arm 认为移动处 理器市场规模将以 6.4%的复合年增长率从 2022 年的 299 亿美元增长至 2025年的 360 亿美元,而据 EE Times Asia 的测算,智能手机芯片市场(包括移动处 理器及其他移动芯片)将在 2026 年达到接近 600 亿美元的规模,我们认为在手 机出货量复苏和处理器 ASP 提升趋势带动下,Arm 对应的移动终端市场需求将 增长。 V9 架构升级和 TCS 解决方案的推出为手机处理器对应的版税率带来提升空间。 Arm v9 架构相较上一代 v8 架构有较大的性能提升,同时 TCS 完善平台通过生 态整合帮助客户大幅缩短产品上市时间。随着技术迭代和更多整体解决方案的推 出,Arm 有望在其最大的下游市场中率先实现基于新一代架构的版税费率提升, 进而带动手机处理器的版税收入。 其他移动芯片市场规模预计保持稳定,Arm v7 架构芯片的低定价难以带来版税 增长。Arm 预计其他移动芯片市场规模在 2022 年到 2025 年保持平稳,约为 176 亿美元。由于整体设计难度较低,其他移动芯片的平均价值较低,我们认为该市 场需求主要依靠手机出货量拉动,未来手机出货量虽然存在缓慢复苏趋势,但整 体由于手机设备已经成熟、未来增长空间不大。考虑到调制解调器、触摸控制器 以及其他更简单的芯片仍采用 Armv7 架构,对应的版税率偏低且暂无提升动力, 我们认为该部分市场很难带来显著版税收入提升。
2)消费电子产品市场:AI PC 为 Arm 带来提升 PC 市占率和版税费率的机遇
消费电子产品市场预计中个位数增长,XR 与可穿戴设备具有长期增长潜力。消 费电子市场覆盖数字电视、平板电脑、笔记本电脑、XR 耳机和可穿戴设备等方 面。2022 年 Arm 在消费电子市场的市占率约为 32.3%,在能效与面积方面的优 势使 Arm Cortex-A 系列 CPU 及 Mali GPU 等 Arm IP 核在消费电子产品中得到 了广泛应用。Arm 预计消费电子市场规模将从 2022 年约 469 亿美元增长至 2025 年的约 532 亿美元,复合年增长率为 4.3%。设备细分市场方面,PC 及平板电 脑在 2023 年后的出货量增速偏低,但 XR 和可穿戴设备的市场规模由于受技术 迭代和渗透率提升驱动,长期具备想象空间。
AI PC 等 AI+终端有望成为 24 年消费电子发展主线,帮助 Arm 在 PC 端的市占 率提升。在 AIGC 科技浪潮下,用户端对 AI 应用需求的不断扩大促使大模型由 云端向边缘侧迁移,以联想为代表的各大厂商开始推出 AI PC 系列产品,并将自 2024 年起陆续落地。由于 ARM 架构可以低功耗实现高性能,ARM 架构的 PC 处理器在 AI 终端中的优异表现受到了芯片及设备厂商的青睐。除了已经发布的 高通骁龙 X Elite,据产业链消息,英伟达与 AMD 也计划研发 ARM 架构的 PC 芯片。我们认为 Arm 有望凭借 AI PC 趋势在未来的 PC 市场中进一步提升占有 率。
2.2.2 基础设施:行业稳健增长,Neoverse 及巨头自研芯片趋势帮 助 ARM 向云计算领域进一步渗透
基础设施市场规模稳健提升,云计算贡献主要增长动力。在基础设施领域,Arm 瞄准三大竞争市场:云计算、网络设备和其他基础设施。其中云计算市场包括服 务器芯片、DPU 和 SmartNIC 等产品;网络设备涉及基站设备和路由器等;其 他基础设施则由各种技术组件和系统组成。根据 Arm 预计,云计算市场规模将 从 2022 年的 179 亿美元增长至 2025 年的 284 亿美元,复合年增长率 16.6%, 贡献了基础设施市场主要增长动力。
云厂商自研芯片帮助 Arm 加速向云计算领域渗透。云计算市场历来由 x86 处理 器主导,ARM 架构长期只占据较低的份额。但自 AWS 2018 年第一代 Graviton 发布后,服务器芯片在云厂商自研趋势下出现向 ARM 架构转型的趋势。2022 年 Arm 的云计算市场占有率约为 10.1%,考虑到亚马逊、英伟达和微软都已经 推出基于 ARM 架构的服务器 CPU,随着未来自研 CPU 不断量产出货、取代外 采芯片,我们认为云厂商自研芯片占比会不断提升,Arm 与云厂商的合作将不 断提升 Arm 在云计算市场的市占率。但是 AI 趋势同时会驱动智算中心 AIDC 在 数据中心的占比提升,GPU 对于云计算的重要性提升,可能会挤占云厂商对 CPU 服务器的投入,这可能对 Arm 不利。但我们判断,AI 工作负载也需要通用计算 协助,随着英伟达 GH200 和 GB200 超级芯片的量产,AI 对 Arm 对应的 CPU 服务器市场的增长仍有驱动作用。 Neoverse 整体解决方案帮助 Arm 与客户共同增长。Arm 近年来在服务器方面 的大力投入是推动 ARM 架构在云计算市场份额快速增长的主要内部因素。 Neoverse 三大产品线分别面向不同的应用场景,云厂商可根据成本预算和业务 需求自由选择。配套的计算子系统(CSS)允许客户基于 Neoverse 系列进行定 制设计,并大幅缩短产品上市时间。我们预计 CSS 的推出将推动更高的版税率, 并配合 ARM 架构在云计算领域的进一步渗透为公司带来更多版税收入增长。
2.2.3 汽车:智能化为 Arm 版税收入带来长期想象空间
近两年汽车芯片市场增速渐缓,但智能化和电动化趋势使其具备长期增长潜力。 Arm 涉及的汽车半导体产品主要包括 IVI、ADAS、发动机管理以及车身和底盘控 制的芯片。根据 Arm 测算,汽车领域 TAM 将从 2022 年的 188 亿美元增长至 2025 年的约 291 亿美元,复合年增长率 15.7%。然而近期部分汽车半导体产品 面临降价,且汽车厂商价格战也进一步将价格压力传导给上游汽车芯片厂商,我 们认为 FY24 的汽车领域 TAM 增速可能低于其预期,但考虑到汽车领域在向电 气化、智能化方向发展的过程中催生了对车载计算能力的大量需求,因此我们认 为汽车半导体市场具备长期增长动力。 布局 IVI 及 ADAS 领域,汽车智能化为 Arm 带来更多增长机会。2022 年 Arm 在 汽车市场的市占率约为 40.8%,但在 IVI 和 ADAS 两大市场分别占据 85%和 55% 的份额,技术优势突出。ADAS 方面,虽然辅助驾驶领域龙头 Mobileye 开始选择基于 RISC-V 内核搭建混合架构,但英伟达和特斯拉等厂商仍然依赖于 Arm CPU 进行最新 ADAS 解决方案的开发,预计 Arm 市占率仍将增长。同时,ADAS 的普及有望继续推升汽车芯片的 ASP 和 Arm 收取的版税率,拉动 Arm 在汽车 市场的版税收入增长。
2.2.4 物联网:物联网版税收入的发展潜力仍待观察
物联网版税收入的发展潜力仍待观察。物联网及嵌入式应用市场涉及恒温器、无 人机、传感器、机器人等多种设备。Arm 预计工业物联网和嵌入式芯片市场规 模将以 6.7%的复合年增长率从 2022 年的 415 亿美元增长至 2025 年的约 505 亿美元,2022 年市场份额为 64.5%。版税率方面,虽然物联网仍存在应用领域 拓展、技术逐步迭代等增长点,但考虑到物联网相关 IP 产品技术相对成熟,并 包含低版税率的 MCU 等控制单元,版税率提升趋势较其他下游领域较弱;市占 率方面,由于 Arm 当前 64.5%的市占率较高,市占率大幅提升的空间有限,我 们认为物联网事业部相较其他下游领域,版税收入的成长性偏弱,后续营收增速 的提升可密切关注物联网市场的复苏进度。
3、 公司分析:IP 先进性构筑技术壁垒,v9 架构对版税率的拉升作用将在未来三年体现
3.1 Arm 研发实力强大,生态构建完善,短期不惧 RISC-V 挑战
3.1.1 依赖强大专利护城河,新一代架构 v9 进一步迭代技术
1)Arm 拥有完善且强大的专利技术布局
高研发投入保证 IP 核技术领先。IP 核研发的技术难度较高,在确保自身设计具 备优秀性能的同时,还需要与芯片系统中的其他模块配合紧密。高通和三星等芯 片设计厂商都曾投入大量资源自研 IP 核,但最终产品的性能也难以超越 Arm 公 版架构。作为芯片设计的基底技术,Arm 保持高强度的研发投入保证其技术优 势。Arm 招股说明书显示,公司 FY23 的研发支出为 11.33 亿美元,占总收入的 比重达到 42.3%,高于大部分科技公司。
大量专利技术布局构建技术护城河。Arm 具备的专利数量非常可观,截至 FY23, 公司拥有或共同拥有已发布的专利数量约为 6800 项。其中 Arm 的核心专利之 一可以显著减少 CPU 能耗并提高性能。Arm 凭借其完善的专利布局或使 RISC-V 开源架构陷入专利陷阱并阻碍其发展,确保 Arm 在市场竞争中取得领先地位。
2)ARM 架构能效比和性价比突出,积极由移动端向数据中心、物联网、汽车等 领域拓展
与 x86 架构相比,Arm 具有低能耗和高性价比优势。Arm 架构在硬件逻辑的设 计上相较复杂指令集架构更加简化。对比 x86 架构,Arm 架构的核心数量更多, 每瓦性能更好,能以更低的设计和制造成本提供均衡的能效表现。除了传统的移 动处理器市场,Arm 架构在数据中心市场中同样表现优异。由于支持多样化工 作负载和良好的成本效益,Arm 架构服务器能更好地满足现今微型数据中心的 需求。随着 Arm 陆续推出针对数据中心、物联网、汽车等领域的新一代服务器 产品,预计 Arm 未来将在更多下游市场与 x86 展开竞争。
与 RISC-V 架构相比,Arm 架构灵活的功效配置覆盖更多应用场景。Arm 架构与 RISC-V 架构都依赖于 RISC 指令集,功耗和成本均低于 x86 架构,但两者在技 术特点和应用场景上仍有一定的区别。RISC-V 架构对指令集进一步压缩,指令 集特点是小型、简单和高效,同时通过模块化设计实现较高的可拓展性。Arm 架构更注重功效,并根据具体应用场景设置特定的性能和功耗。综合来说, RISC-V 的模块化方法提供了定制的可能性,而 ARM 的专用内核则更注重目标性 能。RISC-V 强调简单和开源灵活,更适合物联网场景;ARM 凭借其专有技术和 完善的生态系统,可应用于移动端、嵌入式系统和数据中心等多种领域。
3)新一代 v9 架构针对 AI 性能和安全性进一步迭代
Arm v9 架构注重安全性与 AI 性能的增强,进一步拓展边缘应用场景。2021 年 Arm 发布了最新一代 Arm v9 架构,是近十年来 Arm 架构的首次指令集大版本 更新。Arm v9 架构的主要变化是引入了新的安全性和矢量处理技术、增强了机 器学习和数字信号处理功能并保持对 Arm v8 架构的兼容性。此次指令集更新中 Arm 将安全性升级置于首要位置,通过采用机密计算架构(CCA)实现对重要数 据的隔离保护。而针对市场对 AI 性能的需求,Arm 为 v9 架构开发了 SVE2 技术, 大幅提升了在 v9 架构 CPU 上运行 5G 系统、虚拟/增强现实以及 ML 工作负载的 处理能力。我们认为 Arm v9 架构的推出将推动 Arm 新一代产品在 AI 和重要数 据处理领域的渗透,有望提升 Arm 在 AI 时代下的市场认可度。
3.1.2 持续补齐软件短版,在物联网、基础设施领域持续构建生态
在生态方面,ARM 此前被人诟病的软件短板逐渐被补齐。目前所有的大型操作 系统,如 Linux、BSD、Windows 等都可支持 ARM 架构。同时 ARM 架构也支 持容器化技术(如 docker、VMware、KVM 和 Kubernetes 等虚拟化工具)的 运行和 CUDA 及 Java 等编程语言的配置和执行。 Arm 生态为物联网奠定信任根基。ARM 是目前承载智能物联网边缘算力的主要 架构,公司约 70%的出货量来自物联网和嵌入式应用。Arm 对物联网领域兼容 性和安全性的贡献是 Arm 生态取得成功的重要原因。物联网从根本上改变了嵌 入式计算对安全性的要求,Arm 在 2017 年主导创建的 PSA 框架为互联设备提 供了信任基础,从而推动了建立在 RoT(Root of Trust)上的物联网安全开发。 随着 Arm 物联网全面解决方案和基于 ARM 架构的可信固件陆续推出,Arm 在 以安全为宗旨的物联网设备中将得到更加广泛的认可和使用。
Neoverse 平台通过产品、场景、生态多元发力,积极拓展服务器市场。过去基 础设施领域长期被 x86 架构占据,为了进一步开拓数据中心市场,Arm 在 2018 年推出了面向服务器的 Neoverse 系列 IP,并凭借多样化的应用场景和完善的开 发者生态迅速获得了大量采用。针对 Neoverse 平台,Arm 积极与其云合作伙伴 开展云原生软件基础架构、框架和工作负载的优化,使所有终端用户都可以在 Arm 架构上构建新一代应用程序。除了大型企业,越来越多的创业公司也开始 基于 Arm 架构进行云服务领域的产品研发,Arm 软件生态系统的优势与 Neoverse 平台技术相结合,将使更多客户采用从云到边缘的定制解决方案。
3.1.3 面临 RISC-V 架构挑战,但风险近五年可控
RISC-V 架构逐渐在不同领域中得到采用。RISC-V 主要用在低功耗嵌入式系统和 物联网设备,但目前也逐步拓展至数据中心、汽车、工业控制等领域。高通在近 期宣布与谷歌合作设计基于 RISC-V 架构的可穿戴设备芯片,而 Meta 在 AI 芯片 方面也选择 RISC-V 架构进行自研开发。在自研芯片大趋势和公司业务发展的刺 激下,越来越多厂商开始试水 RISC-V 架构。 虽然 RISC-V 具备宽松的开放式免版税许可和更大的设计灵活性,但在技术性能 和生态配套上较 ARM 架构仍有一定差距,我们认为五年内 ARM 架构的领先地 位不会被撼动。 RISC-V 架构 IP 相较同期发布的 Arm Cortex 仍存技术差距。SiFive 于 2022 年 发布的 P670 是目前性能最高的 RISC-V 架构处理器核心。与 Arm Cortex-A78 相比,P670 拥有 2 倍的计算密度和近一半的面积,但单线程性能峰值落后约 5%。 虽然在整体性能上较为接近,但需要注意的是 Cortex-A78 于 2020 年发布,因 此 RISC-V 架构的处理器 IP 在研发能力上与 Arm 仍具有 2 年左右的差距。P670 更适用于可穿戴和物联网等场景,而 RISC-V 架构在其他领域的表现仍待观察。
生态配套方面的差距是 RISC-V 未能得到广泛推广的主要原因。Arm 的客户包含 高通、联发科、苹果等主要半导体厂商和科技巨头,拥有更广泛的硬件合作伙伴、 软件工具和开发套件,同时支持众多主流操作系统以及实时操作系统,生态体系 完善。为此,谷歌与英特尔等 13 家企业发起了 RISC-V 软件生态计划,旨在加 速 RISC-V 架构的软件生态建设和应用商业化进程。综合来看,虽然 RISC-V 架构在开源社区的努力下正处于高速发展阶段,但想要达到与 Arm 相匹配的软硬 件生态成熟度还需要较长的时间。
Arm 意欲效仿高通对 OEM 收取版税,或带来大幅收入增长。近年来 Chiplet 技 术的突破和苹果及云厂商自研芯片成功的案例,说明 Arm 的客户不仅可以覆盖 芯片设计厂商、IDM 和晶圆制造厂,也能触达垂直集成芯片开发的 OEM 厂商。 据产业链消息,Arm 希望对版税的收费模式进行大幅调整,计划按终端产品售 价抽成而非目前按终端产品对应的芯片 ASP 抽成,改革后的收费模式与高通类 似。根据 Strategy Analytic 测算,2022 年高通对每台终端设备平均收取 3.5 美 元的版税,约为 Arm 的 60 倍。如果 Arm 的改革方案能顺利推行,将会为公司 带来数十倍的收入增长,但目前该计划是非常乐观的远期愿景,具体推行进度和 市场态度仍不明朗。
3.2.4 高通诉讼案短期不会造成实质性损失,反而有望迫使高通为 Arm 带来更多收入贡献
高通的低版税率可能是 Nuvia 诉讼案的重要导火索。2022 年 8 月,Arm 正式起 诉高通和 Nuvia,认为 Nuvia 未能销毁基于已终止的 ALA 协议开发的技术,并 未经允许将其转让给高通。虽然 Arm 与其大客户高通的兵戈相向看似难以理解, 但当我们分析对比高通与 Nuvia 向 Arm 所支付的版税率后,就可以发现端倪。 据 Strategy Analytics 分析,考虑到高通芯片出货量大且高通作为 Arm 大客户 具备较强的谈判筹码,高通的 ALA 合同中应该获得了较为可观的费率优惠;相 比之下,Nuvia 在被收购前与 Arm 签署的 ALA 版税率应当会明显高于高通,因 此坚持让高通按照 Nuvia ALA 协议水平的版税费率向 Arm 支付 Nuvia 技术(包 括新一代 Oryon 芯片)将为 Arm 带来相当可观的收入增长。
胜诉并非主要目的,Arm 更希望通过和解提升高通新产品版税率。对于诉讼案 细节我们不在此做过多展开,但从 Arm 与高通在本案中的立场和诉求出发,可 以预见不同判决结果所带来的潜在影响:1)Arm 败诉,高通保有对 Nuvia IP 的使用权且仍按照高通 ALA 费率向 Arm 支付版税。由于 Nuvia 签署的 ALA 协 议在 2022 年终止,与该公司相关的营收减少应当已被纳入未来财务测算的考量 之中。这意味着败诉并不会为 Arm 带来直接的业务损失,但高通基于 Nuvia 技 术的自研 IP 核可能在长期对 Arm 的 IP 核业务形成一定的冲击。2)Arm 胜诉, 高通销毁含有 Nuvia 技术的相关产品并赔偿损失,此做法过于极端,双方均有 理由避免此结局。3)双方和解,我们认为相较销毁,Arm 会更倾向于与高通达 成和解,并要求高通按照 Nuvia 原 ALA 协议的费率为新系列产品支付版税。如 果未来高通坚持自研 IP 核,高 ALA 版税率将为 Arm 带来版税收入增长空间。 综合来看,最终判决无论是哪一种结果短期都不会对 Arm 造成实质性损失,后 续正式审判将于 2024 年 9 月 23 日开庭,该案的判决结果和双方的后续行动将 值得进一步跟踪。高通收购 Nuvia 可能会让高通加速由 Arm 公版 IP 转向自研 IP 核,导致 Arm 无法向 IP 核收费而只能收取指令集架构费用,长期来看将会损害 Arm 业绩。
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)
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