深扒 Arm 招股书：移动时代的霸主，能否在 AI 时代延续神话？

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 CPU 架构，迄今已哺育出上千亿颗芯片，覆盖了全球 99% 以上的智能手机市场。 Arm 的上市给今年如一潭死水的 IPO 市场激起浪花，同时火热的 AI 浪潮也在不断推高 ARM 的身价。 然而，Arm 虽手握架构霸权，但却赚不了大钱，同时 “AI 成色” 不足，能否撑得起高企的估值？ 接下来，掀开喧嚣的表面，深入招股书，看看 Arm 到底是家怎样的公司。 行业基石 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) 上市，届时将面临市场的 “考验”。