Arm的40歲 不惑之年開啟的新選擇

確定IP技術發布的日期有時是一項挑戰，尤其是英國處理器內核IP設計商 ARM。不過有證據可查的是第一款Arm內核處理器是在1985年4月26日在英國劍橋的Acorn上流片的，我們暫且將這個時間作為Arm真正進入IC設計領域的原點。

ARM1是Acorn繼BBC Micro家用電腦成功之后自主開發的處理器。它由Sophie Wilson和Steve Furber開發。當日這顆處理器流片前在設計和制造方面已經進行了好幾個月的開發，而且硅片最后花了好幾個月才回到劍橋。

“它的設計制造成本低廉，由于設計對微處理器的功率要求非常低，使其成為小型設備成功的基礎，”倫敦科學博物館助理館長Cait Scott說。“Apple在其第一個個人數字助理1993年的Apple Newton Message Pad中使用了ARM，現在絕大多數智能手機里都有Arm內核在工作，已經交付的Arm內核智能手機處理器超過了300億顆。如果沒有 Sophie Wilson，我們就不會擁有今天的便攜式計算能力，“她說。

Acorn RISC處理器ARM1的32位數據中有26位地址空間。雖然它標志著Arm指令集架構的首次使用，但它可能并不是業界所知的ARM架構的真正開始。

第一個使用后繼IP ARM2的產品是1986年發布的ARM開發系統。該系統用作BBC Master 計算機的輔助處理器，包括ARM2處理器、三顆支持芯片、4 MB RAM和具有BBC BASIC增強版的開發工具。這為開發人員提供了一個平臺來探索和利用架構的功能。

1987年，Acorn Computers 推出了Archimedes系列，這是第一臺基于該架構構建的個人計算機。這些機器集成了ARM2處理器和支持芯片組，在個人計算市場中提供了顯著的性能改進。ARM3處理器于1989年推出，在架構中引入了4 KB緩存，進一步增強了性能，但仍具有26位地址空間。

隨后Acorn分拆出來了一家公司Advanced RISC Machines，該公司在1990年擁有12名工程師，但沒有Wilson或Furber。這家公司作為Apple和芯片制造商VLSI Technology聯合注資的企業，Robin Saxby于1991年2月被聘為首席執行官，其模式是向芯片制造商授權，而不是自己制造芯片。在這家公司成立的6年后推出了ARM1991，它首次完全支持32位處理，并包括一個內存管理單元（MMU）以使其成為一個完整的微處理器。這是Arm7處理器的基礎，該處理器隨后成為90年代中后期GSM手機芯片的旗艦設計，從諾基亞 6110 開始，取得了巨大的商業成功。

ARMv7架構于2005年首次亮相，搭載Arm Cortex-A8處理器，該處理器成為21世紀開始流行的世界上第一款智能手機的基礎。當今大約99%的智能手機都是基于 ARM 技術構建的。ARMv7 顯著擴展了單指令多數據 （SIMD） 擴展，通常稱為 NEON，用于更高效地處理多媒體和信號處理應用程序。Saxby 于 2001 年退休，并由 Warren East 接任首席執行官，直到 2013 年。

2011年誕生了具有可擴展向量擴展（SVE）的64位ARMv2 架構，以及2021年出現的具有SVE2和面向AI的可擴展矩陣擴展（SME）的ARMv9架構。Armv8 架構中的SVE專為高性能計算和 ML 工作負載而設計，而SVE2擴展了指令集，使數據處理超越了這些領域，涵蓋計算機視覺、多媒體和 AI 工作負載。例如，SVE2 出現在基于最新 MediaTek 天璣 9400 芯片組的人工智能旗艦智能手機中，該芯片組結合了矢量指令以改進視頻和圖像處理能力，從而產生更高質量的照片和更持久的視頻。SME可加速生成式AI和常見的ML工作負載，提供更快、響應速度更快、更智能的沉浸式體驗。它還提供了一個通用指令集，允許開發人員在其應用程序上獲得出色的性能，然后跨生態系統無縫遷移。

在這段發展歷程中，ARM還擴展到其他領域，從TrustZone和機密計算架構（CCA）提供參考固件和軟件安全架構來支持機密計算要求。CCA 基于 Realm 管理擴展 （RME） 構建，它可以保護設備上的“Realm”以保護應用程序和數據。加密通常用于保護傳輸中的數據和靜態數據，而 Realm 數據庫可以在處理和使用過程中保護數據和代碼免受高權限軟件（如虛擬機管理程序和不受信任的外圍設備）的攻擊。這些Realm可以與 CPU 之外的 AI 加速器交互，并且仍然保持其完整性。Armv9 CPU中內置的ARM內存標記擴展（MTE）使開發人員能夠快速有效地查找與內存相關的錯誤，其中 70% 的嚴重安全錯誤是內存安全問題。

ARM 還在2004年收購了 Artisan IP，進軍物理 IP并在ARM處理器成功的路上扮演了關鍵角色，盡管ARM現在將其出售給 Cadence Design Systems。

40 年過去了，ARM的最初創始人們均已經退休。不過Wilson在Broadcom仍在設計領先的處理器，而Furber是曼徹斯特大學的教授，使用ARM芯片開發人腦大小的神經網絡。

ARMv9 是各種技術市場計算子系統 （CSS） 的基礎，包括消費技術 （ARM CSS for Client）、基礎設施 （ARM Neoverse CSS） 和汽車。這些支持開發優化的芯片解決方案，旨在滿足特定市場、應用或消費者的特定要求。

通過集成 Armv9 CPU 內核、內存、I/O 和互連接口，ARM CSS支持快速開發和部署優化的專用芯片設計，從而實現完整的定制芯片。在經歷了40年的演變之后，ARM的經營模式正在從IP授權許可發展為完整的芯片，這一切從2025年宣布為Facebook的母公司Meta定制芯片開始，伴隨著ARM模式轉變而來的，是與昔日密切合作伙伴和客戶（尤其是 Qualcomm）的各種專利糾紛。

誕生40年并且正在如日中天的ARM架構處理器，是否會在這一次轉型中再次勝出，還是在多家核心客戶和RISC-V這樣的開源架構的壓力下，迷失自我？