Arm化身航空母舰 耗费十年计划打造物联网战队

提到Arm，很多人马上会想起它以IP技术授权起家，不断深耕处理器运算及联网技术，持续开发出创新的指令集与微架构。Arm在产业领域由微至巨，从物联网设备、服务器到车联网，目前全球高达1,300亿颗处理器芯片的都来自Arm。

实际上，Arm除了攻克智能手机外，现在更是把涉足领域跨到物联网设备，近年的系列产品方案都在朝向同一个目标：2035年实现全球一万亿设备互联的宏伟愿景！万亿设备互联数字惊人，事实上Arm早十年前就鸭子划水，全面启动打造物联网“超级战队”。

Arm化身航空母舰

耗费十年计划打造物联网战队

本文作为三部曲首发，主要聚焦探讨「DesignStart」这项方案内涵及近期策略，而后的第二曲「Pelion」及最终曲「Neoverse」，象征着Arm“物联网战队”的超级计划。DesignStart项目主要通过释出IP架构，让有意投入物联网芯片设计的开发商，可以使用FPGA开发板做芯片原型开发。

而Arm就像一艘技术领先、资源完备、伙伴多元的航空母舰，新创小飞机可以驻足在母舰的基地上，使用内部免费授权工具（也就是提供低成本、快速取得的Arm Cortex-A与Cortex-M等CPU IP授权方案），搭建出属于自己特色的战机。而Arm生态系统合作伙伴厂商同样驻点在母舰，累积成资源庞大的战队，各家战机可撷取自己所需的资源。

▲Arm打造物联网超级战队，以「DesignStart」项目方案打头阵

你可能会问，从传感器、智能手机到超级计算，全球超过70%人口正在使用Arm的技术，身为技术龙头为何要造福大家？因为Arm的品牌精神，就是用独领风骚技术，协助伙伴持续在开发应用突破创新。

尽管物联网已成风潮，但技术从硬体到软体仍有门槛。所以Arm这艘航空母舰让开发者在进行开发时，能够用更低成本、更有效率的模式，推出更有竞争力的物联网设备方案。

互联设备从一亿台到万亿台

降低技术门槛才能“打群架”

正因为Arm及软银(Softbank)看好到2035年之际，全球的互联设备数量将突破万亿，届时物联网的数据力将重新定义所有行业。而要达到万亿设备互联这一规模的愿景之前，Arm将驱动更多技术变革促使市场成长，包含持续扩展免预付授权费用的DesignStart项目，以及后续文章将介绍的「Pelion」及「Neoverse」方案。

互联设备的应用市场之所以能取得突破，除了处理器计算性能的突破之外，5G的商用化同样可以加速世界迈向全联网时代。根据意法半导体(ST Microelectronics)过去的统计，2003年全球连网设备数仅5亿。到了2008年，物联网被主流媒体关注，加上移动设备应用遍地开花，这一年，连网设备数量正式超越全球人口数。

▲Arm及软银(Softbank)目标2035年实现万亿设备互联

隔了将近十年后，市调研究公司Strategy Analytics调查2017年全球已经有200亿个物联网设备部署于全球。到2020年，各家公司预估IoT设备数量将在300～500亿个之间。如果以300亿的保守估计，相当于地球人口平均每人拥有超过3个连网设备。

换句话说，在未来15年内，Arm将继续扮演技术推手，提供更低功耗、计算性能更高、更安全连接防护的技术方案，而且不断尝试与跨业厂商进行合作，才能加速万亿物联网应用的成长。

先知卓见的战略计划

DesignStart为何如此受欢迎？

DesignStart究竟是什么样的项目？回溯至2010年，Arm开始提供技术专利快速授权，而到2015年正式加入旗下产品Cortex-M0的授权，免费提供Cortex-M0 IP给开发者。所以采用此架构的开发者可用较低的成本，及易用工具进行评估与测试，不仅降低开发者的成本风险，更让嵌入式设备以及更多物联网应用加入Arm的处理器技术。

▲DesignStart项目自2010展开，到明年将迈向第十年

接着Arm又推出Cortex-M3架构设计，让数位或类比特定技术或需多个芯片达到其功能的新创公司或特殊属性企业，可利用 DesignStart做小规模的芯片生产测试。这一波成绩让各领域的开发者，开发出智能互联设备、IoT节点、航太应用等芯片。联网芯片从开发、原型到量产，DesignStart堪称是一站式服务。

作为新创公司，移芯科技是Arm Design Start项目在中国的首批合作伙伴，他们有经验的团队眼光独到，加入了Arm Design Start项目，免费获得Arm Cortex-M3的IP，同时也就意味着得到了整条产业上下游的生态系统（Ecosystem）的支持，从设计到流片，大大减少了工作时间，也节约了大量的经费，作为初创型公司，这两点是他们甩开其他同类型创业者的绝招。

除了架构授权，Arm提供的资源当然不仅于此。Arm一方面携手 EDA 厂商、半导体厂商，协助开发者做生产最佳化，另一边还提供软件、子系统授权、设计咨询等服务。意味着这艘航空母舰从评估、咨询、设计、验证、生产、软体系统，包含了所有完整的后续服务。

进化版DesignStart项目

结盟Xilinx开创FPGA新设计可能

DesignStart项目执行至今尚未结束，甚至去年持续进化，推出更多崭新的授权应用，其中又以FPGA及SoC两项芯片最受瞩目。Arm与Xilinx公司携手，针对Cortex-M处理器提供免授权费用，让开发者在单一处理器架构，展示异构化运算的优点，处理任务分派给适合的运算引擎，将更多Cortex-M优势注入到现场可编程门阵列(FPGA)领域，因而开发更精密的产品。

根据统计，2016至2022年间FPGA及可编程逻辑元件(Programmable Logic Devices)芯片出货量估计达七亿，成长率74%。OEM厂商如何用更少的投资开发出更具弹性的设计，DesignStart让厂商可以快速取得处理器IP，同时通过Xilinx软件开发方案，完成设计整合以加快在FPGA上开发脚步。

▲Arm结盟Xilinx开创FPGA的设计多元性

过去一年内内，这项原型方案被下载超过3,000次，由DesignStart申请Arm处理器商业授权的客户超过300家。在FPGA芯片的开发上，Arm提供「最多的选择与弹性」「整合设计更容易」「降低软件开发成本」「缩短产品上市时程」等优势，的确让产品制造商在FPGA上创造了更多应用最佳化与定制化的设计，进而建立起自身的差异化竞争优势。

聚焦SoC加入Cortex-A5授权

加速嵌入式芯片创新

为满足开发人员在高级设计中能够轻松访问支持Linux的Arm处理器的需求，Arm对DesignStart项目进行了扩展，将其功耗最低、面积效率最高的应用处理器Cortex-A5纳入该项目。物联网设备设计可借由「富嵌入式处理」达到差异化功能，让开发厂商转向特殊应用IC满足产品功能需求。

现今因联网产品延伸到智能网关、医疗、智能家居及工业等多元市场，这也加速富嵌入式及物联网SoC设计进程。VDC 的2016 年报告显示，目前业界在CPU与SoC的嵌入式产品使用量，70％的富嵌入式设备都基于Arm。目前全球采用Cortex-M0及Cortex-M3为主流的 SoC 芯片处理器数量，已超过280亿个。

此外，目前业界达82%的开发者首先考虑Linux与Android系统进行开发，Arm是嵌入式Linux和Android系统的主要架构，基于Arm架构运行的Linux项目已达到数百个。Linaro通过与Arm携手，双方已联合成为Linux内核的前三大贡献者之一。由于基于Arm的可立即运行操作系统、中间件、编解码器和应用程序十分丰富，基于Arm 架构的Linux在项目进度表和成本方面带来的积极影响不容小觑。通过选择Arm，单单在软件开发这一项，开发人员就可以节省大量的成本。

未完待续…

从Xilinx FPGA免授权费方案到进一步的Cortex-A5，都可看出Arm致力支持嵌入式与物联网设备设计的创新，迎合蓬勃市场的多元化需求。Arm领航的物联网超级战队，除了DesignStart十年计划作为IP技术授权及合作之外，在其他物联网周边技术的布局远远不仅于此。

究竟Arm这艘航空母舰内还藏有哪些秘密？让我们在后面的报道中逐一揭开神秘的面纱吧。