苹果之“芯”蚂蚁撼大象：ARM对Intel的逆袭（上）-侯安扬投资笔记-财新网

——苹果供应链研究系列之三

文 | 上善若水研究院

本文是苹果供应链研究系列文章的第三篇，介绍的是“苹果之芯”的重要供应商ARM蚂蚁撼大象的故事。ARM颠覆了INTEL对于芯片的垄断，在移动设备中占据高达90%的市场份额。上篇（本篇）主要介绍芯片行业以及ARM/Intel的发展历程。下篇（下周）将详细解读二者商业模式、财务以及市值变动。

新时代的来临

上世纪90年代，蓝白标志加上“灯，等灯等灯”的广告配乐走入了千家万户的荧屏，这是有史以来第一次有硬件公司耗费巨资打造品牌形象，它帮助了许多消费者认识了英特尔这家身处各电脑品牌背后的 toB 的公司，许多人甚至将英特尔与芯片等同起来。可以说，凭借着特色的品牌形象和出色的产品性能，英特尔牢牢地控制着整个PC时代脉搏的跳动。

然而随着2007年6月，苹果推出了第一代iPhone，带动了智能手机行业的兴起，PC时代就逐渐被移动时代所取代。为苹果提供芯片底层指令和架构的ARM公司，凭借着其独特的商业模式以及低成本、低功耗和高效率的指令和架构，不断地挑战着是自身八倍市值的英特尔的地位，最终成为整个移动时代风光无限的霸主，上演了一出蚂蚁撼大象的奇迹。

芯片产业链有哪些环节？

芯片虽小，但它支撑着整个电子器件的处理和运算，其加工过程也非常复杂。为了理解蚂蚁为什么能够撼动大象，我们需要对ARM和Intel所处的产业链生态进行一定的了解。

芯片是集成电路的载体，虽然有不同的指令集和架构，但都要经历芯片设计、晶圆生产、芯片封装和芯片测试等环节。具体流程如下图所示：

0. 指令和架构（底层路线）

代表企业：Intel、ARM

格局：分领域内一家独大

要设计芯片，首先就需要有指令集(Instruction Set Architecture)和架构(microarchitecture)，不同的指令集和架构从根本上决定了芯片的性能和功耗。

所谓指令集指的是CPU可以理解的指令的集合，而架构是建立在指令集上CPU执行任务的逻辑。我们可以简单将其理解为单词和语法，而CPU执行任务则是做阅读理解的过程。目前具备指令集和架构的研发能力的主流公司有两家：英特尔、ARM。

由此产生了以Intel派系：复杂指令集(Complex Instruction Set Computer)为基础的X86指令架构，以及ARM派系：精简指令集(Reduced Instruction Set Computer)为基础的指令架构阵营。

1. 芯片设计

代表企业：Intel、苹果、英伟达、高通

格局：百家争鸣

芯片设计是芯片的研发过程，具体来说，是通过系统设计和电路设计，将设定的芯片规格形成设计版图的过程。设计版图是一款芯片产品的最初形态，决定了芯片的性能、功能和成本，因此在芯片的生产过程中处于至关重要的地位，是集成电路设计企业技术水平的体现。设计版图完成后进行光罩制作，形成模版，光罩成功则表明芯片设计成功，可以进入晶圆生产环节。

2. 晶圆生产

代表企业：台积电、三星、Intel

格局：三分天下

晶圆生产过程是利用晶圆裸片，将光罩上的电路图形信息大批量复制到晶圆裸片上，在晶圆裸片上形成电路的过程，即晶圆的量产。晶圆生产后通常要进行晶圆测试，检测晶圆的电路功能和性能，将不合格的晶粒标识出来。

3. 芯片封装

代表企业：日月光

格局：台湾为主

芯片封装是将生产出来的合格晶圆进行切割、焊线、塑封，使芯片电路与外部器件实现电气连接，并为芯片提供机械物理保护的工艺过程。针对指纹识别芯片的技术特点和要求，在此环节对指纹识别芯片需要进行晶圆级封装：晶圆级封装是对未切割的晶圆上每颗IC进行过孔、重布线、生成焊盘和植上可焊接锡球等动作，实现芯片3D堆叠或封装最小化。

4. 芯片测试

代表企业：日月光

格局：台湾为主

芯片测试是指利用集成电路设计企业提供的测试工具，对封装完毕的芯片进行功能和性能测试。测试合格后，即形成可供整机产品使用的芯片产品。

芯片行业有哪些商业模式？

早期的芯片生产大多一家包揽上述所有过程，也即Intel的垂直整合模式。后来由台积电开创晶圆代工之后，才形成了产业链的分工。（台积电的故事我们会在下一篇中讲到）

目前，芯片行业已形成Fabless、Foundry、封装和测试以及IDM等企业类型，各类型的特征及代表性企业如下：

1. Fabless （只负责芯片设计）

Fabless指的是无晶圆厂的集成电路设计企业，其主要从事集成电路的设计和销售，而将晶圆制造、封装及测试环节通过委外方式进行。该模式下，集成电路设计企业可以专注于集成电路的研发，而不必投资大量资金建设晶圆生产线、封装测试工厂等。目前，全球绝大多数集成电路企业均为Fabless模式，包括美国高通、Synaptics（新突思）等。

2. Foundry （只代工）

Foundry指的是晶圆委外加工厂商，其自身不设计集成电路，而是受集成电路设计企业的委托，为其提供晶圆制造服务。由于晶圆生产线的投入很大，且工艺水平要求较高，这类企业一般具有较强的资金实力和工艺水平。由于这一环节固定成本极高，因此有极强的规模效应。采用此类模式的企业包括台积电、三星等。

3. 封装、测试企业（封测）

封装和测试企业负责晶圆生产出来后的封装和测试工作，本身不从事集成电路的设计，而是接受集成电路设计企业的委托，为其提供封装测试服务。该模式也要求较大的资金投入进行生产线的建设。采用此类模式的企业包括日月光、长电科技等。

4. IDM （垂直一体化）

IDM指的是垂直整合制造商，即涵盖了集成电路设计、晶圆制造、封装和测试所有环节的模式。该模式对技术和资金实力均具有很高的要求，只有少数国际大型企业所采纳，如英特尔、三星、德州仪器等。

ARM：芯片设计+指令授权

ARM比较特殊，它与上述所有类型有所不同。它虽然也属于芯片设计环节，但主要商业模式指令集授权，是一家知识产权供应商。这与同样做指令集开发的Intel十分不同。

历史重演：移动端对PC端的逆袭

精简指令集规模较小，大部分工作都可以通过执行一条指令，在一个操作内完成；而复杂指令机的规模较大，通常需要3-4个指令，进行多次操作来实现一个意图。相较之下，以精简指令集为基础的ARM要功耗更低，而以复杂指令机为基础的X86计算能力更为卓越但也更加耗能。

PC时代，人们追求的是运算速度，因而X86指令和架构几乎包揽了整个电脑处理器的市场，ARM只是一个无人问津的非主流小众公司。

而在移动时代，人们更注重运算能力与功耗的平衡，这给了ARM这些研发精简指令集和架构的公司一个麻雀变凤凰的机会。

事实上，移动端对于PC的端的逆袭的本质逻辑历史上也上演过多次。PC对于大型计算机的颠覆，走入千万家庭的过程，非常类似于当年微软对于IBM的颠覆。只是，这一次，windows+intel的PC联盟，被Apple+ARM的移动智能设备联盟挑战了。

ARM.vs. Intel-概览

ARM 的历程

目前，移动芯片领域呈现ARM一家独大的格局。数据显示，2015年ARM芯片出货量高达148亿，全世界超过85%的智能手机芯片都在使用ARM的指令集和架构。在一些新兴领域，如VR、自动驾驶汽车、智能手表以及无人机中也都有它的身影出现。通过移动设备芯片指令集授权业务，ARM公司的收入随着智能手机出货量的增长水涨船高。