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ARM(英国ARM公司)

ARM是微处理器行业的一家知名企业,设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。技术具有性能高、成本低和能耗省的特点。适用于多种领域,比如嵌入控制、消费/教育类多媒体、DSP和移动式应用等。2016年7月27日,公司发不财报显示,ARM第二季度税前利润为1.301亿英镑(约合1.71亿美元),同比增长5%。2016年9月,ARM以240亿英镑的价格被软银收购。

半导体知识产权 (IP) 提供商,并因此在数字电子产品的开发中处于核心地位。ARM 公司的总部位于英国剑桥,它拥有 2000 多名员工,在全球设立了多个办事处,其中包括比利时、法国、印度、瑞典和美国的设计中心。

ARM公司是苹果、诺基亚、Acorn、VLSI、Technology等公司的合资企业。

ARM公司通过出售芯片技术授权,建立起新型的微处理器设计、生产和销售商业模式。ARM将其技术授权给世界上许多著名的半导体、软件和OEM厂商,每个厂商得到的都是一套独一无二的ARM相关技术及服务。利用这种合伙关系,ARM很快成为许多全球性RISC标准的缔造者。

总共有30家半导体公司与ARM签订了硬件技术使用许可协议,其中包括Intel、IBM、三星半导体、NEC、SONY、飞利浦和NI这样的大公司。至于软件系统的合伙人,则包括微软、SUN和MRI等一系列知名公司。

1991 年ARM 公司成立于英国剑桥,主要出售芯片设计技术的授权。采用ARM技术知识产权(IP核)的微处理器,即我们通常所说的ARM 微处理器,已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场,基于ARM 技术的微处理器应用约占据了32 位RISC 微处理器75 %以上的市场份额,ARM 技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。

20世纪90年代,ARM公司的业绩平平,处理器的出货量徘徊不前。由于资金短缺,ARM做出了一个意义深远的决定:自己不制造ARM芯片遍地开花,将封闭设计的Intel公司置于“人民战争”的汪洋大海。

进入21世纪之后,由于手机制造行业的快速发展,出货量呈现爆炸式增长,ARM处理器占领了全球手机市场。2006年,全球ARM芯片出货量为20亿片,2010年,ARM合作伙伴的出货量达到了60亿。

ARM 公司是专门从事基于RISC 技术芯片设计开发的公司,作为知识产权供应商,本身不直接从事芯片生产,靠转让设计许可由合作公司生产各具特色的芯片,世界各大半导体生产商从ARM公司购买其设计的ARM 微处理器核,根据各自不同的应用领域,加入适当的外围电路,从而形成自己的ARM 微处理器芯片进入市场。全世界有几十家大的半导体公司都使用ARM 公司的授权,因此既使得ARM 技术获得更多的第三方工具、制造、软件的支持,又使整个系统成本降低,使产品更容易进入市场被消费者所接受,更具有竞争力。

ARM商品模式的强大之处在于它在世界范围有超过100个的合作伙伴(Partners)。ARM 采用转让许可证制度,由合作伙伴生产芯片。

2007年底,ARM的雇员总数为1728人,持有专利700项(另有900项正在申请批准中),全球分支机构31家,合作伙伴200家,年收入2.6亿英镑。

2016年4月21日,英国芯片架构设计公司ARM公布了超预期的第一季度业绩,第一季度实现营收3.98亿美元,利润增长14%至1.98亿美元,双双超出市场预期。税前利润为1.301亿英镑(约合1.71亿美元),同比增长5%。半导体芯片。ARM向合作伙伴网络(包括世界领先的半导体公司和系统公司)授予 IP 许可证。这些合作伙伴可利用 ARM 的 IP 设计创造和生产片上系统设计,但需要向 ARM 支付原始 IP 的许可费用并为每块生产的芯片或晶片交纳版税。除了处理器 IP 外,ARM还提供了一系列工具、物理和系统 IP 来优化片上系统设计。

正因为 ARM 的 IP 多种多样以及支持基于 ARM 的解决方案的芯片和软件体系十分庞大,全球领先的原始设备制造商 (OEM) 都在广泛使用 ARM 技术,应用领域涉及手机、数字机顶盒以及汽车制动系统和网络路由器。当今,全球 95% 以上的手机以及超过四分之一的电子设备都在使用 ARM 技术。

ARM 公司本身并不靠自有的设计来制造或出售CPU,而是将处理器架构授权给有兴趣的厂家。ARM 提供了多样的授权条款,包括售价与散播性等项目。对于授权方来说,ARM 提供了ARM内核的整合硬件叙述,包含完整的软件开发工具编译器、debugger、SDK),以及针对内含ARM CPU硅芯片的销售权。对于无晶圆厂的授权方来说,其希望能将ARM 内核整合到他们自行研发的芯片设计中,通常就仅针对取得一份生产就绪的知识产权内核(IP Core)认证。对这些客户来说,ARM 会释出所选的ARM 核心的闸极电路图,连同抽象模拟模型和测试程式,以协助设计整合和验证。需求更多的客户,包括整合元件制造商(IDM)和晶圆厂家,就选择可合成的暂存器转移层级,如Verilog)形式来取得处理器的知识产权(IP)。借助可整合的RTL,客户就有能力能进行架构上的最佳化与加强。这个方式能让设计者完成额外的设计目标(如高震荡频率、低能量耗损、指令集延伸等)而不会受限于无法更动的电路图。虽然 ARM 并不授予受权方再次出售ARM 架构本身,但受权方可以任意地出售制品(如芯片元件、评估板、完整系统等)。商用晶圆厂是特殊例子,因为他们不仅授予能出售包含ARM 内核的硅晶成品,对其它客户来讲,他们通常也保留重制ARM 内核的权利。

就像大多数IP 出售方,ARM 依照使用价值来决定IP 的售价,在架构上而言,更低效能的ARM 内核比更高效能的内核拥有较低的授权费。以硅芯片实作而言,一颗可整合的内核要比一颗硬件宏(黑箱)内核要来得贵。更复杂的价位问题来讲,持有ARM 授权的商用晶圆厂(例如韩国三星和日本富士通)可以提供更低的授权价格给他们的晶圆厂客户。透过晶圆厂自有的设计技术,客户可以更低或是免费的ARM预付授权费来取得ARM 内核。

相较于不具备自有设计技术的专门半导体晶圆厂(如台积电和联电),富士通/三星对每片晶圆多收取了两至三倍的费用。对中少量的应用而言,具备设计部门的晶圆厂提供较低的整体价格(透过授权费用的补助)。对于量产而言,由于长期的成本缩减可借由更低的晶圆价格,减少ARM的NRE成本,使得专门的晶圆厂也成了一个更好的选择。

许多半导体公司持有ARM 授权:Atmel、Broadcom、Cirrus Logic、Freescale(于2004从摩托罗拉公司独立出来)、Qualcomm、富士通、英特尔(借由和Digital的控诉调停)、IBM,英飞凌科技任天堂,恩智浦半导体(于2006年从飞利浦独立出来)、OKI电气工业,三星电子,Sharp,STMicroelectronics,德州仪器和VLSI等许多这些公司均拥有各个不同形式的ARM授权。虽然ARM的授权项目由保密合约所涵盖,在智慧财产权工业,ARM是广为人知最昂贵的CPU内核之一。单一的客户产品包含一个基本的ARM 内核可能就需索取一次高达美金20万的授权费用。而若是牵涉到大量架构上修改,则费用就可能超过千万美元。

ARM(Asynchronous Response Mode:异步响应方式)也是一种非平衡数据链路操作方式,与NRM不同的是,ARM下的传输过程由从站启动。从站主动发送给主站的一个或一组帧中可包含有信息,也可以是仅以控制为目的而发的帧。在这种操作方式下,由从站来控制超时和重发。该方式对采用轮询方式的多站链路来说是必不可少的。

ARM 微处理器包括下面几个系列,以及其它厂商基于 ARM 体系结构的处理器,除了具有ARM 体系结构的共同特点以外,每一个系列的 ARM 微处理器都有各自的特点和应用领域。

  ARM7 系列

ARM9 系列

  ARM9E 系列

  ARM10E 系列

  SecurCore 系列

  Intel 的Xscale、StrongARM

  其中,ARM7、ARM9、ARM9E和ARM10为4个通用处理器系列,每一个系列提供一套相对独特的性能来满足不同应用领域的需求。 SecurCore 系列专门为安全要求较高的应用而设计。

哈佛结构

  支持 32 位 ARM 指令集和 16 位 Thumb 指令集。

  支持 32 位的高速 AMBA 总线接口。

  全性能的 MMU ,支持 Windows CE 、 Linux 、 Palm OS 等多种主流嵌入式操作系统

  MPU 支持实时操作系统

  支持数据 Cache 和指令 Cache ,具有更高的指令和数据处理能力。

  ARM9 系列微处理器主要应用于无线设备、仪器仪表、安全系统、机顶盒、高端打印机、数字, 照相机和数字摄像机等。

  ARM9 系列微处理器包含 ARM920T 、 ARM922T 和 ARM940T 三种类型,以适用于不同的应用场合

微控制器、 DSP 、 Java应用系统的解决方案,极大的减少了芯片的面积和系统的复杂程度。 ARM9E 系列微处理器提供了增强的 DSP 处理能力,很适合于那些需要同时使用 DSP 和微控制器的应用场合。

  ARM9E 系列微处理器的主要特点如下:

  支持 DSP 指令集,适合于需要高速数字信号处理的场合。

协处理器

  全性能的 MMU ,支持 Windows CE 、 Linux 、 Palm OS 等多种主流嵌入式操 作系统。

  MPU 支持实时操作系统。

  支持数据 Cache 和指令 Cache ,具有更高的指令和数据处理能力。

  主频最高可达 300MIPS 。

  ARM9E 系列微处理器主要应用于下一代无线设备、数字消费品、成像设备、工业控制、存储设备和网络设备等领域。

  ARM9E 系列微处理器包含 ARM926EJ-S 、 ARM946E-S 和 ARM966E-S 三种类型,以适用于不同的应用场合。

ARM9器件相比较,在同样的时钟频率下,性能提高了近 50 %,同时, ARM10E 系列微处理器采用了两种先进的节能方式,使其功耗极低。

  ARM10E 系列微处理器的主要特点如下:

  支持 DSP 指令集,适合于需要高速数字信号处理的场合。

  6 级整数流水线,指令执行效率更高。

  支持 32 位 ARM 指令集和 16 位 Thumb 指令集。

  支持 32 位的高速 AMBA 总线接口。

  支持 VFP10 浮点处理协处理器。

  全性能的 MMU ,支持 Windows CE 、 Linux 、 Palm OS 等多种主流嵌入式操作系统。 </p>

  支持数据 Cache 和指令 Cache ,具有更高的指令和数据处理能力

  主频最高可达 400MIPS 。

  内嵌并行读 / 写操作部件。

  ARM10E 系列微处理器主要应用于下一代无线设备、数字消费品、成像设备、工业控制、通信和信息系统等领域。

  ARM10E 系列微处理器包含 ARM1020E 、 ARM1022E 和 ARM1026EJ-S 三种类型,以适用于不同的应用场合。

电子银行业务、网络和认证系统等领域。

  SecurCore 系列微处理器包含 SecurCore SC100 、 SecurCore SC110 、 SecurCore SC200 和 SecurCore SC210 四种类型,以适用于不同的应用场合。

电源效率,采用在软件上兼容 ARMv4 体系结构、同时采用具有 Intel 技术优点的体系结构。

  Intel StrongARM 处理器是便携式通讯产品和消费类电子产品的理想选择,已成功应用于多家公司的掌上电脑系列产品。

个人数字助理和网络产品等场合。

  Xscale 处理器是 Intel 主要推广的一款 ARM 微处理器。

ARM公司中国总部设立在上海,执行中国地区所有的产品业务和售后支持。其中在深圳设有办事处,专门处理ARM相关技术问题。ARM在中国主要从事ARM IP内核方面的工作,对于 ARM软件工具,包括DS-5,RVDS,MDK-ARM等则不直接进行销售,由其中国区代理商作为渠道分销商,负责销售开发工具和客户服务。

北京时间2016年7月18日,日本软银已经同意以234亿英镑(约合310亿美元)的价格收购英国芯片设计公司ARM。软银认为,凭借这笔收购,ARM将让软银成为下一个潜力巨大的科技市场(即物联网)的领导者。

2016年9月,这笔交易已经完成,收购总价约为240亿英镑(约合310亿美元),而ARM股票将于9月6日从伦敦股票交易所退市。

2017年5月14日,ARM与厚安创新基金在北京签署合作备忘录,计划以深圳为总部,设立一家合资公司,由ARM提供芯片设计所需的知识产权、技术支持和培训,但由中方控股。


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