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深扒Arm招股书：移动时代的霸主，能否在AI时代延续神话？

华尔街见闻2023-09-13

手握架构霸权，却赚不了大钱，同时“AI成色”不足，Arm能撑起500亿美元的估值吗？Arm冲击纳斯达克，成为当下科技圈最受瞩目的话题之一。Arm将于9月14日在纳斯达克正式挂牌上市，高达500亿美元的估值，将使其成为今年全球最大规模的IPO，更有望成为继阿里、Facebook之后的美股史上第三大IPO。作为芯片设计领域的领导者，Arm几乎卡着全球科技巨头的“脖子”，Arm架构是世界范围内应用最广的...

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卡着全球科技巨头的脖子Arm是一家怎样的芯片公司？又是如何崛起并成长为行业霸主？从以下介绍可以了解Arm的行业地位和提供的产品，Arm是CPU行业领导者，这是无容置疑。ARM擅长设计、开发和授权高性能、低成本、节能的CPU产品及相关技术，架构优势使苹果、英伟达、谷歌等巨头都成为其客户。Arm的产品触角广泛，智能手机、平板电脑、导航系统以及甚至网络设备，几乎都采用了Arm架构的CPU，全球有大约70%的人口使用基于Arm的产品。市占率和出货量方面，截至2022年12月31日，Arm的CPU在全球智能手机市场的占有率超过了99%，累计出货量达到了2500亿。截至2023年3月31日的财年，基于Arm架构的芯片出货量超过了300亿。1、靠RISC路线崛起从历史来看，Arm的崛起，实质上在于押对了RISC（精简指令集）的路线。Arm成立于1990年，最初是Acorn、Apple和VLSI三家公司的合资企业。创立之初，ARM给定下的目标是“开发高性能、低功耗、易编程、可扩展的处理器”。三十年间，这个使命和市场定位始终未变，而高性能、低功耗其实走的就是RISC路线。CPU的基本架构分为两套：RISC（精简指令集）和CISC（复杂指令集）。二者的区别在于，CISC性能高、功耗也较高，RISC性能不及前者、但功耗低，代表者分别是英特尔和Arm。在PC时代，追求的是运算速度和性能，因而英特尔X86指令和架构几乎垄断了整个电脑芯片市场。而到了移动时代，更注重运算能力与功耗的平衡，采用低功耗、高性能的RISC的Arm快速崛起，Arm CPU也在智能手机革命中发挥了关键作用。2、“许可费+版税”两大路径创收进一步来看，Arm在产业链中处于特殊的地位，并拥有独特的商业模式。整个芯片产业链大致分为设计芯片、制造芯片、封装芯片，而设计芯片之前需要指令和架构，这就好比“设计草图”。简单理解，Arm研发出CPU“设计草图”，苹果、英伟达把“设计草图”买回去，根据需求完善调整设计出芯片，最后在找到台积电按照设计把芯片制造出来。没有“设计草图”，很难设计出芯片，而Arm在移动设备“设计蓝图”方面一家独大。Arm在招股书中指出，随着CPU设计的复杂性呈指数级增长，在过去十年中，还没有一家公司从零开始成功地设计出一款现代CPU。了解了Arm在产业链中的基石地位，其商业模式也就容易理解了。Arm通过卖“设计草图”（知识产权）来赚钱，主要包括两方面：（1）许可费（ license fees）：客户需要支付一笔费用来获得Arm产品（“设计草图”），进而开发基于Arm架构的处理器。（2）版税（royalties）：当基于Arm架构的产品被设计和生产后，客户需要根据每颗芯片售价按比例向Arm缴纳版税，其抽成一般是1%~2%。简而言之，Arm不仅卖“设计草图”，还从“设计草图”制造出的“成品”中抽税，而“成品”则能带来持续的收入流。事实上，“设计草图”也分不同的等级，能力强的芯片制造商需要简略的草图就可以设计出芯片，而能力差一点的制造商则需要更精确的草图，同时架构也会有新旧的区别，这对应不同的许可限制。传统上，大多数客户根据TLA的条款授权，Arm的产品。2019年和2021年，Arm分别推出了Arm Flexible Access和Arm Total Access协议，以使尽可能多的客户可以以最适合特定业务需求的方式访问，Arm产品。手握架构霸权 却赚不了大钱虽然Arm手握架构霸权，但实际利润并没有那么丰厚。1、营收、净利规模偏小由于智能手机市场不景气，Arm业绩表现不佳。截至2023年3月31日的财政年度，营业收入为26.79亿美元，低于去年同期的27.03亿美元，2021财年收入为20.27亿美元。具体来看，Arm营收来源主要分为许可费和版税，其中40％为许可费，版税收入约占营收的60％。其中，版税作为ARM最赚钱的业务，不过由于基于Arm架构产品大部分是MCU（微控制器），价格非常较为便宜；另一方面，Arm是从芯片价格中抽成，而非针对终端产品收费，因此带来的收入却并不高。在2023财年，Arm出货量超过300亿颗，平均每颗芯片收取0.1美元左右。在2022年，基于Arm技术的芯片总价值达989亿美元，占了近一半市场份额。但Arm的版税收入只有16.8亿美元 ，占芯片价值的1.7%。不过，版税的优点在于一次开发，一生收税，旧芯片能带来持续收入流。2023财年中，Arm约46%的版税收入来自1990年至2012年间发布的产品。例如，ARM在1997年销售给诺基亚和德州仪器的ARM7 TDMI架构的芯片，在2020年仍在出货，20多年来一直持续赚钱。费用方面，作为一家芯片设计企业，Arm研发成本并不低，平均占到收入的40%左右。这就导致了Arm赚不了大钱，2021-2023财年Arm净利润分别是3.88亿美元、5.49亿美元、5.24亿美元。过去3年累计赚了14亿美元，与客户们的利润一比相形见绌，高通去年净利润130亿美元，英伟达去年赚了40多亿美元。招股书显示，近两年净利润率的提升主要得益于2022年3月实施的裁员和重组计划。从实施结果来看，Arm基本保持了工程师总人数不变，同时大幅削减了英国总部的管理人员数量。2、产业链话语权不足根本上而言，Arm赚不了大钱，可能是因为产业链话语权不足。有分析指出，整个产业链中，最赚钱的还是控制软件生态的芯片公司，它们直接决定了某款芯片在市场上有多大竞争力。根据华尔街分析Robert Castellano的报告，英伟达炒到4万美元的GPU芯片H100 ，台积电赚1000 美元，提供内存芯片的SK海力士赚2000美元，剩下超 90%的收入几乎全归英伟达。此外，ARM一直都处在中立的位置，架构标准对各大企业开放授权，导致其地位并不稳固。反观其竞争对手英特尔，不但设计IP，还拥有自己芯片工厂，并通过与Windows形成Wintel联盟来垄断生态，从而掌握产业链话语权。“AI成色”究竟有几分？Arm上市正值人工智能热潮，对AI的狂热情绪推动英伟达股价大幅上涨。为了拔高Arm估值，孙正义狂蹭AI热度。孙正义认为ARM能凭借AI实现“指数级增长”，并对投资者们表示，Arm处于人工智能相关公司的中心区域，可以产生协同效应。1、AI成色不足然而，从招股书来看，Arm的AI成色不足。Arm在其招股书中提到，随着人工智能（AI）和机器学习（ML）的快速发展，Arm在这些领域也扮演着至关重要的角色，并与多家领先企业合作处理AI工作。“CPU在所有人工智能系统中都至关重要，无论是完全处理人工智能工作负载，还是与GPU 或 NPU等协处理器结合使用”，然而，Arm专注于CPU的架构基础，而不是创建大模型所需的GPU以及AI专用芯片的架构。在风险提示处，Arm坦言，新兴技术，比如AI和ML，可能采用不适用于通用CPU（例如Arm的处理器）的算法。因此，在基于Arm架构的芯片中，其处理器可能变得不那么重要。2、围绕AI和ML方面的升级其他方面，Arm最新的Armv9 架构，围绕AI和ML做出了一定的升级。今年5月，Arm正式推出最新架构Armv9，这是自2011年10月推出Armv8架构十多年之后，该公司对其CPU架构的首次重大调整变革。对于开发者和用户而言，全新Armv9兼容性CPU的最显著特征是将SVE2作为ARM NEON技术之后新的基准。SVE2发布于2019年4月，旨在加速高性能计算，在处理5G、VR和AR以及ML任务负载时具有很大增益。Arm认为，未来几年，ML工作负载将变得越来越普遍。相应地，任何以性能或功耗为中心的设备需要在专用加速器上运行ML工作负载，但其中的大多数仍会选择采用在CPU上运行的更小范围的ML工作负载。3、关键缺陷：运算能力不够强大其实，Arm在AI领域的劣势也很明显，那就是运算能力不够强大。AI服务器领域主要由x86架构，以及英伟达Turing、Volta、Ampere等GPU架构所主导，Arm架构也在服务器领域逐渐崭露头角，特别是在轻量级和低功耗服务器方面，但是所占份额很小。AI对性能的要求非常高，X86架构可以采用性能极高的CPU，配合大容量内存和高精度显卡，可以不断提供运算速度。而Arm走的RISC路线决定了其性能缺陷，如果无法在性能上进一步提升，那么Arm架构的缺点会越来越明显。因此，Arm似乎处在AI热潮的边缘，想吃到这份红利很难。增长越来越难 竞争越来越卷近年来，Arm的增长空间越来越小，而竞争激烈程度不断上升。1、增长越来越难为了赢得投资者的心，Arm就必须想办法创造更高的营收，但无论向左、还是向右，都存在雷区。为了提升营收，Arm希望把版税从芯片价格改成以终端价格为基准，同时CPU、GPU、NPU强行“捆绑销售”。但这面临很大的压力，反倒是逼客户重新自研架构。有消息称，高通将告别Arm架构，明年首次采用自研的Nuvia架构。因此，Arm就把算盘打到设计自有芯片产品上。部分消息指出，Arm想要自行设计处理器，并优先使用自家最先进的架构。而这样就等于踩了客户的地盘，过去芯片设计厂商与其合作部分因为Arm的处于中立地位。如果Arm跨入芯片设计，自行生产芯片，相当于踩了客户红线。这两条“增长之路”危险重重，若Arm坚持这么做，很可能破产长久以来建立的生态，把客户加速推向竞争对手。2、竞争越来越卷例如，开源免费的RISC-V架构正虎视眈眈，不断尝试切入Arm的既有客户之中。RISC-V架构凭借开源、精简、模块化的优势，成为芯片架构领域的“新秀”。RISC-V的开源性质吸引了众多企业的关注，尤其对于小公司和初创企业而言，可以更容易获得芯片设计授权，从而降低成本。Arm也在招股书中提到，我们的许多客户也是RISC-V架构及相关技术的主要支持者。如果与RISC-V相关的技术不断发展，市场对RISC-V的支持增加，我们的客户可能会选择使用这种免费的开源架构，而不是我们的产品。此外，需要注意的是，Arm近四分之一的收入来自中国市场，并严重依赖Arm中国。但ARM对ARM中国没有任何直接管理权，在ARM中国董事会中也没有控制席位。于是，ARM想要保住自己的地位，就必须不断的投入，研发出新的架构。Arm也坦言，研发是其业务的核心，也是其未来成功的关键。然而，这谈何容易，进一步的创新将越来越难以实现，成本也越来越高。开发新产品需要投入大量的资金和时间，一般需要五年或五年以上的开发时间，而且不能保证产生预期的成果。可见，摆在Arm面前的并不是一条坦途。贵比英伟达，到底值不值？其实，这次并不是第一次上市，1998年到2016年期间，Arm在伦敦证券交易所和纳斯达克上市，后在2016年被控股股东软银集团以320亿美元私有化。在收购协议达成时，软银创始人孙正义非常兴奋，他称Arm将是软银的未来。七年时间过去了，由于眼下软银愿景基金投资收益不佳，仅2022年投资亏损就超过390亿美元，加上出售Arm计划失败，孙正义需要通过ArmIPO来回笼资金，同时证明自己的投资眼光。按照每股51美元的上限计算，Arm估值达545亿美元，大幅高出软银初始收购价，这或将成为孙正义赚的最多的一笔。若以IPO指导价区间的中点定价，ARM的市销率为18倍左右，而在费城半导体指数成分股中只有英伟达的市销率高于这一水平。但不少分析师对软银的乐观预期并不买账，认为500亿美元的估值可能高了，ARM不是英伟达，从某些角度来看ARM几乎和英伟达一样贵，但其业务增长的速度和幅度、营收和市盈率都很难支撑起孙正义的愿景，也很难支撑起500亿美元的估值。投资者们普遍以EDA软件公司的估值来对标Arm，与投资者给予新思科技和Cadence Design Systems等规模的芯片设计领域龙头公司估值相比，Arm现在估值水平要高出一截。如果用这些上市公司的市销率标准来测算，Arm估值将在320亿至430亿美元之间。尽管分析认为估值偏高，但市场需求火爆，周二已获得10倍超额认购。Arm预计在9月14日 (周四) 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