ARM竞争壁垒及增长空间如何？

IP 先进性构筑技术壁垒，v9 架构对版税率的拉升作用将在未来三年体现。

1.Arm 研发实力强大，生态构建完善，短期不惧 RISC-V 挑战

1.1 依赖强大专利护城河，新一代架构 v9 进一步迭代技术

1）Arm 拥有完善且强大的专利技术布局。高研发投入保证 IP 核技术领先。IP 核研发的技术难度较高，在确保自身设计具 备优秀性能的同时，还需要与芯片系统中的其他模块配合紧密。高通和三星等芯 片设计厂商都曾投入大量资源自研 IP 核，但最终产品的性能也难以超越 Arm 公 版架构。作为芯片设计的基底技术，Arm 保持高强度的研发投入保证其技术优 势。Arm 招股说明书显示，公司 FY23 的研发支出为 11.33 亿美元，占总收入的 比重达到 42.3%，高于大部分科技公司。

大量专利技术布局构建技术护城河。Arm 具备的专利数量非常可观，截至 FY23， 公司拥有或共同拥有已发布的专利数量约为 6800 项。其中 Arm 的核心专利之 一可以显著减少 CPU 能耗并提高性能。Arm 凭借其完善的专利布局或使 RISC-V 开源架构陷入专利陷阱并阻碍其发展，确保 Arm 在市场竞争中取得领先地位。

2）ARM 架构能效比和性价比突出，积极由移动端向数据中心、物联网、汽车等 领域拓展。与 x86 架构相比，Arm 具有低能耗和高性价比优势。Arm 架构在硬件逻辑的设 计上相较复杂指令集架构更加简化。对比 x86 架构，Arm 架构的核心数量更多， 每瓦性能更好，能以更低的设计和制造成本提供均衡的能效表现。除了传统的移 动处理器市场，Arm 架构在数据中心市场中同样表现优异。由于支持多样化工 作负载和良好的成本效益，Arm 架构服务器能更好地满足现今微型数据中心的 需求。随着 Arm 陆续推出针对数据中心、物联网、汽车等领域的新一代服务器 产品，预计 Arm 未来将在更多下游市场与 x86 展开竞争。

与 RISC-V 架构相比，Arm 架构灵活的功效配置覆盖更多应用场景。Arm 架构与 RISC-V 架构都依赖于 RISC 指令集，功耗和成本均低于 x86 架构，但两者在技 术特点和应用场景上仍有一定的区别。RISC-V 架构对指令集进一步压缩，指令 集特点是小型、简单和高效，同时通过模块化设计实现较高的可拓展性。Arm 架构更注重功效，并根据具体应用场景设置特定的性能和功耗。综合来说， RISC-V 的模块化方法提供了定制的可能性，而 ARM 的专用内核则更注重目标性 能。RISC-V 强调简单和开源灵活，更适合物联网场景；ARM 凭借其专有技术和 完善的生态系统，可应用于移动端、嵌入式系统和数据中心等多种领域。

3）新一代 v9 架构针对 AI 性能和安全性进一步迭代。Arm v9 架构注重安全性与 AI 性能的增强，进一步拓展边缘应用场景。2021 年 Arm 发布了最新一代 Arm v9 架构，是近十年来 Arm 架构的首次指令集大版本 更新。Arm v9 架构的主要变化是引入了新的安全性和矢量处理技术、增强了机 器学习和数字信号处理功能并保持对 Arm v8 架构的兼容性。此次指令集更新中 Arm 将安全性升级置于首要位置，通过采用机密计算架构（CCA）实现对重要数 据的隔离保护。而针对市场对 AI 性能的需求，Arm 为 v9 架构开发了 SVE2 技术， 大幅提升了在 v9 架构 CPU 上运行 5G 系统、虚拟/增强现实以及 ML 工作负载的 处理能力。我们认为 Arm v9 架构的推出将推动 Arm 新一代产品在 AI 和重要数 据处理领域的渗透，有望提升 Arm 在 AI 时代下的市场认可度。

1.2 持续补齐软件短版，在物联网、基础设施领域持续构建生态

在生态方面，ARM 此前被人诟病的软件短板逐渐被补齐。目前所有的大型操作 系统，如 Linux、BSD、Windows 等都可支持 ARM 架构。同时 ARM 架构也支 持容器化技术（如 docker、VMware、KVM 和 Kubernetes 等虚拟化工具）的 运行和 CUDA 及 Java 等编程语言的配置和执行。 Arm 生态为物联网奠定信任根基。ARM 是目前承载智能物联网边缘算力的主要 架构，公司约 70%的出货量来自物联网和嵌入式应用。Arm 对物联网领域兼容 性和安全性的贡献是 Arm 生态取得成功的重要原因。物联网从根本上改变了嵌 入式计算对安全性的要求，Arm 在 2017 年主导创建的 PSA 框架为互联设备提 供了信任基础，从而推动了建立在 RoT（Root of Trust）上的物联网安全开发。 随着 Arm 物联网全面解决方案和基于 ARM 架构的可信固件陆续推出，Arm 在 以安全为宗旨的物联网设备中将得到更加广泛的认可和使用。

Neoverse 平台通过产品、场景、生态多元发力，积极拓展服务器市场。过去基 础设施领域长期被 x86 架构占据，为了进一步开拓数据中心市场，Arm 在 2018 年推出了面向服务器的 Neoverse 系列 IP，并凭借多样化的应用场景和完善的开 发者生态迅速获得了大量采用。针对 Neoverse 平台，Arm 积极与其云合作伙伴 开展云原生软件基础架构、框架和工作负载的优化，使所有终端用户都可以在 Arm 架构上构建新一代应用程序。除了大型企业，越来越多的创业公司也开始 基于 Arm 架构进行云服务领域的产品研发，Arm 软件生态系统的优势与 Neoverse 平台技术相结合，将使更多客户采用从云到边缘的定制解决方案。

1.3 面临 RISC-V 架构挑战，但风险近五年可控

RISC-V 架构逐渐在不同领域中得到采用。RISC-V 主要用在低功耗嵌入式系统和 物联网设备，但目前也逐步拓展至数据中心、汽车、工业控制等领域。高通在近 期宣布与谷歌合作设计基于 RISC-V 架构的可穿戴设备芯片，而 Meta 在 AI 芯片 方面也选择 RISC-V 架构进行自研开发。在自研芯片大趋势和公司业务发展的刺 激下，越来越多厂商开始试水 RISC-V 架构。 虽然 RISC-V 具备宽松的开放式免版税许可和更大的设计灵活性，但在技术性能 和生态配套上较 ARM 架构仍有一定差距，我们认为五年内 ARM 架构的领先地 位不会被撼动。 RISC-V 架构 IP 相较同期发布的 Arm Cortex 仍存技术差距。SiFive 于 2022 年 发布的 P670 是目前性能最高的 RISC-V 架构处理器核心。与 Arm Cortex-A78 相比，P670 拥有 2 倍的计算密度和近一半的面积，但单线程性能峰值落后约 5%。 虽然在整体性能上较为接近，但需要注意的是 Cortex-A78 于 2020 年发布，因 此 RISC-V 架构的处理器 IP 在研发能力上与 Arm 仍具有 2 年左右的差距。P670 更适用于可穿戴和物联网等场景，而 RISC-V 架构在其他领域的表现仍待观察。

生态配套方面的差距是 RISC-V 未能得到广泛推广的主要原因。Arm 的客户包含 高通、联发科、苹果等主要半导体厂商和科技巨头，拥有更广泛的硬件合作伙伴、 软件工具和开发套件，同时支持众多主流操作系统以及实时操作系统，生态体系 完善。为此，谷歌与英特尔等 13 家企业发起了 RISC-V 软件生态计划，旨在加 速 RISC-V 架构的软件生态建设和应用商业化进程。综合来看，虽然 RISC-V 架构在开源社区的努力下正处于高速发展阶段，但想要达到与 Arm 相匹配的软硬 件生态成熟度还需要较长的时间。

2.公司具备内生增长动力，订阅制创新和版税费率提 升分别驱动授权和版税收入增长

2.1 v9 架构迭代成版税率提升驱动力，看好版税收入快速增长

搭载 Arm 技术的芯片在对外出售或内部使用时需抽成一定比例的版税。版税的 具体收取方式有两种：1）对于在市场销售的芯片，Arm 根据版税费率×芯片 ASP×芯片出货数的公式计算版税收入；2）对于企业内部使用的芯片，Arm 会 与客户商定固定版税额。我们推测高通、英伟达、联发科、英飞凌、恩智浦及意 法半导体等芯片设计厂商以芯片 ASP 的一定比例交纳版税，而苹果、亚马逊和 微软等公司的芯片主要作为内部产品使用，将按照固定金额交纳版税。

Arm 版税收入受到芯片出货量与单位芯片收取的版税两个因素影响。从下游市 场看，使用 Arm 架构或 IP 核的芯片在 FY23 出货量达到 300 亿颗，累计达 2500 亿颗。考虑到市场需求仍存在增量空间，芯片出货量未来有望进一步提升。同时， FY21-FY23 Arm 平均单位芯片版税收入也保持稳定增长。我们认为单位芯片收 取版税的增长动力分别来自 1）芯片 ASP 上升；2）版税费率提升。

1）芯片性能增强和制程工艺升级，芯片 ASP 具备上升潜力。随着市场对智能手机性能迭代速度的要求不断提高，厂商竞逐先进制程工艺并集 成更高规格 IP，从而推动智能手机芯片 ASP 上行。根据 EE Times Asia 测算， 智能手机芯片整体 ASP 从 2020 年的 31 美元增至 2023 年的 42 美元，预计未来 几年仍会以高个位数复合年增长率上升。

2）受益于 Arm v9 架构和 TCS 平台推出，版税费率具备提升动力。Arm v9 架构迭代是版税费率提升的主要动力。当前 Arm 旗下 IP 产品平均版税 率在 1.7%左右。随着 Arm 架构迭代，采用先进架构的 IP 核版税费率将明显增长，据 Anandtech 报道，基于 v8 架构的 Cortex-A 系列处理器版税费率可达到 2.0%以上，而基于 v7 及之前架构的 IP 核版税费率在 1%左右，这说明底层大架 构的技术迭代是 Arm 提升版税费率的主要驱动因素。依据 v8 相比 v7 的涨幅， 结合 FY24Q3 公司表示 v9 新架构的版税率为 v8 架构的两倍，我们判断基于 v9 架构的 IP 核产品版税率可能在 3%-5%，我们看好随着客户更多采用 v9 架构， Arm 的平均版税率呈持续上升趋势。

IP 授权模式具有价值累积效应，基于 v9 架构的收入增量仍需 2-3 年体现。观察 历代架构产品带来的版税收入情况可以发现，每一代架构产品都需要经历一定研 发和上市周期，在 4-5 年后才能充分扩大其市场规模。同时旧世代产品的收入在 进入新架构发行周期后并没有急剧下降，而是随着时间推移保持相对稳定甚至略 微增长。例如 FY22 期间，约 50%的收入仍来自 v7 架构或更早的产品；截至最 新的 FY24Q3，基于 v9 架构的版税收入仅贡献总版税收入的 15%。因此我们认 为 v9 架构带来的版税收入提升在 FY25 和 FY26 才会充分体现，预计 FY26 后 v9 架构及 IP 核产品才会占据较大的版税收入比重。

TCS 平台充分整合生态搭建整体解决方案。TCS 提供涵盖 CPU、GPU 和系统 IP 等 Arm 最新 IP 的完整产品包，旨在通过整体解决方案实现产品在低功耗范围下 的高性能表现，以满足客户的精准需求并加快产品从研发到上市的时间。配套的 软件工具使开发人员能够方便地进行代码编写和部署，并借助解决方案堆栈持续 迭代改进。除此之外，Arm 还与台积电、三星、及英特尔代工厂进行合作完成 制程工艺路线的预先验证，保证芯片设计和流片环节的无缝衔接。 TCS23 面向高端移动终端市场，加速 Arm v9 架构渗透及版税率提升。TCS23 的发布为 Arm v9 CPU 及 GPU 集群在新一代旗舰手机型号中的普及应用提供了 一站式方案，其中联发科和三星作为 Arm 的重要客户，将借助 TCS23 平台在其 新一代旗舰芯片中采用 Cortex-X4 和 Immortalis-G720 等最新 IP 产品，更先进 的产品性能叠加一站式解决方案都将助力 Arm 芯片版税率进一步增长。

2.2 灵活的订阅制收费模式有望吸引新客和增加客户粘性，为授 权收入增长注入动能

AFA 计划有效扩大 Arm 用户基数，成为与 RISC-V 竞争的重要战略布局。通过 Arm Flexible Acess 计划，Arm 瞄准物联网、无人机、相机和中低端消费设备等 大众市场产品。虽然 AFA 计划的定价是中性的——它并没有提供授权费和版税上 的优惠，只是将支付环节递延——但更低的进入门槛和完善的产品方案会刺激更 多初创公司选择 Arm 架构进行开发，设计活动的增加将为 Arm 带来营收增量。 与此同时，大量初创公司的涌入将进一步完善Arm生态，从而使Arm在与RISC-V 等开源架构的竞争中获得优势。Arm 推出 AFA for Startups 计划，规模不足 2000 万美元的半导体初创公司将免费获得芯片原型制作许可，这也会帮助 Arm 争取 小微客户，以帮助 Arm 更好应对 RISC-V 的竞争。

订阅制收费模式的客户数量呈现持续增长趋势，驱动 Arm 授权收入增长。 FY24Q3，Arm 新签署 5 项 ATA 协议，使现有的 ATA 许可总数达到 27 个，其中 包括了 Arm 前 20 大客户的一半以上，且有 17 家是 Arm 超过 10 年的客户，说 明 Arm 的头部客户结构较为稳定且存在向订阅制模式转型的趋势；且 FY24Q3 期间新增的 3 家 ATA 客户为原有 AFA 升级到 ATA 协议，也体现出 Arm 的客户 存在由 AFA 向更大订单协议 ATA 转变的趋势。AFA 计划则要求客户每年进行续 签，FY24Q3 期间新签订单 6 个，帮助 AFA 总许可数达到了 218 个。同时根据FY24Q2 业绩会，由于 AI 趋势带动更多客户的芯片设计需求，FY24H2 会签约更 多大客户订单，特别是 FY24Q4 会有较多大订单落地，带动授权收入同比较高增 长。考虑到 Arm 仍在积极推进客户向订阅制模式迁移，预计未来客户数量将会 继续增加，许可收入的可见性与平滑度也将有所提升。我们将密切跟踪 Arm 每 季度披露的 ATA 和 AFA 客户数，并搜集合同签约的资讯。

2.3 Arm 意欲转型 OEM 的商业模式，但此计划仅为远期愿景

Arm 意欲效仿高通对 OEM 收取版税，或带来大幅收入增长。近年来 Chiplet 技 术的突破和苹果及云厂商自研芯片成功的案例，说明 Arm 的客户不仅可以覆盖 芯片设计厂商、IDM 和晶圆制造厂，也能触达垂直集成芯片开发的 OEM 厂商。 据产业链消息，Arm 希望对版税的收费模式进行大幅调整，计划按终端产品售 价抽成而非目前按终端产品对应的芯片 ASP 抽成，改革后的收费模式与高通类 似。根据 Strategy Analytic 测算，2022 年高通对每台终端设备平均收取 3.5 美 元的版税，约为 Arm 的 60 倍。如果 Arm 的改革方案能顺利推行，将会为公司 带来数十倍的收入增长，但目前该计划是非常乐观的远期愿景，具体推行进度和 市场态度仍不明朗。

2.4 高通诉讼案短期不会造成实质性损失，反而有望迫使高通为 Arm 带来更多收入贡献

高通的低版税率可能是 Nuvia 诉讼案的重要导火索。2022 年 8 月，Arm 正式起 诉高通和 Nuvia，认为 Nuvia 未能销毁基于已终止的 ALA 协议开发的技术，并 未经允许将其转让给高通。虽然 Arm 与其大客户高通的兵戈相向看似难以理解， 但当我们分析对比高通与 Nuvia 向 Arm 所支付的版税率后，就可以发现端倪。 据 Strategy Analytics 分析，考虑到高通芯片出货量大且高通作为 Arm 大客户 具备较强的谈判筹码，高通的 ALA 合同中应该获得了较为可观的费率优惠；相 比之下，Nuvia 在被收购前与 Arm 签署的 ALA 版税率应当会明显高于高通，因 此坚持让高通按照 Nuvia ALA 协议水平的版税费率向 Arm 支付 Nuvia 技术（包 括新一代 Oryon 芯片）将为 Arm 带来相当可观的收入增长。

胜诉并非主要目的，Arm 更希望通过和解提升高通新产品版税率。对于诉讼案 细节我们不在此做过多展开，但从 Arm 与高通在本案中的立场和诉求出发，可 以预见不同判决结果所带来的潜在影响：1）Arm 败诉，高通保有对 Nuvia IP 的使用权且仍按照高通 ALA 费率向 Arm 支付版税。由于 Nuvia 签署的 ALA 协 议在 2022 年终止，与该公司相关的营收减少应当已被纳入未来财务测算的考量 之中。这意味着败诉并不会为 Arm 带来直接的业务损失，但高通基于 Nuvia 技 术的自研 IP 核可能在长期对 Arm 的 IP 核业务形成一定的冲击。2）Arm 胜诉， 高通销毁含有 Nuvia 技术的相关产品并赔偿损失，此做法过于极端，双方均有 理由避免此结局。3）双方和解，我们认为相较销毁，Arm 会更倾向于与高通达 成和解，并要求高通按照 Nuvia 原 ALA 协议的费率为新系列产品支付版税。如 果未来高通坚持自研 IP 核，高 ALA 版税率将为 Arm 带来版税收入增长空间。 综合来看，最终判决无论是哪一种结果短期都不会对 Arm 造成实质性损失，后 续正式审判将于 2024 年 9 月 23 日开庭，该案的判决结果和双方的后续行动将 值得进一步跟踪。高通收购 Nuvia 可能会让高通加速由 Arm 公版 IP 转向自研 IP 核，导致 Arm 无法向 IP 核收费而只能收取指令集架构费用，长期来看将会损害 Arm 业绩。