ARM —— 只设计“发动机”
产品形态:Cortex-M3/M4/M7 …… 这一坨 IP(知识产权)
商业模式:把“发动机图纸”授权给任何愿意交钱的芯片厂,按颗收版权费,自己绝不进晶圆厂
技术输出:指令集、寄存器组、调试单元、总线协议(AMBA),也就是“内核+交规”
类比:ARM 是乐高公司,只卖“标准发动机模块”,你拿不到整车
ST(意法半导体) —— 买发动机回去“攒整车”
拿到 Cortex-M 授权 → 在周围加上自己的 GPIO、USART、ADC、Timer、CAN、USB、PLL ……
自己画 SoC 版图 → 自己进晶圆厂(或找台积电)流片 → 贴上 STM32 商标卖芯片
整个芯片 = ARM 内核(IP) + ST 外设(IP) + ST 版图 + ST 晶圆 + ST 测试
类比:乐高玩家买了发动机,再搭配自己设计的底盘、车轮、外壳,拼成一辆“STM32”整车卖给你
兆易创新(GD) —— 另一家“整车厂”,发动机同样外购
也买 ARM Cortex-M3/M4 授权,也买 RISC-V 授权(做两手准备)
自己设计外设、总线、Flash 控制器 → 做成 GD32 系列
晶圆由**、华虹等代工,封装测试后打 GigaDevice 标志出售
与 ST 关系:pin-to-pin 兼容 STM32 是商业策略,但外设寄存器细节、时钟树、功耗曲线各做各的
类比:同样是“发动机”起步,但 GD 把车轮、座椅尺寸做得跟 ST 车一样,方便你直接换车
华大半导体(HDSC) —— 国产第三家“整车厂”
依旧买 ARM Cortex-M0/M3 授权(部分新系列开始用自研 RISC-V)
加上自家安全算法单元、低功耗模拟 IP → 做成 HC32 系列
主打超低功耗 + 安全场景(水表、燃气表、物联网)
商业模式与 ST、GD 一模一样,只是市场定位更细分
相互关系一张图看懂
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ARM(英国)
├─ 授权 IP ─────┬──────────────┬──────────────┐
│ │ │ │
ST(瑞士/法/意) 兆易(中国) 华大(中国) …NXP、TI、Nordic...
│ │ │
STM32 GD32 HC32
整车1 整车2 整车3
ARM ***只站在最上游卖“发动机”
下面所有“整车厂”互为竞争对手,但都得给 ARM 交“发动机”版权费
谁的外设做得好、生态建得全、价格便宜,谁就能抢到更多客户
一句话总结
ARM 是“发动机”公司,ST/兆易/华大是“整车”公司;
发动机可以卖给无数整车厂,整车厂之间拼的是外围配套、功耗、价格和服务,而发动机舱里那颗“芯”都姓 ARM。
这里再展开下ARM卖的IP内核究竟有啥。
ARM 卖的 IP 就是“一套完整的门级网表 + 时序/功耗模型 + 验证环境”,已经是可以直接拿去给台积电流片的电路设计文件,而不仅仅是“规则说明书”。
关于IP,给到这些芯片公司究竟有那些东西,这里分三层:
1. 你拿到手的东西(数字部分)
RTL 源码(Verilog)—— 每一行对应真实触发器、加法器、多路选择器
综合/布局布线脚本 —— 已经把门级网表、时钟树、功耗意图(UPF)写死
仿真/形式验证套件 —— 确保你改任何参数都能通过 ARM 的签名验证
→ 一句话:ARM 已经把“发动机”的电路图画好,连零件摆放说明书都给你了。
2. 模拟/物理部分
高速 PLL、ADC 接口、USB PHY 等,ARM 只给行为模型(.lib/.lef),
真正的晶体管级电路需要芯片厂自己或找第三方 IP 商(Synopsys、Cadence)补。
所以 ARM 的 Cortex-M 内核本身是纯数字 IP,不包模拟电阻电容。
3. 能不能改?
合同里分两种授权:
– 软核 license(多数客户)—— 只能改配置(cache 大小、MPU 区域数),
RTL 核心区域 ARM 用加密 shell 包住,你看不到门级电路。
– 架构授权(苹果、高通、英伟达)—— 只买“指令规范”,自己重新写微架构,
这时才回到“设计规则”层面,电路自己画。
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