苹果与Arm：斩不断的“父子情”

作者 | ZeR0
编辑 | 漠影
英特尔第五任CEO保罗·欧德宁退休时追悔莫及的一件事，就是没对苹果iPhone说“yes”。
可惜世上没有后悔药，错误决策使英特尔与移动革命擦肩而过，被拒的苹果转身与名不见经传的Arm公司相扶相携，成就了主宰移动互联网时代游戏规则的“王牌芯片设计师”。
从2001到2016年，十五年间，苹果重新定义了五个消费电子赛道：以iPod革命MP3，以iPhone革命移动手机，以iPad革命便携式电脑，以Apple Watch革命电子手表，以AirPods革命无线耳机。
这些重塑游戏规则的颠覆性产品，都内置了基于Arm架构的芯片。
回溯往昔，苹果和Arm的命运交织远不止于此。Arm从诞生到确定授权模式，再到开辟新的疆域，都离不开其“亲爸”苹果的助攻；苹果芯片帝国成长的背后，Arm亦是始终避不开的主人公。
但当苹果坐稳全球顶尖芯片设计公司之位，Arm的命运却陷入风雨飘摇，前路满是迷雾。
一、诞生于苹果同行之手的Arm
如果苹果没有向艾康电脑伸出橄榄枝，Arm能否作为一家独立公司出现在历史舞台上，或许要打上一个问号。
1976年4月，史蒂夫·乔布斯和史蒂夫·沃兹尼亚克在美国加州库比蒂诺成立苹果电脑公司，专注于研发消费级个人电脑（PC）产品。三年后，奥地利籍物理学博士赫尔曼·豪瑟和英国工程师克里斯·柯里在英国剑桥创办了一家电脑公司艾康电脑（Acorn Computers）。

▲艾康电脑创始人赫尔曼·豪瑟和克里斯·柯里
Acorn英文含义为橡果，关于其命名来源，还有个有趣的传闻，说是创始人想让公司在电话黄页里排在苹果（Apple）公司的前面。后来因其对80年代PC革命初期的贡献，艾康也被人称为“英国的苹果公司”。
而Arm设计的出现，就要从艾康开发BBC Micro计算机的契机说起。
1981年，英国广播公司（BBC）计划在英国推出一套计算机普及节目，为此广发“英雄帖”，想要一款与节目配套的标准电脑。艾康团队果断抓住机遇，只用一周左右时间就造出满足BBC需求的微型电脑BBC Micro。

▲BBC Micro
但棘手的问题仍摆在艾康面前，BBC要求这台电脑售价不超过500英镑，可当时一颗摩托罗拉6800系列微处理器的成本就高达100英镑，根本没法将电脑价格控制到500英镑以内。
艾康想请英特尔提供80286芯片的技术资料，又遭拒绝。就在它四处碰壁之时，其工程师看到了一份来自美国加州大学伯克利分校的《伯克利RISC计划》白皮书，这让艾康团队萌生了自研芯片的念头。

指令集架构（ISA）是架起芯片与软件操作系统之间沟通桥梁的标准语言，风靡PC处理器界的x86指令集架构即属于复杂指令集运算（CISC）架构，用于实现复杂度较高的硬件执行命令。
相比之下，伯克利提出的精简指令集（RISC）总指令集数更为精简、优雅、灵活，能大幅降低特定任务的芯片设计复杂度和成本。这正合艾康对芯片的需求。
1983年10月，“艾康精简指令集架构处理器的微型计算机计划（Acorn RISC Machine）”启动。经过一年半的开发，第一颗基于Arm架构的芯片ARM1终于诞生，这也是全球第一款基于精简指令集的商用芯片。

▲Acorn RISC Machine
英国时间1985年4月26日15点，第一批搭ARM1芯片的电脑成功启动，开机画面上显示：“Hello world，I am Arm”。

▲BBC Micro电脑中的Arm芯片
这是Arm故事的起点，37年后的今天，它所主宰的疆域将远远超出英国，遍布整个世界。
二、苹果与艾康“生子”，为牛顿电脑造芯
Arm架构初出茅庐之际，英特尔x86架构已与微软Windows操作系统组成“WinTel”联盟，并逐步成为全球PC行业的黄金标准。
相比x86架构，Arm架构的功耗和成本更低，但在性能方面难以与之匹敌。到1985年，Arm芯片在PC市场上表现平平，艾康和苹果亦在PC领域销量不济，乔布斯被苹果董事会撤去经营大权。
两家失意的电脑公司很快产生交集。上世纪80年代后期，苹果正在为其即将上市的牛顿掌上电脑Newton MessagePad寻找一种合适的移动处理器，这时苹果的芯片代工合作伙伴VLSI将拥有低功耗、高效能芯片的艾康介绍给了苹果。

▲苹果于1993年推出首款搭载Arm芯片的设备Newton Message Pad
双方一拍即合，时任苹果首席科学家的拉里·特斯勒（Larry Tesler）当即决定，在牛顿掌上电脑里使用根据该产品需求做调整的定制版Arm芯片。
做调整需要开销，但艾康的钱不够用。于是1990年秋天，苹果、VLSI和艾康花了六周时间就合资事宜进行谈判，最终决定苹果出钱、艾康出人、VLSI提供工具技术，三家公司共同创立一家芯片合资公司，公司名由“Acorn RISC Machine”改为“Advanced RISC Machine”，简称Arm。
1990年11月27日，在英国剑桥的一个谷仓，Arm开始了它的传奇之旅。

▲Arm最开始的办公地点在一个谷仓
创立伊始，艾康与苹果各占了43%的Arm股权。艾康除了出资外，还提供了12名工程师作为Arm的初始成员，VLSI则在出资25英镑的同时，包揽了Arm的芯片代工生产需求。
苹果牛顿掌上电脑的订单，为Arm撑起了初期的营生。但因为苹果高估了当时可利用的技术，牛顿掌上电脑市场表现不太好。这令Arm高层意识到，要保持成功，不能依赖个别产品。
苹果
于是，时任Arm CEO的卢宾·萨克斯比（Robin Saxby）决定启用IP商业模式，也就是将自家的芯片设计知识产权（IP）授权给更多芯片公司，靠收取前期授权费（license）和后期版税（royalty）来营生。从此，全球芯片设计从业者都可以是Arm的客户。

▲Arm的商业模式
这一时期，全球半导体产业链分工开始细化。中国台湾晶圆代工企业台积电的崛起，改变了传统芯片公司大包大揽芯片全产业链的垂直一体化生产模式（IDM），IP授权、芯片设计、代工、封装等环节分离的商业模式登上历史舞台。
就在不久之后，苹果对Arm的投资将襄助苹果起死回生，并在未来为苹果带来丰硕的回报。
三、苹果卖Arm股份自救
1990年，艾康因陷入经营危机被当时的IT巨头Olivetti收购，Arm公司彻底独立出来。
在新的十年间，年轻的英特尔与微软的联手称霸PC市场，终结了他们昔日大客户、此前电脑“一哥”IBM统治的电脑时代，并分别成为微处理器和PC软件界的世界领袖。

▲基于安迪·格鲁夫在英特尔的报告
当时采用IBM PowerPC芯片和自家操作系统的苹果电脑，无力抵抗WinTel联盟带来的狂风骤雨。苹果在PC市场份额一路下滑，到90年代中期，已经面临巨大的亏损。
1997年，乔布斯回归苹果时，苹果只有近4亿美元左右的盈利。为了扭转苹果的惨淡经营，乔布斯在接下来两年间做了两个关键举措：其一，在苹果距离破产仅剩90天时，拉微软对其投资1.5亿美元；其二，停产牛顿掌上电脑，并开始出售苹果持有的Arm股份。
从1998到2003年，苹果以11亿美元的价格出售其在Arm的股份。Arm股份换来的救命钱，被苹果用于推进新项目数字音乐播放器iPod的研发。
2001年10月23日出场的第一代iPod轰动一时，以独特外观与人性化的操作方式，成为划时代的革命性产品。iPod系列产品的成功，不仅将苹果拉离死亡边缘，从一个小众品牌推向主流市场，亦将苹果的产品范围从电脑扩展至消费电子。历代iPod产品均采用Arm芯片。
而在苹果竭力摆脱自身困境的同一时期，新兴的手机市场拔地而起，一扇通往未来移动时代的大门正向Arm缓缓敞开。
PC对芯片的核心诉求是性能高、能跑复杂应用，但当市场开始转向智能手机和平板电脑，游戏规则变了，功耗低、省电、续航能力强成为消费者的新诉求。这一诉求恰恰是x86架构的短板、Arm架构的长处。
与此同时，Arm的IP授权模式，使其与合作伙伴形成了“双赢”的共生关系。获得Arm授权的芯片企业能把重心放在整体芯片的设计与销售上，并摊薄了研发成本。Arm则作为核心技术的输出者，站在整个芯片设计业价值链的顶端，且无需承担芯片设计失败的风险。
凭借低功耗技术优势以及具有开创意义的IP授权商业模式，Arm在移动芯片领域的出货量开始爆炸式增长，并迅速称霸全球手机市场。

▲2000-2014年Arm处理器出货量（图源：recode）
2005年，全球98%的手机都搭载了至少一颗Arm芯片。在接下来的15年，Arm更是成为一统移动终端消费电子市场的芯片标准。而PC芯片霸主英特尔却陷入了创新者的窘境。
四、一统移动互联网时代：无处不Arm
2005年6月6日，英特尔第五任CEO欧德宁穿上英特尔标志性的兔子服（Bunny Suit）工装，风风光光登上苹果WWDC大会，和乔布斯一起宣布：苹果电脑Mac将换用英特尔芯片。

▲乔布斯（左）与欧德宁（右）宣布英特尔Mac将搭载英特尔芯片
这是英特尔在PC领域的又一个胜利时刻。沉浸于喜悦中的欧德宁，却忽略了一场划时代的变局：PC时代走到瓶颈，智能手机时代赶来接棒，而新晋大客户苹果，正是发动创新革命的关键引擎。
一个改变重新定义手机的革命性产品——第一代iPhone正在研发当中，它的出现，将让当时的行业巨头诺基亚和黑莓很快变得无足轻重。
令人唏嘘的是，80年代在存储芯片领域被日企逼至绝境时，英特尔正是凭借抓住PC兴起之机转型微处理器供应商，登顶全球半导体霸主的王座。但当苹果找到英特尔，希望它能为iPhone提供移动芯片时，英特尔却未能对这个冲着自己敞开大门的新兴领域怀有足够的敬畏之心。
欧德宁认为，无法确定iPhone的未来，苹果开价又低于预期，这笔利润稀薄的买卖，对于能在PC芯片上大赚特赚的英特尔并不划算。多年后，欧德宁回想起这一决定，感到无比后悔：“事后，我们再回过头来看，产出已然高出投入不知多少倍了，iPhone的成绩显然也出乎了每个人的预料。”
英特尔亦有过基于Arm的XScale芯片业务。说起来，XScale也与苹果颇有渊源，其前身是英特尔1997年从DEC公司收购来的StrongARM架构，苹果曾在其牛顿移动设备中使用StrongARM芯片。
XScale一度成为掌上电脑芯片领域的主宰者，还曾开发一款基于Arm的手机芯片，被当时业界称为仅次于德州仪器芯片的第二大智能手机芯片。然而推进XScale业务近十年后，2006年英特尔却将它转手约6亿美元卖给了美国芯片公司Marvell。待日后英特尔再想切入移动领域，晚矣。
为时
2007年6月初，苹果发布革命性产品iPhone，移动互联网到了黎明破晓时分。5个月后，谷歌推出了第一版开源的安卓操作系统，高通推出首款骁龙处理器骁龙S1，采用Armv6架构。
经过四年的市场厮杀后，谷歌安卓系统跃居全球第一大智能手机操作系统，高通骁龙处理器则为绝大多数安卓手机的芯片供应商，谷歌安卓和高通因而被赐予对标PC市场WinTel联盟的新名号——手机市场Quadroid。

▲2009-2018年智能手机操作系统市场占有率变化
在这智能手机市场洗牌的四年间，苹果也开始未雨绸缪，筹备自己的芯片团队。此后无论全球移动芯片市场如何风云变幻，苹果、高通、华为、联发科、紫光展锐……几大头部玩家的核心芯片产品，均离不开Arm架构的授权。
五、孙正义心中收购Arm的种子，是乔布斯埋下的
在距离英国近一万公里的日本，一家互联网服务商软银集团开始筹谋收购Arm公司。
2006年，软银集团斥资155亿美元收购全球移动通信巨头英国沃达丰日本分公司。这一收购前不久，软银创始人孙正义拿着将iPod与日本手机融合的草图赶到苹果总部与老友乔布斯见面。

▲孙正义（左）与乔布斯（右）合影
乔布斯瞄了一眼草图，在对新产品贯彻极端保密原则的前提下，给了孙正义一个提示：“制造最强移动设备的时候到了，这一点我也完全赞同。”
此次见面，为后来软银在日本独家销售iPhone埋下伏笔，也促使孙正义开始思考：乔布斯最强移动设备的“大脑”，用的是什么样的CPU呢？
据孙正义推测，乔布斯这样一个对美观有极致追求的人，“绝不会选择那种电池凸出像癞蛤蟆一样的丑陋设计。”层层抽丝剥茧后，他下定结论：“Arm将掌握移动互联网时代的平台。”
看好Arm未来的孙正义，让软银相关团队研究收购Arm的事宜。但软银因忙于沃达丰日本分公司的重建工作，搁置了收购Arm的设想，这一搁置，就到了十年之后。直到2016年7月，软银才宣布拟斥资243亿英镑收购Arm公司。

▲截至2020年2月，Arm芯片出货量逾1600亿颗
而在软银从初有计划到正式收购Arm公司的十年之间，苹果基于Arm架构，垒砌起一个覆盖全产品线的芯片帝国。
六、苹果的第一颗自研Arm芯片
历史不时会进入轮回。就像70年代惠普五连拒绝生产沃兹尼亚克和乔布斯设计的电脑，迫使两人成立苹果电脑公司自己造电脑一样，苹果与**芯片公司在芯片设计方面的分歧，令乔布斯开始考虑组建苹果自己的芯片研发队伍。
苹果前三代iPhone搭载的均是基于Arm的定制系统级芯片（SoC）。此前三星曾为苹果生产数千万个iPod播放器所用的简化版Arm芯片，苹果也把初代iPhone的芯片业务外包给三星，但在和三星谈判时，苹果的弱势暴露出来——没有自己的芯片专家，对芯片设计了解不足，结果三星为初代iPhone生产的APL0098芯片性能一般。

乔布斯意识到，要保持苹果的领先优势，必须有一支自己的芯片设计团队。苹果一边与Arm公司及英国GPU IP供应商Imagination达成授权协议，使苹果能与三星一起研发和优化移动芯片，另一边积极吸收芯片人才，不断壮大芯片研发实力。
2010年，苹果革命性产品平板电脑iPad问世，出人意料的是，iPad并没有像苹果Mac、Apple TV机顶盒等产品线那样采用英特尔的芯片，而是搭载基于Arm架构的苹果自研A4芯片。除了iPad之外，该芯片还被用到了iPhone 4以及重新设计后的iOS版第二代Apple TV机顶盒中。
而在iPad项目开始运转之初，乔布斯原本计划在iPad中采用英特尔凌动（Atom）芯片，但开发iPod的功臣、酷爱赛博朋克造型的苹果工程师托尼·法德尔（Tony Fadell）竭力反对这一想法，并力挺擅长低功耗的Arm芯片。
在一次会议中，当乔布斯坚持信任英特尔会做出最优秀的移动设备芯片时，法德尔吼道：“错了，错了，错了！”他甚至把自己的名牌拍在会议桌上，威胁要辞职。
最终，乔布斯听从了法德尔的建议。当然做此决定的另一重原因，也是与英特尔难以达成一致。
乔布斯回忆说：“多年来，我们都跟英特尔反映，他们的图形芯片很差劲儿。”一开始，苹果和英特尔一起做出了很棒的东西，但这一合作没继续下去，原因有二：一是乔布斯认为英特尔太慢了，就像蒸汽轮船一样，不是很灵活；二是他不想把什么都教给英特尔，因为担心英特尔可能把苹果的东西卖给其竞争对手。
苹果在2008年收购了一家拥有150人的微处理器设计公司P.A. Semi，同年获得Arm芯片技术授权，由此开始基于Arm架构的自研芯片之路。
2013年，苹果推出首款真正量产的64位Armv8处理器A7芯片，它采用28nm制程和全新Cyclone内核，在整个手机应用处理器领域一骑绝尘。

▲苹果A7芯片
无论对苹果还是芯片界，这只是个变局的开始。
一方面，三星的快速发展和抄袭iPhone事件使它与苹果的关系越发恶劣，苹果转而将20nm A8处理器的巨额订单交给台积电。此时英特尔已开始量产14nm，芯片制程领先于台积电，而苹果抛出的橄榄枝，助推了台积电加紧研发和大扩产能。
日后当台积电凭借率先实现7nm量产坐拥晶圆代工半壁江山时，三星的制程工艺研发节奏总比台积电慢上一拍，而英特尔的10nm产品还没大规模落地到市场中。
另一方面，苹果悄然积累的芯片研发实力逐渐崭露头角，它开始快马加鞭地将一众手机应用处理器设计商远远甩在身后。
七、借势Arm，平地而起的苹果芯片帝国
2014年，苹果进一步在A8和A8X处理器上优化64位Cyclone架构，并采用20nm制程工艺。
此时，三星和高通都尚未生产出适合手机的64位Arm芯片，英特尔也一直没能在移动芯片市场展现出较强的吸引力。第二年，英特尔不再在财报中公布移动部门的业绩，英伟达则直接放弃移动设备市场。
而苹果芯片还在雄赳赳大步向前迈，智能手机、平板电脑、智能手表、无线耳机、笔记本电脑及台式机主机……基于Arm架构，苹果自研通用芯片架构陆续触达其每一个产品线。

▲2014年苹果初代可穿戴智能手表Apple Watch中搭载的苹果自研S1芯片
2016年后，苹果初代无线耳机AirPods搭载了其自研W1芯片，可实现无线连接管理以及与iPhone、iPad的快速配对与连接功能。这一年，苹果还开始在全新MacBook Pro电脑中采用T系列安全协处理器，用于控制新增的Touch Bar触控条、Touch ID安全加密等任务。
2017年9月，苹果推出面向iPhone的首款自研AI仿生芯片A11 Bionic，它首次搭载了苹果自研三核GPU和用于加速AI任务的神经网络引擎（Neural Engine）。直至今日，苹果A系列芯片始终是手机应用处理器领域的珠峰，令其他对手难以望其项背。

▲2010-2017年苹果各终端设备搭载的自研芯片
苹果的造芯版图还在扩张。2019年3月，苹果时隔三年发布的新款AirPods采用了全新H1芯片，相较之前的W1芯片，H1加强了无线连接表现和续航能力。2020年6月，苹果又宣布将在Mac产品引入自研Arm架构芯片，预计从英特尔芯片到苹果自研芯片的过渡期为两年。
站在这个时间节点上，苹果硬件技术高级副总裁Johny Srouji公布了阶段性成果：短短十年间，苹果已交付了20亿个SoC和数十亿其他芯片。

今天，苹果的“两年换芯”大计仅差最后一步。在苹果于2022年3月宣布其主机Mac Studio用上M1系列旗舰版芯片M1 Ultra后，只待Mac Pro换芯，苹果所有Mac产品线将全面应用自研芯片。

▲苹果自研M1系列电脑芯片，从左至右：M1、M1 Pro、M1 Max、M1 Ultra
然而，当苹果稳定释放新的芯片大招，Arm的命途却变得如风中飘絮般飘摇不定。
八、梦碎物联网，Arm重赴上市路
软银创始人孙正义做的物联网梦，拖累了Arm寻找手机市场之外增长曲线的进程。
彼时孙正义一腔热血，笃信人工智能和物联网是未来趋势。按照当时相关机构的预测，到2020年，物联网设备安装量将达到260亿。而Arm如果能攻下绝大多数物联网设备，那收益可想而知。
这也是为何软银在收购Arm时，提出了比Arm股票史上最高值还溢价超40%的全现金收购价，甚至不惜出售阿里的股票来筹集这笔交易款项。
而在软银收购Arm的2016年，Arm根基最稳的市场——全球智能手机市场的出货量增长率已降至个位数，并在2017~2020年期间连年同比下滑，直到2021年才恢复到个位数的增长率。
为了在物联网、人工智能等领域创造新的收入来源，Arm开始在软银的支持下大举扩充团队。
2018~2020财年，Arm团队分别增加了1034人、101人和751人，2021财年其员工数又增加7.9%，经营成本也随着团队规模扩张而不断上涨。
但倾斜向物联网领域的资源，并没有给Arm带来丰厚的盈利。碎片化的物联网设备市场发展速度不及预期，多位曾负责Arm物联网业务的高管在离职后透露，Arm的物联网业务进展较为缓慢 。
软银财报数据显示，Arm的成本从2015年的7.16亿美元增长到2019年的16亿美元，其收入却增长趋缓，2017~2020财年收入年增长率不到5%。2015~2019财年，Arm净利润分别为8.43亿美元、8.27亿美元、4.36亿美元、2.79亿美元和2.76亿美元，这一数据到2020财年已变为亏损。

▲2015年~2020年Arm收入及调整后息税前利润变化（图源：英国金融时报）
2020年7月，Arm宣布将其两个物联网服务业务IoT Platform和Treasure Data分拆，并转让给软银集团，自己则更加专注于核心IP业务上。没过一周时间，外媒又爆料称，已然债台高筑的软银集团正研究各种选择，包括全部或部分出售Arm，或者让Arm重新上市。
紧接着便是轰动全球科技圈的英伟达并购Arm事件。2020年9月，英伟达宣布将以约400亿美元从软银手中收购Arm，交易计划在18个月内完成。
这一交易自公布后便引发众多Arm老客户的公开反对，尽管英伟达一再允诺不会改变Arm的开放和中立，也不会将Arm的大本营从英国迁移至美国，但事关业务安全，许多Arm客户并不买账。
最终，这一巨额跨国并购交易在2022年2月画上了句号，英伟达和软银宣布，因重大监管挑战阻碍交易完成，并购交易就此终止。不久后英特尔CEO基辛格曾表示，如果有财团将Arm收入麾下，英特尔有兴趣参与其中。
在推进与英伟达并购交易的过去一年，Arm更正了业务重心，从收效甚微的物联网转向拥有更多大型客户的数据中心、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，其全球业务开始恢复增长动力。但和x86架构相比，迄今Arm在服务器领域的市占率仍是“小巫见大巫”。

▲2017财年-2021财年Arm净销售额分布变化
为了确保在市场机遇和成本约束之间取得合理平衡，Arm于2022年3月宣布，将在全球范围内裁员12%~15%，共涉及大约1000名员工，其中大部分是在英国和美国工作的员工。
当前Arm在全球约有6400名员工，其中有3500名员工在英国。据外媒报道，新任Arm CEO瑞阁思（Rene Haas）在给员工的备忘录中承诺，大部分裁员不会影响到工程师。
如今，Arm正在准备在2023年3月前重启上市，这个移动计算领域基石般的存在，将再度被摆在资本面前待价而沽。
九、结语：两个商业传奇的命运共振
当时光的列车驶过移动互联网的黄金岁月，苹果和Arm这两家技术领袖，在相互扶持的共生关系下，命运纠缠共振，成就了彼此。
苹果的创新需求带来了Arm崛起的第一桶金，并以其行业领导者的影响力帮Arm扩大生态版图；Arm的技术进化，又加速苹果芯片帝国的构筑。
正如经济学家约瑟夫·熊彼特所言，现代商业革命的经济特征始终伴随着两大特征——“永不停止的狂风”与“创造性的破坏”。技术浪潮永远推陈出新，当年曾向旧秩序发起挑战、引领科技新革命的苹果和Arm，如今身份已经转变守擂者。
尽管Arm的命运簿上写满了未知数，苹果亦背负着巩固其创新领导者地位的压力，但毋庸置疑的是，这两家立于移动时代潮涌浪峰的企业，正涌动着改变的渴望，它们不断地拓展边界，试图在过去的辉煌上叠加出新的价值。

---