深扒 Arm 招股書：移動時代的霸主，能否在 AI 時代延續神話？

Arm 衝擊納斯達克，成為當下科技圈最受矚目的話題之一。 Arm 將於 9 月 14 日在納斯達克正式掛牌上市，高達 500 億美元的估值，將使其成為今年全球最大規模的 IPO，更有望成為繼阿里、Facebook 之後的美股史上第三大 IPO。 作為芯片設計領域的領導者，Arm 幾乎卡着全球科技巨頭的 “脖子”，Arm 架構是世界範圍內應用最廣的 CPU 架構，迄今已哺育出上千億顆芯片，覆蓋了全球 99% 以上的智能手機市場。 Arm 的上市給今年如一潭死水的 IPO 市場激起浪花，同時火熱的 AI 浪潮也在不斷推高 ARM 的身價。 然而，Arm 雖手握架構霸權，但卻賺不了大錢，同時 “AI 成色” 不足，能否撐得起高企的估值？ 接下來，掀開喧囂的表面，深入招股書，看看 Arm 到底是家怎樣的公司。 行業基石 卡着全球科技巨頭的脖子 Arm 是一家怎樣的芯片公司？又是如何崛起併成長為行業霸主？ 從以下介紹可以瞭解 Arm 的行業地位和提供的產品，Arm 是 CPU 行業領導者，這是無容置疑。ARM 擅長設計、開發和授權高性能、低成本、節能的 CPU 產品及相關技術，架構優勢使蘋果、英偉達、谷歌等巨頭都成為其客户。 Arm 的產品觸角廣泛，智能手機、平板電腦、導航系統以及甚至網絡設備，幾乎都採用了 Arm 架構的 CPU，全球有大約 70% 的人口使用基於 Arm 的產品。 市佔率和出貨量方面，截至 2022 年 12 月 31 日，Arm 的 CPU 在全球智能手機市場的佔有率超過了 99%，累計出貨量達到了 2500 億。截至 2023 年 3 月 31 日的財年，基於 Arm 架構的芯片出貨量超過了 300 億。 1、靠 RISC 路線崛起 從歷史來看，Arm 的崛起，實質上在於押對了 RISC（精簡指令集）的路線。 Arm 成立於 1990 年，最初是 Acorn、Apple 和 VLSI 三家公司的合資企業。創立之初，ARM 給定下的目標是“開發高性能、低功耗、易編程、可擴展的處理器”。三十年間，這個使命和市場定位始終未變，而高性能、低功耗其實走的就是 RISC 路線。 CPU 的基本架構分為兩套：RISC（精簡指令集）和 CISC（複雜指令集）。二者的區別在於，CISC 性能高、功耗也較高，RISC 性能不及前者、但功耗低，代表者分別是英特爾和 Arm。 在 PC 時代，追求的是運算速度和性能，因而英特爾 X86 指令和架構幾乎壟斷了整個電腦芯片市場。而到了移動時代，更注重運算能力與功耗的平衡，採用低功耗、高性能的 RISC 的 Arm 快速崛起，Arm CPU 也在智能手機革命中發揮了關鍵作用。 2、“許可費 + 版税” 兩大路徑創收 進一步來看，Arm 在產業鏈中處於特殊的地位，並擁有獨特的商業模式。 整個芯片產業鏈大致分為設計芯片、製造芯片、封裝芯片，而設計芯片之前需要指令和架構，這就好比 “設計草圖”。 簡單理解，Arm 研發出 CPU“設計草圖”，蘋果、英偉達把 “設計草圖” 買回去，根據需求完善調整設計出芯片，最後在找到台積電按照設計把芯片製造出來。 沒有 “設計草圖”，很難設計出芯片，而 Arm 在移動設備 “設計藍圖” 方面一家獨大。Arm 在招股書中指出，隨着 CPU 設計的複雜性呈指數級增長，在過去十年中，還沒有一家公司從零開始成功地設計出一款現代 CPU。 瞭解了 Arm 在產業鏈中的基石地位，其商業模式也就容易理解了。Arm 通過賣 “設計草圖”（知識產權）來賺錢，主要包括兩方面： （1）許可費（ license fees）：客户需要支付一筆費用來獲得 Arm 產品（“設計草圖”），進而開發基於 Arm 架構的處理器。 （2）版税（royalties）：當基於 Arm 架構的產品被設計和生產後，客户需要根據每顆芯片售價按比例向 Arm 繳納版税，其抽成一般是 1%~2%。 簡而言之，Arm 不僅賣 “設計草圖”，還從 “設計草圖” 製造出的 “成品” 中抽税，而 “成品” 則能帶來持續的收入流。 事實上，“設計草圖” 也分不同的等級，能力強的芯片製造商需要簡略的草圖就可以設計出芯片，而能力差一點的製造商則需要更精確的草圖，同時架構也會有新舊的區別，這對應不同的許可限制。 傳統上，大多數客户根據 TLA 的條款授權，Arm 的產品。2019 年和 2021 年，Arm 分別推出了 Arm Flexible Access 和 Arm Total Access 協議，以使盡可能多的客户可以以最適合特定業務需求的方式訪問，Arm 產品。 手握架構霸權 卻賺不了大錢 雖然 Arm 手握架構霸權，但實際利潤並沒有那麼豐厚。 1、營收、淨利規模偏小 由於智能手機市場不景氣，Arm 業績表現不佳。截至 2023 年 3 月 31 日的財政年度，營業收入為 26.79 億美元，低於去年同期的 27.03 億美元，2021 財年收入為 20.27 億美元。 具體來看，Arm 營收來源主要分為許可費和版税，其中 40％為許可費，版税收入約佔營收的 60％。 其中，版税作為 ARM 最賺錢的業務，不過由於基於 Arm 架構產品大部分是 MCU（微控制器），價格非常較為便宜；另一方面，Arm 是從芯片價格中抽成，而非針對終端產品收費，因此帶來的收入卻並不高。 在 2023 財年，Arm 出貨量超過 300 億顆，平均每顆芯片收取 0.1 美元左右。在 2022 年，基於 Arm 技術的芯片總價值達 989 億美元，佔了近一半市場份額。但 Arm 的版税收入只有 16.8 億美元 ，佔芯片價值的 1.7%。 不過，版税的優點在於一次開發，一生收税，舊芯片能帶來持續收入流。2023 財年中，Arm 約 46% 的版税收入來自 1990 年至 2012 年間發佈的產品。 例如，ARM 在 1997 年銷售給諾基亞和德州儀器的 ARM7 TDMI 架構的芯片，在 2020 年仍在出貨，20 多年來一直持續賺錢。 費用方面，作為一家芯片設計企業，Arm 研發成本並不低，平均佔到收入的 40% 左右。 這就導致了 Arm 賺不了大錢，2021-2023 財年 Arm 淨利潤分別是 3.88 億美元、5.49 億美元、5.24 億美元。 過去 3 年累計賺了 14 億美元，與客户們的利潤一比相形見絀，高通去年淨利潤 130 億美元，英偉達去年賺了 40 多億美元。 招股書顯示，近兩年淨利潤率的提升主要得益於 2022 年 3 月實施的裁員和重組計劃。從實施結果來看，Arm 基本保持了工程師總人數不變，同時大幅削減了英國總部的管理人員數量。 2、產業鏈話語權不足 根本上而言，Arm 賺不了大錢，可能是因為產業鏈話語權不足。 有分析指出，整個產業鏈中，最賺錢的還是控制軟件生態的芯片公司，它們直接決定了某款芯片在市場上有多大競爭力。 根據華爾街分析 Robert Castellano 的報告，英偉達炒到 4 萬美元的 GPU 芯片 H100 ，台積電賺 1000 美元，提供內存芯片的 SK 海力士賺 2000 美元，剩下超 90% 的收入幾乎全歸英偉達。 此外，ARM 一直都處在中立的位置，架構標準對各大企業開放授權，導致其地位並不穩固。反觀其競爭對手英特爾，不但設計 IP，還擁有自己芯片工廠，並通過與 Windows 形成 Wintel 聯盟來壟斷生態，從而掌握產業鏈話語權。 “AI 成色” 究竟有幾分？ Arm 上市正值人工智能熱潮，對 AI 的狂熱情緒推動英偉達股價大幅上漲。為了拔高 Arm 估值，孫正義狂蹭 AI 熱度。 孫正義認為 ARM 能憑藉 AI 實現 “指數級增長”，並對投資者們表示，Arm 處於人工智能相關公司的中心區域，可以產生協同效應。 1、AI 成色不足 然而，從招股書來看，Arm 的 AI 成色不足。 Arm 在其招股書中提到，隨着人工智能（AI）和機器學習（ML）的快速發展，Arm 在這些領域也扮演着至關重要的角色，並與多家領先企業合作處理 AI 工作。 “CPU 在所有人工智能系統中都至關重要，無論是完全處理人工智能工作負載，還是與 GPU 或 NPU 等協處理器結合使用”，然而，Arm 專注於 CPU 的架構基礎，而不是創建大模型所需的 GPU 以及 AI 專用芯片的架構。 在風險提示處，Arm 坦言，新興技術，比如 AI 和 ML，可能採用不適用於通用 CPU（例如 Arm 的處理器）的算法。因此，在基於 Arm 架構的芯片中，其處理器可能變得不那麼重要。 2、圍繞 AI 和 ML 方面的升級 其他方面，Arm 最新的 Armv9 架構，圍繞 AI 和 ML 做出了一定的升級。 今年 5 月，Arm 正式推出最新架構 Armv9，這是自 2011 年 10 月推出 Armv8 架構十多年之後，該公司對其 CPU 架構的首次重大調整變革。 對於開發者和用户而言，全新 Armv9 兼容性 CPU 的最顯著特徵是將 SVE2 作為 ARM NEON 技術之後新的基準。SVE2 發佈於 2019 年 4 月，旨在加速高性能計算，在處理 5G、VR 和 AR 以及 ML 任務負載時具有很大增益。 Arm 認為，未來幾年，ML 工作負載將變得越來越普遍。相應地，任何以性能或功耗為中心的設備需要在專用加速器上運行 ML 工作負載，但其中的大多數仍會選擇採用在 CPU 上運行的更小範圍的 ML 工作負載。 3、關鍵缺陷：運算能力不夠強大 其實，Arm 在 AI 領域的劣勢也很明顯，那就是運算能力不夠強大。 AI 服務器領域主要由 x86 架構，以及英偉達 Turing、Volta、Ampere 等 GPU 架構所主導，Arm 架構也在服務器領域逐漸嶄露頭角，特別是在輕量級和低功耗服務器方面，但是所佔份額很小。 AI 對性能的要求非常高，X86 架構可以採用性能極高的 CPU，配合大容量內存和高精度顯卡，可以不斷提供運算速度。而 Arm 走的 RISC 路線決定了其性能缺陷，如果無法在性能上進一步提升，那麼 Arm 架構的缺點會越來越明顯。 因此，Arm 似乎處在 AI 熱潮的邊緣，想吃到這份紅利很難。 增長越來越難 競爭越來越卷 近年來，Arm 的增長空間越來越小，而競爭激烈程度不斷上升。 1、增長越來越難 為了贏得投資者的心，Arm 就必須想辦法創造更高的營收，但無論向左、還是向右，都存在雷區。 為了提升營收，Arm 希望把版税從芯片價格改成以終端價格為基準，同時 CPU、GPU、NPU 強行 “捆綁銷售”。 但這面臨很大的壓力，反倒是逼客户重新自研架構。有消息稱，高通將告別 Arm 架構，明年首次採用自研的 Nuvia 架構。 因此，Arm 就把算盤打到設計自有芯片產品上。部分消息指出，Arm 想要自行設計處理器，並優先使用自家最先進的架構。 而這樣就等於踩了客户的地盤，過去芯片設計廠商與其合作部分因為 Arm 的處於中立地位。如果 Arm 跨入芯片設計，自行生產芯片，相當於踩了客户紅線。 這兩條 “增長之路” 危險重重，若 Arm 堅持這麼做，很可能破產長久以來建立的生態，把客户加速推向競爭對手。 2、競爭越來越卷 例如，開源免費的 RISC-V 架構正虎視眈眈，不斷嘗試切入 Arm 的既有客户之中。 RISC-V 架構憑藉開源、精簡、模塊化的優勢，成為芯片架構領域的 “新秀”。RISC-V 的開源性質吸引了眾多企業的關注，尤其對於小公司和初創企業而言，可以更容易獲得芯片設計授權，從而降低成本。 Arm 也在招股書中提到，我們的許多客户也是 RISC-V 架構及相關技術的主要支持者。如果與 RISC-V 相關的技術不斷發展，市場對 RISC-V 的支持增加，我們的客户可能會選擇使用這種免費的開源架構，而不是我們的產品。 此外，需要注意的是，Arm 近四分之一的收入來自中國市場，並嚴重依賴 Arm 中國。但 ARM 對 ARM 中國沒有任何直接管理權，在 ARM 中國董事會中也沒有控制席位。 於是，ARM 想要保住自己的地位，就必須不斷的投入，研發出新的架構。Arm 也坦言，研發是其業務的核心，也是其未來成功的關鍵。 然而，這談何容易，進一步的創新將越來越難以實現，成本也越來越高。開發新產品需要投入大量的資金和時間，一般需要五年或五年以上的開發時間，而且不能保證產生預期的成果。 可見，擺在 Arm 面前的並不是一條坦途。 貴比英偉達，到底值不值？ 其實，這次並不是第一次上市，1998 年到 2016 年期間，Arm 在倫敦證券交易所和納斯達克上市，後在 2016 年被控股股東軟銀集團以 320 億美元私有化。 在收購協議達成時，軟銀創始人孫正義非常興奮，他稱 Arm 將是軟銀的未來。 七年時間過去了，由於眼下軟銀願景基金投資收益不佳，僅 2022 年投資虧損就超過 390 億美元，加上出售 Arm 計劃失敗，孫正義需要通過 ArmIPO 來回籠資金，同時證明自己的投資眼光。 按照每股 51 美元的上限計算，Arm 估值達 545 億美元，大幅高出軟銀初始收購價，這或將成為孫正義賺的最多的一筆。 若以 IPO 指導價區間的中點定價，ARM 的市銷率為 18 倍左右，而在費城半導體指數成分股中只有英偉達的市銷率高於這一水平。 但不少分析師對軟銀的樂觀預期並不買賬，認為 500 億美元的估值可能高了，ARM 不是英偉達，從某些角度來看 ARM 幾乎和英偉達一樣貴，但其業務增長的速度和幅度、營收和市盈率都很難支撐起孫正義的願景，也很難支撐起 500 億美元的估值。 投資者們普遍以 EDA 軟件公司的估值來對標 Arm，與投資者給予新思科技和 Cadence Design Systems 等規模的芯片設計領域龍頭公司估值相比，Arm 現在估值水平要高出一截。如果用這些上市公司的市銷率標準來測算，Arm 估值將在 320 億至 430 億美元之間。 儘管分析認為估值偏高，但市場需求火爆，週二已獲得 10 倍超額認購。Arm 預計在 9 月 14 日 (週四) 上市，屆時將面臨市場的 “考驗”。