2024年ARM研究報(bào)告：深度探究IP核霸主ARM-AI時(shí)代的機(jī)會與挑戰(zhàn)

2024年ARM研究報(bào)告：深度探究IP核霸主ARM_AI時(shí)代的機(jī)會與挑戰(zhàn)1、公司簡介：因移動終端趨勢而生的IP核龍頭，成為芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的技術(shù)基底1.1簡介：公司擁有ARM架構(gòu)，出售芯片IP核Arm（全稱AdvancedRISCMachinesLtd），中文名稱安謀公司，成立于1990年11月，是一家總部位于英國劍橋的半導(dǎo)體設(shè)計(jì)公司。Arm是ARM架構(gòu)（全稱AcornRISCMachine）的IP所有者和開發(fā)商，該架構(gòu)被用于全球絕大多數(shù)智能手機(jī)CPU內(nèi)核。Arm的主要業(yè)務(wù)是向半導(dǎo)體設(shè)計(jì)公司設(shè)計(jì)和授權(quán)各類芯片IP核，簡化芯片設(shè)計(jì)流程。2016年7月，軟銀斥資240億英鎊（折合320億美元），以全現(xiàn)金方式收購Arm；2023年9月14日，軟銀出售Arm10%的少數(shù)股份以幫助Arm實(shí)現(xiàn)在美國納斯達(dá)克市場上市，軟銀保留其余的約90%股份。1.2業(yè)務(wù)：IP核是芯片設(shè)計(jì)的技術(shù)基石，助力半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)加速迭代IP核被稱為“半導(dǎo)體皇冠上的明珠”，提供芯片設(shè)計(jì)的核心技術(shù)底座。Arm主要業(yè)務(wù)是為芯片設(shè)計(jì)廠商提供IP核授權(quán)。IP核是芯片中具有獨(dú)立功能的集成電路模塊的成熟設(shè)計(jì)，如果將集成電路設(shè)計(jì)看作搭建房屋的過程，IP核就相當(dāng)于施工中所需的圖紙。芯片設(shè)計(jì)廠商等客戶獲得ArmIP授權(quán)后，可將外購的多個(gè)IP核與自主設(shè)計(jì)的電路部分拼接成一個(gè)復(fù)雜芯片。通過在芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)采用成熟且經(jīng)過驗(yàn)證的IP核，可降低設(shè)計(jì)門檻、縮短設(shè)計(jì)周期、降低設(shè)計(jì)成本和失敗風(fēng)險(xiǎn)，幫助芯片廠商快速響應(yīng)市場需求。IP核種類豐富。按照交付方式，可分成軟核、固核和硬核。1）IP軟核：經(jīng)過行為級功能驗(yàn)證和優(yōu)化的RTL代碼，不含任何物理實(shí)現(xiàn)信息，只以HDL文本形式提交給用戶，后續(xù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活度高，類似房屋的設(shè)計(jì)圖紙而不涉及具體施工細(xì)節(jié)；2）IP固核：以網(wǎng)表形式提供，完成了門級電路綜合和時(shí)序仿真等設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，但布線設(shè)計(jì)仍有調(diào)整空間，類似房屋渲染效果圖，而實(shí)際成品仍可改動；3）IP硬核：提供形式為版圖，與成套工藝綁定，確保了產(chǎn)品實(shí)施路線的穩(wěn)定性，但不具備任何應(yīng)用靈活度，類似具體的房屋施工圖?？蛻艨梢愿鶕?jù)自身的業(yè)務(wù)需求和技術(shù)實(shí)力，選擇合適的IP核類型和設(shè)計(jì)靈活度。按照設(shè)計(jì)產(chǎn)品的類型，可分成處理器IP、接口IP、存儲IP和模擬IP等。其中Arm主要以處理器IP為主。IP行業(yè)集中度高，Arm位居絕對龍頭。IP核行業(yè)于90年代開始快速發(fā)展，行業(yè)主要廠商幾經(jīng)更迭，當(dāng)前市場競爭格局穩(wěn)固，行業(yè)高度集中，2022年IP行業(yè)CR3與CR10分別高達(dá)66.1%和80.3%。處理器IP（包括CPU、DSP以及GPU）市場營收占總IP市場營收的近50%，而Arm作為處理器IP市場的絕對龍頭，在IP核市場營收占比高達(dá)41.1%，遠(yuǎn)高于第二名Synopsys的19.7%。1.3發(fā)展史：乘移動互聯(lián)網(wǎng)之風(fēng)，ARM成長為IP核龍頭1.3.1半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)分工細(xì)化趨勢下，IP核行業(yè)應(yīng)運(yùn)而生三次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移推動半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)分工細(xì)化，芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)一步拆分出IP核。自20世紀(jì)60年代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在美國發(fā)源以來，全球半導(dǎo)體行業(yè)經(jīng)歷了三次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移。第一次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中，半導(dǎo)體系統(tǒng)裝配、封裝測試等低利潤環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)移到日本，借助家電市場的發(fā)展，IDM模式迅速崛起。其后，臺積電和聯(lián)電的誕生推動了第二次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，使美、日半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)由IDM模式逐漸過渡發(fā)展出專注設(shè)計(jì)的Fabless模式。21世紀(jì)初，隨著終端平臺從PC向手機(jī)端邁進(jìn)，產(chǎn)品復(fù)雜度上升，芯片設(shè)計(jì)難度加大，研發(fā)資源和成本增加，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)分工繼續(xù)細(xì)化，芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步分拆為IP核、EDA工具及設(shè)計(jì)咨詢服務(wù)等子行業(yè)。IP核加快芯片設(shè)計(jì)、制造到出貨的流程，成為芯片設(shè)計(jì)的技術(shù)支撐。EDA工具的成熟使得IP核行業(yè)迅速發(fā)展，成為了半導(dǎo)體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的重要組成之一。產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移與技術(shù)升級同時(shí)帶來了成本、風(fēng)險(xiǎn)和設(shè)計(jì)難度的提升。芯片設(shè)計(jì)公司需要快速響應(yīng)市場、持續(xù)高頻迭代產(chǎn)品，使其滿足低成本、低風(fēng)險(xiǎn)、高性能、靈活設(shè)計(jì)的需求，IP核可提供經(jīng)過驗(yàn)證、可重復(fù)使用的芯片設(shè)計(jì)模塊，從而縮短設(shè)計(jì)周期、減少設(shè)計(jì)成本以及降低失敗風(fēng)險(xiǎn)，因此IP核逐漸被芯片設(shè)計(jì)廠商采用。1.3.2緊抓PC向移動端轉(zhuǎn)型大勢，Arm依賴RISC指令集崛起終端設(shè)備向移動端轉(zhuǎn)型的趨勢助力Arm業(yè)務(wù)快速增長。1985年，Arm的前身Acorn研發(fā)出基于RISC的ARM架構(gòu)，但在PC領(lǐng)域難以與當(dāng)時(shí)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)x86架構(gòu)抗衡，后續(xù)與蘋果合作的掌上電腦微處理器也并未得到市場認(rèn)可。屢屢受挫后，Arm開始轉(zhuǎn)向IP授權(quán)模式。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著手機(jī)市場的高速發(fā)展，PC行業(yè)開始向移動終端轉(zhuǎn)型，對低功耗、高效能芯片的需求完美契合ARM架構(gòu)的優(yōu)勢，因此ARM架構(gòu)打敗x86架構(gòu)占據(jù)移動端市場。同時(shí)，具有開創(chuàng)意義的IP授權(quán)商業(yè)模式也幫助Arm迅速獲得市場份額，先后與諾基亞、三星、蘋果、高通等合作開發(fā)處理器芯片，逐漸形成其在移動互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的統(tǒng)治地位。Arm采用契合移動終端需求的RISC架構(gòu)。ARM架構(gòu)所使用的RISC即精簡指令集，與復(fù)雜指令集CISC相比，RISC架構(gòu)更加簡化，每條指令執(zhí)行時(shí)間短，通過更多的寄存器進(jìn)行操作。RISC架構(gòu)能夠在提供高性能的同時(shí)減少功耗，使其更符合移動設(shè)備對功耗和能效的雙重需求。此外，RISC架構(gòu)由于其精簡設(shè)計(jì)，更容易實(shí)現(xiàn)高度優(yōu)化的編譯器，進(jìn)一步提升了其在手機(jī)應(yīng)用場景下的性能表現(xiàn)。持續(xù)收購?fù)晟粕鷳B(tài)體系，ARM逐步成長為IP核行業(yè)龍頭。在移動終端市場取得成功后，Arm開始加速收購步伐，在IP核、芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域繼續(xù)補(bǔ)齊技術(shù)實(shí)力，并收購軟件開發(fā)工具、調(diào)試廠商和一些重點(diǎn)下游應(yīng)用（如物聯(lián)網(wǎng)）廠商，持續(xù)完善公司生態(tài)布局。經(jīng)過多年技術(shù)積累和市場深耕，Arm成長為處理器IP核市場的絕對龍頭，以2022年41.1%的市占率穩(wěn)居總IP核行業(yè)第一。1.3.3ARM成為移動互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的芯片設(shè)計(jì)底座，重要戰(zhàn)略地位促成ARM高估值上市軟銀、英偉達(dá)兩大收購案凸顯Arm重要戰(zhàn)略地位。Arm在處理器IP市場的優(yōu)異表現(xiàn)吸引了軟銀的興趣，軟銀看好未來人工智能和物聯(lián)網(wǎng)市場的潛力以及Arm在芯片產(chǎn)業(yè)鏈上游所具有的技術(shù)能力，于2016年以320億美元對Arm完成全部股份收購；但隨后軟銀以80億美元的價(jià)格將ARM25%的股份出售給其旗下的愿景基金。2020年，英偉達(dá)公開表示計(jì)劃以總價(jià)值400億美元的股票和現(xiàn)金從軟銀手中收購Arm，以加強(qiáng)其在CPU領(lǐng)域的布局，并構(gòu)建云到端的全面競爭優(yōu)勢。然而鑒于Arm作為核心技術(shù)戰(zhàn)略地位突出，英偉達(dá)對Arm的收購案最終在競爭對手和各國反壟斷調(diào)查的影響下被迫終止。布局基礎(chǔ)設(shè)施與汽車領(lǐng)域，半導(dǎo)體復(fù)蘇與重要市場地位促成高估值上市。軟銀入主后圍繞物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)制定的市場策略收效甚微，在英偉達(dá)收購失敗后，Arm調(diào)整了業(yè)務(wù)重心，開始轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和汽車領(lǐng)域。得益于5G智能手機(jī)、5G基站網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器出貨量的增長，公司全球業(yè)務(wù)開始恢復(fù)增長。2023年8月，軟銀從其所屬的愿景基金以640億美元的估值收購Arm25%的股權(quán)，為上市鋪路；2023年9月14日，ARM通過美股IPO上市，作為芯片設(shè)計(jì)行業(yè)的技術(shù)底座，發(fā)行價(jià)高達(dá)51美元，發(fā)行市盈率104倍，對應(yīng)市值高達(dá)545億美元，成為2023年全球最大IPO。Arm的上市還吸引包括臺積電、英特爾、聯(lián)發(fā)科等公司分別投資約1億、6000萬和2500萬美元作為基石投資者，共同構(gòu)建基于ARM架構(gòu)的龐大芯片生態(tài)。1.4產(chǎn)品線：手機(jī)處理器IP作為拳頭產(chǎn)品，多產(chǎn)品線拓展想象空間以IP核產(chǎn)品為核心，Arm配備全面的產(chǎn)品矩陣與軟件生態(tài)。Arm為芯片設(shè)計(jì)與制造提供一整套全面完整的解決方案。1）ARM架構(gòu)作為一種低功耗、高性能的指令集架構(gòu)，是公司IP核產(chǎn)品的底層技術(shù)支撐。2021年3月發(fā)布的Armv9是十年來的第一次Arm架構(gòu)更新，相比V8架構(gòu)在性能、安全性和DSP及機(jī)器學(xué)習(xí)功能上有顯著提升。2）基于ARM架構(gòu)公司推出一系列IP核產(chǎn)品，涵蓋芯片設(shè)計(jì)所需的各類邏輯或功能單元，以及經(jīng)過驗(yàn)證和優(yōu)化的物理IP。3）Arm同時(shí)配備龐大的芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要使用的軟件生態(tài)和工具鏈，幫助客戶顯著縮短研發(fā)時(shí)間，或通過“BuiltonCortex”等定制服務(wù)滿足客戶特殊的產(chǎn)品需求。移動端市場一枝獨(dú)大，Cortex系列產(chǎn)品貢獻(xiàn)主要營收。憑借高性能和低功耗的特性，Arm架構(gòu)在移動設(shè)備、汽車、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，其中Cortex系列更是成為移動端市場的主流處理器IP。為了滿足客戶多元化的產(chǎn)品需求，Cortex旗下有四大子產(chǎn)品線：1）面向應(yīng)用場景的Cortex-A系列，針對高性能計(jì)算、運(yùn)行豐富操作系統(tǒng)及提供交互媒體和圖形體驗(yàn)的應(yīng)用領(lǐng)域，如智能手機(jī)、平板電腦、汽車娛樂系統(tǒng)、數(shù)字電視等產(chǎn)品。2）面向?qū)崟r(shí)應(yīng)用的Cortex-R系列，主要針對汽車制動系統(tǒng)、動力傳動解決方案、大容量存儲控制器等實(shí)時(shí)應(yīng)用。3）面向各類嵌入式應(yīng)用的Cortex-M系列，主要針對成本和功耗敏感的應(yīng)用，如智能測量、人機(jī)接口設(shè)備、汽車和工業(yè)控制系統(tǒng)、家用電器等。4）針對客戶高性能需求、主打定制化的Cortex-X系列。Cortex-XCustom(CXC)計(jì)劃允許客戶在通用Cortex-A性能、功耗和面積設(shè)計(jì)范圍的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整，針對客戶需求打造定制化處理器IP，Cortex-X被廣泛使用在三星、高通、谷歌和聯(lián)發(fā)科等大型客戶的高端智能手機(jī)設(shè)計(jì)中。2023年5月推出的Cortex-X4是Arm迄今為止性能最高的處理器核心。GPU雙系列并行發(fā)力，覆蓋大多數(shù)端側(cè)應(yīng)用場景。圖形處理GPU方面，Arm具有兩大GPUIP：Mali系列和Immortalis系列。Mali系列提供高性能圖形處理能力以及靈活的配置選項(xiàng)，適用于移動設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和嵌入式系統(tǒng)等多種應(yīng)用場景，已搭載到主流手機(jī)芯片如三星Exynos、聯(lián)發(fā)科天璣、海思麒麟中。Immortalis系列則是Arm專為旗艦智能手機(jī)推出的高性能GPU系列，優(yōu)化了機(jī)器學(xué)習(xí)能力和節(jié)能技術(shù)，強(qiáng)調(diào)手機(jī)頂尖的游戲效果及圖形體驗(yàn)。2022年6月推出的Immortalis-G715是第一款在安卓移動設(shè)備上支持硬件光追功能的GPU，聯(lián)發(fā)科天璣9200搭載了此款處理器，擁有11個(gè)圖形計(jì)算核心，性能較上一代提升32％，功耗降低41％，GPU能效接近蘋果A16水平。順應(yīng)云計(jì)算及AI發(fā)展趨勢，Arm發(fā)展服務(wù)器和NPU產(chǎn)品線。由于高性能和軟件生態(tài)，服務(wù)器CPU市場長期由英特爾和AMD等x86CPU供應(yīng)商主導(dǎo)，Arm市占率較低。為加大滲透服務(wù)器市場，Arm推出了針對基礎(chǔ)設(shè)施終端市場的Neoverse系列解決方案。該系列IP由追求極致性能的V系列、注重能耗均衡的N系列以及專門為吞吐量需求設(shè)計(jì)的E系列組成，適用于高擴(kuò)展性的云端至邊緣基礎(chǔ)設(shè)施。以AmazonGraviton2搭載的Neoverse-N1為例，相較Cortex-A72，Neoverse-N1在數(shù)據(jù)中心負(fù)載下有2倍的矢量性能表現(xiàn)以及5倍的機(jī)器學(xué)習(xí)向量性能提升。Neoverse系列對比x86架構(gòu)產(chǎn)品具備成本和能耗優(yōu)勢，預(yù)計(jì)Arm在服務(wù)器領(lǐng)域的市占率將呈現(xiàn)逐步上升趨勢。Arm還注意到AI浪潮下機(jī)器學(xué)習(xí)能力向邊緣端遷移的趨勢，適時(shí)推出用于加速神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理過程的EthosNPU系列IP，已推出三個(gè)產(chǎn)品，其中Ethos-U55及Ethos-U65專為面積受限的嵌入式及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備打造，Ethos-N78則面向多個(gè)市場，可以滿足手機(jī)、個(gè)人電腦、AR/VR、汽車ADAS系統(tǒng)等多應(yīng)用場景的機(jī)器學(xué)習(xí)需求。Arm配備系統(tǒng)IP、安全I(xiàn)P和物理IP，確保芯片高效設(shè)計(jì)和制造。1）系統(tǒng)IP方面，Arm制定了名為AMBA的標(biāo)準(zhǔn)化總線架構(gòu)規(guī)范，定義了在SoC中各個(gè)IP模塊之間的通信接口和交互方式，并配套提供經(jīng)過硅驗(yàn)證的互連、系統(tǒng)控制器、調(diào)試和跟蹤等系統(tǒng)IP，搭配Cortex系列或Mali系列處理器使用，可在優(yōu)化IP核性能的同時(shí)簡化芯片設(shè)計(jì)過程。2）安全I(xiàn)P方面，Arm推出TrustZone安全方案，基于CryptoCell和Cryptoisland兩大安全I(xiàn)P為Cortex-A和Cortex-M系列產(chǎn)品提供支持，通過專用的安全指令集以及高度隔離的安全域，保護(hù)敏感數(shù)據(jù)和外設(shè)免遭攻擊。3）物理IP方面，Arm通過與EDA供應(yīng)商及代工廠（三星、臺積電和聯(lián)華電子等）密切合作，優(yōu)化其在250nm至3nm工藝節(jié)點(diǎn)上的技術(shù)，確保其處理器IP核的客戶在不同制程工藝下均以最佳實(shí)踐路徑進(jìn)行晶圓制造。1.5收費(fèi)模式：按IP層級進(jìn)行授權(quán)收費(fèi)，版稅收入貢獻(xiàn)主要營收Arm根據(jù)客戶類型、授權(quán)權(quán)限、產(chǎn)品靈活度等維度，分成四種收費(fèi)模式。分別為架構(gòu)許可協(xié)議（ALA）、技術(shù)許可協(xié)議（TLA）、ArmFlexibleAccess（AFA）和ArmTotalAccess（ATA）：1）傳統(tǒng)收費(fèi)模式——TLA與ALA：Arm早期主要通過TLA模式向客戶進(jìn)行IP授權(quán)，客戶需要支付被采用的IP核產(chǎn)品對應(yīng)的授權(quán)費(fèi)。而對于部分希望針對其特殊需求而定制的大型客戶，Arm通過ALA授權(quán)允許其基于ARM指令集架構(gòu)自行設(shè)計(jì)處理器IP核。根據(jù)Arm2015年披露的數(shù)據(jù)，共有AppliedMicro、博通、凱為、蘋果、華為、英偉達(dá)、AMD和三星八家公司獲得了64位ALA授權(quán)。2）訂閱制收費(fèi)模式——AFA與ATA：2019年Arm推出AFA計(jì)劃，客戶只需繳納一定數(shù)額的年費(fèi)即可訪問AFA組合中的80多種產(chǎn)品，直到客戶選定IP產(chǎn)品并完成芯片設(shè)計(jì)后，再支付具體IP授權(quán)費(fèi)。2021年，Arm在AFA計(jì)劃的基礎(chǔ)上針對大型客戶推出ATA計(jì)劃，允許大客戶根據(jù)自身情況任意選取產(chǎn)品組合范圍，支付年費(fèi)后即可隨意訪問并使用IP核產(chǎn)品，無需額外繳納授權(quán)費(fèi)。訂閱制AFA&ATA計(jì)劃靈活度更高，未來收費(fèi)模式將由傳統(tǒng)向訂閱制轉(zhuǎn)變。先設(shè)計(jì)后付款的機(jī)制顯著降低了客戶的風(fēng)險(xiǎn)成本，進(jìn)而吸引更多潛在客戶選擇Arm產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)和應(yīng)用。同時(shí)，ATA將一次性授權(quán)費(fèi)轉(zhuǎn)化為年費(fèi)交付的模式也使Arm的收入更加平滑。在亞馬遜AWS、英飛凌科技、微軟等大型公司陸續(xù)加入ATA計(jì)劃的背景下，我們預(yù)計(jì)訂閱制模式對應(yīng)的收入貢獻(xiàn)將繼續(xù)增加。Arm營業(yè)收入被拆分成授權(quán)和版稅兩部分。Arm設(shè)置了四類收費(fèi)模式，但公司營收只分成授權(quán)收入和版稅收入兩項(xiàng)，其中授權(quán)收入在IP核被客戶采用時(shí)一次性收?。ˋTA將授權(quán)費(fèi)分?jǐn)偟侥曩M(fèi)中），版稅收入則是在芯片出貨后，從每一筆芯片銷售中按一定比例進(jìn)行抽成。其中授權(quán)收入和版稅收入根據(jù)合同具體情況有不同的金額/費(fèi)率范圍：授權(quán)收入根據(jù)技術(shù)先進(jìn)程度、合同期限和使用范圍等分為七個(gè)級別。最底層的Academic/Research和DesignStart僅用于研究，不可商用。Multi/SingleUse允許客戶在一個(gè)或多個(gè)芯片產(chǎn)品中使用單個(gè)IP核，如果客戶希望將單個(gè)IP核應(yīng)用于更多的項(xiàng)目，就需要升級成不對使用范圍設(shè)限的Term許可。Perpetual在IP核的使用范圍與Term許可類似，但取消了授權(quán)時(shí)長限制。Subscription提供Arm全I(xiàn)P產(chǎn)品組合的授權(quán)。Arm的最高級別授權(quán)是Architecture，客戶可獲得架構(gòu)規(guī)格和兼容性測試套件并自行開發(fā)ARM架構(gòu)IP核。每個(gè)許可級別都有其特點(diǎn)和適用范圍，客戶可根據(jù)具體預(yù)算、設(shè)計(jì)能力和需求進(jìn)行選擇。授權(quán)權(quán)限的級別越高，Arm收取的授權(quán)費(fèi)也越高。通過分析Arm官方授權(quán)層級表，可以看出Arm針對授權(quán)年限越長、使用范圍越大、IP核產(chǎn)品組合越多的授權(quán)合同，會收取更高的授權(quán)費(fèi)。我們判斷，由于ALA授權(quán)的產(chǎn)品是指令集架構(gòu)，靈活度高且賦予客戶更大定制修改權(quán)限，傳統(tǒng)收費(fèi)模式中ALA的授權(quán)會高于TLA；對于訂閱制收費(fèi)模式，由于計(jì)劃涵蓋的IP核更多且需要分?jǐn)傄淮涡允跈?quán)費(fèi)，ATA的年費(fèi)會高于AFA年費(fèi)，因此ATA更適合產(chǎn)品線多元、芯片出貨量高的成熟廠商，而AFA則為處于研發(fā)和探索階段的初創(chuàng)公司提供了低風(fēng)險(xiǎn)選項(xiàng)。Arm版稅收入主要受版稅費(fèi)率的影響，而版稅費(fèi)率與IP核技術(shù)先進(jìn)程度以及交付類型相關(guān)。1）架構(gòu)迭代推動新系列產(chǎn)品費(fèi)率增長。基于v7及之前架構(gòu)的IP核版稅費(fèi)率在1%左右，而基于Armv8架構(gòu)的IP核版稅費(fèi)率可提升至2%及以上；根據(jù)Arm官方，基于v9架構(gòu)IP核的版稅費(fèi)率為v8架構(gòu)的兩倍，截至FY24Q3，基于v9架構(gòu)的版稅收入已貢獻(xiàn)總版稅收入的15%，仍有提升空間。2）交付類型也影響版稅費(fèi)率，系產(chǎn)品完善程度不同對應(yīng)的Arm預(yù)研發(fā)成本不同。指令集架構(gòu)產(chǎn)品完備程度低，給予客戶的定制空間更大，因此對應(yīng)的版稅率相較經(jīng)過預(yù)先設(shè)計(jì)和驗(yàn)證的IP軟核產(chǎn)品更低；同時(shí)IP軟核只提供“設(shè)計(jì)圖紙”，相較已完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和物理驗(yàn)證的IP硬核費(fèi)率更低。當(dāng)前，針對Arm的多元化產(chǎn)品線，Arm的平均版稅費(fèi)率在1~2%的區(qū)間內(nèi)。版稅收入貢獻(xiàn)Arm的主要營收。Arm在招股說明書中披露，F(xiàn)Y21-FY23版稅收入分別占總營收的65%/58%/63%，F(xiàn)Y24Q3版稅收入和授權(quán)收入分別占比57%和43%，版稅為公司主要收入來源。版稅收入一定程度上依賴半導(dǎo)體發(fā)展周期，芯片ASP與芯片出貨量變動均會引發(fā)Arm版稅收入變化，從而影響公司業(yè)績。然而Arm中國不同于Arm整體收入結(jié)構(gòu)，在FY23出現(xiàn)授權(quán)及其他收入大于版稅收入的情況，F(xiàn)Y23期間，中國地區(qū)授權(quán)及其他收入占比16%，版稅收入占比8%，這可能是中國政策鼓勵芯片設(shè)計(jì)初創(chuàng)公司發(fā)展，助推新簽約許可客戶數(shù)增加所致。1.6客戶：客戶集中度高，長約大客保障業(yè)績穩(wěn)定收入高度集中，Arm尋求通過ATA模式加強(qiáng)大客戶合作。Arm下游客戶包括芯片設(shè)計(jì)廠商、晶圓代工廠商和IDM等，且收入高度集中于幾家頭部的芯片設(shè)計(jì)大廠客戶。FY2023，Arm的前3大客戶貢獻(xiàn)約44%收入，其中第一大客戶是Arm中國，占比24%。同時(shí)，更具靈活性的ATA模式的推出也幫助Arm進(jìn)一步鞏固與更多大型客戶的合作，如亞馬遜AWS、英飛凌、微軟、恩智浦半導(dǎo)體等大廠均與Arm達(dá)成了ATA協(xié)議。英偉達(dá)、蘋果長約穩(wěn)定收入預(yù)期，訂閱制模式提供持續(xù)營收來源。由于授權(quán)業(yè)務(wù)模式較為復(fù)雜，Arm并未披露其與頭部客戶的更多合同細(xì)節(jié)，但隨著英偉達(dá)和蘋果分別與Arm簽署了長達(dá)20年新協(xié)議，可推測Arm與部分頭部客戶簽訂較長合約，這將對Arm業(yè)績穩(wěn)定性增加保障。根據(jù)FY24Q3財(cái)報(bào)，ATA和AFA在FY24Q3均有續(xù)約，訂閱制模式產(chǎn)生的持續(xù)年費(fèi)收入將使Arm營收增長變得更為平滑和可預(yù)見性。強(qiáng)大技術(shù)實(shí)力成為吸引客戶的主要動力，華為已成為ARMV9版本授權(quán)客戶。華為據(jù)悉已獲得ARMV9架構(gòu)永久授權(quán)，進(jìn)一步說明ARM架構(gòu)相較RISC-V和國產(chǎn)自研仍具技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢。我們看好Arm憑借其架構(gòu)+指令集持續(xù)迭代和較為完善的生態(tài)系統(tǒng)，吸引以CPU為主的客戶積極同Arm簽訂授權(quán)協(xié)議。2、IP行業(yè)：下游芯片需求增長，半導(dǎo)體行業(yè)趨勢賦予Arm長期增長潛力IP行業(yè)規(guī)模預(yù)計(jì)持續(xù)增長，Arm作為龍頭有望享受增長紅利。IP核行業(yè)近年來增長迅速，2022年市場總規(guī)模達(dá)到66.77億美元，同比增長20.2%，IP核行業(yè)有望隨半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展維持增長動力?？紤]到Arm是IP核行業(yè)的絕對龍頭，我們看好它將更有可能享受IP核行業(yè)發(fā)展紅利，帶動其業(yè)績高增。我們判斷Arm業(yè)績具備高增長性。Arm將受益于半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展趨勢，業(yè)績有望受①下游芯片市場規(guī)模增長、②Arm市占率提升和③Arm收取版稅增長等三個(gè)增長引擎驅(qū)動。我們具體對下游芯片市場進(jìn)行測算，將以上三個(gè)增長因素進(jìn)行定量分析，判斷得到Arm的終端產(chǎn)品、基礎(chǔ)設(shè)施和汽車市場對應(yīng)的版稅收入同比增長強(qiáng)勁。2.1AI算力+巨頭自研芯片+芯片需求提升+Chiplet，賦予Arm長期增長動力2.1.1AI算力浪潮推動授權(quán)和版稅業(yè)務(wù)進(jìn)一步增長，CPU結(jié)合GPU在未來大有可為在下游周期復(fù)蘇、v9架構(gòu)迭代之外，強(qiáng)勁AI需求為Arm帶來增長新動力：1）短期：AI幫助授權(quán)業(yè)務(wù)獲得更多新簽IP授權(quán)訂單。FY24Q3授權(quán)業(yè)務(wù)營收3.54億美元，同比增長18%，系A(chǔ)I趨勢驅(qū)動客戶加大技術(shù)投入，進(jìn)而簽訂更多先進(jìn)CPU和AI加速類產(chǎn)品(如NPU)的IP授權(quán)。我們預(yù)計(jì)AI對授權(quán)業(yè)務(wù)的助力有望至少持續(xù)到FY24Q4。2）中長期：英偉達(dá)GH200和GB200超級芯片逐步出貨，GraceCPU幫助ARM架構(gòu)向AI算力領(lǐng)域滲透。CPU+GPU超級芯片是專為高性能計(jì)算和AI打造的異構(gòu)加速平臺，將GPU的高性能與GraceCPU的多功能性結(jié)合在一起，使其在AI任務(wù)中具備更高性能和生產(chǎn)力。英偉達(dá)于23年8月發(fā)布GH200超級芯片，由基于Arm的GraceCPU和英偉達(dá)H200GPU共同組成。24年3月，英偉達(dá)發(fā)布GB200超級芯片，單顆GB200由1顆基于Arm的GraceCPU和2顆英偉達(dá)B200GPU共同組成，考慮到未來AI訓(xùn)練和推理需求持續(xù)強(qiáng)勁，驅(qū)動GH200和GB200出貨量持續(xù)增長，進(jìn)一步推動ARM架構(gòu)芯片在大規(guī)模AI和高性能計(jì)算的滲透，Arm版稅收入將受益于AI算力浪潮。3）長期：一方面，版稅業(yè)務(wù)方面，AI浪潮驅(qū)動下，版稅費(fèi)率增長、芯片設(shè)計(jì)需求提升、市場份額提升等趨勢進(jìn)一步得到強(qiáng)化。①版稅費(fèi)率：客戶努力提升各類設(shè)備的AI計(jì)算能力，有望提高單個(gè)設(shè)備的IP數(shù)量和IP先進(jìn)程度，助力Arm收取更高版稅率；②芯片需求：AI浪潮提振芯片數(shù)量和單芯片所需的IP數(shù)；③市場份額：ARM架構(gòu)在數(shù)據(jù)中心場景下將實(shí)現(xiàn)更優(yōu)能效比并滿足電力限制，Arm同微軟、英偉達(dá)和亞馬遜等公司的合作幫助其擴(kuò)大市場份額，Arm的Neoverse等IP核受到具有AI芯片設(shè)計(jì)需求的客戶歡迎。另一方面，Arm可能同GPU公司構(gòu)建CPU+GPU產(chǎn)品矩陣，合力打造AI芯片巨頭。Arm大股東軟銀集團(tuán)的創(chuàng)始人孫正義，正在尋求高達(dá)1000億美元的資金來資助一家芯片合資企業(yè)，其能夠與Arm的CPU芯片設(shè)計(jì)形成互補(bǔ)，以與英偉達(dá)競爭并供應(yīng)AI算力，此項(xiàng)目代號為“Izanagi”。若軟銀在AI算力的千億美元布局落地，將進(jìn)一步提升Arm在AI算力中的參與作用，幫助Arm收獲更多AI算力的發(fā)展紅利。2.1.2科技巨頭積極自研芯片，幫助Arm在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的市占率提升蘋果自研A系列和M系列芯片取得巨大成功，為業(yè)界樹立自研標(biāo)桿。面對安卓廠商圍剿，蘋果需要持續(xù)迭代出比競品更強(qiáng)的性能并擺脫對三星芯片的依賴，A系列自研芯片應(yīng)運(yùn)而生。2010年蘋果推出第一款內(nèi)部設(shè)計(jì)的SoC——A4芯片，此處理器搭載Arm的IP核Cortex-A8。2012年，A6芯片第一次搭載基于ARMv7s指令集自主研發(fā)的“Swift”處理器核心，其性能介于Cortex-A9與Cortex-A5之間。在此之后，蘋果A系列芯片均采用自研處理器IP核心，蘋果正式進(jìn)入芯片自研階段。借由A系列的自研經(jīng)驗(yàn)，蘋果在2020年終止同英特爾在PC處理器領(lǐng)域長達(dá)14年的合作，推出首款Mac系列ARM架構(gòu)芯片M1，在性能上一舉超越MacBookPro搭載的i9處理器。蘋果取得的巨大成功為業(yè)界樹立了自研芯片的標(biāo)桿，也激勵更多廠商開始采用ARM架構(gòu)自主研發(fā)芯片。亞馬遜Graviton系列開啟云廠商服務(wù)器芯片自研道路。云計(jì)算大趨勢下，計(jì)算應(yīng)用場景的復(fù)雜度倒逼芯片處理性能快速提升，以亞馬遜為首的云廠商開始選擇自研基于ARM架構(gòu)的服務(wù)器芯片以滿足高算力和低成本的雙重需求。2021年亞馬遜推出Graviton3，采用ArmNeoverse-V1內(nèi)核，在浮點(diǎn)性能和機(jī)器學(xué)習(xí)性能方面較上一代都有較大提升。高性能之外，ARM架構(gòu)的低成本、低功耗和高功效也幫助云廠商可以推出定價(jià)更低的服務(wù)，有力降低上云成本。作為擁有近30%市場份額的云服務(wù)領(lǐng)導(dǎo)者，亞馬遜AWS依托ARM框架自研所取得的成功也開啟了云廠商自研ARM架構(gòu)服務(wù)器芯片的趨勢。Graviton系列之后，更多云廠商加入自研芯片的行列，這將幫助Arm在云計(jì)算領(lǐng)域提升市占率。ArmNeoverse平臺的推出為各大云廠商在服務(wù)器芯片方面提供了更多元化的選擇。在蘋果、亞馬遜和英偉達(dá)等成功范例的引領(lǐng)下，ARM架構(gòu)服務(wù)器芯片的低廉價(jià)格與優(yōu)異能效表現(xiàn)將推動更多云廠商擁抱芯片自研。Arm的NeoverseIP核分成V、N和E核三種核心，其中V系列追求極致性能、N系列注重能耗均衡、E系列專為吞吐量需求設(shè)計(jì)，其中V系列因性能強(qiáng)勁，在云廠商的自研CPU芯片中得到廣泛采用。Arm公布Neoverse發(fā)展路線圖，NeoverseV3待發(fā)布。根據(jù)Arm官方公布的Neoverse發(fā)展路線圖，CSSV3、CSSN3和E3均在研發(fā)過程中，后續(xù)發(fā)布將進(jìn)一步提升Arm在數(shù)據(jù)中心CPUIP上的技術(shù)競爭力。云廠商加大自研造芯力度，多款新出的數(shù)據(jù)中心CPU采用NeoverseV2IP。數(shù)據(jù)中心CPU的實(shí)際性能要綜合考慮應(yīng)用場景的工作類型，峰值性能和能效表現(xiàn)均為重要考慮因素?；贏rm架構(gòu)的芯片一般都能達(dá)到高能源效率，因此近期多家云廠商發(fā)布基于Arm的自研數(shù)據(jù)中心CPU芯片。2023年底，亞馬遜和微軟相繼發(fā)布了采用NeoverseV2的亞馬遜Graviton4和采用NeoverseN2的微軟Cobalt100；2024年4月，谷歌在GoogleCloudNext24上宣布了采用NeoverseV2的自研數(shù)據(jù)中心CPUAxion。相較x86處理器，Axion的性能高出50%，能效高出60%，將支持谷歌的搜索引擎和人工智能等一系列任務(wù)。我們認(rèn)為科技巨頭自研芯片趨勢進(jìn)一步加速，將幫助Arm提升在數(shù)據(jù)中心等基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的市占率。2.1.3半導(dǎo)體市場容量擴(kuò)大和芯片設(shè)計(jì)難度的提升，驅(qū)動IP核市場需求增長在集成電路產(chǎn)量提升、電子下游應(yīng)用拓展和芯片性能增強(qiáng)的趨勢下，IP核對應(yīng)的下游芯片市場規(guī)模擴(kuò)大：1）IP核需求伴隨總芯片出貨量增長。據(jù)ICInsight數(shù)據(jù)，2021年全球芯片出貨量約3918億顆，2022年芯片出貨量持續(xù)走高并首次突破4000億顆達(dá)到4277億顆，實(shí)現(xiàn)9.2%的同比增速。芯片出貨量爬升帶來市場規(guī)模的高速增長，根據(jù)世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)組織數(shù)據(jù)，2022年全球半導(dǎo)體市場規(guī)模為5741億美元；而麥肯錫預(yù)計(jì)全球半導(dǎo)體市場將在2030年達(dá)到10650億美元，2022~2030年均復(fù)合增長率為8.03％。市場容量持續(xù)擴(kuò)張下，半導(dǎo)體廠商對芯片設(shè)計(jì)相關(guān)的IP核需求將持續(xù)增長。2）下游應(yīng)用拓展帶動IP核品類和功能的豐富。在數(shù)字化和智能化趨勢下出現(xiàn)如數(shù)據(jù)中心、物聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛等新的應(yīng)用領(lǐng)域，帶來對新的芯片品類和功能的需求，進(jìn)而帶來對新IP核的需求。例如自動駕駛需要完成從道路信息采集到汽車駕駛控制的瞬時(shí)處理和實(shí)時(shí)反饋，對中央處理器的算力要求極高，而高性能的CPUIP核能提供高精度浮點(diǎn)數(shù)串行計(jì)算能力，協(xié)助自動駕駛系統(tǒng)完成復(fù)雜的邏輯運(yùn)算和決策控制。3）芯片設(shè)計(jì)復(fù)雜度提升帶動單芯片集成IP數(shù)的增長。根據(jù)IBS數(shù)據(jù)顯示，以28nm工藝節(jié)點(diǎn)為例，單顆芯片中可集成的IP核數(shù)量為87個(gè)。當(dāng)工藝節(jié)點(diǎn)演進(jìn)至7nm時(shí)，單顆芯片可集成的IP數(shù)量達(dá)到178個(gè)。受益于先進(jìn)制程持續(xù)迭代，單顆芯片的IP核技術(shù)含量不斷提高，單顆芯片抽成的版稅收入有增長動力，有望拉動IP授權(quán)廠商收入增長。應(yīng)用IP核降低芯片設(shè)計(jì)成本及風(fēng)險(xiǎn)，加快產(chǎn)品上市。隨著工藝制程節(jié)點(diǎn)縮小，先進(jìn)制程芯片的設(shè)計(jì)成本呈指數(shù)上升。根據(jù)IBS數(shù)據(jù)，2nm芯片的IC設(shè)計(jì)成本約為7.25億美元，相比7nm芯片的2.49億美元大約增長了2倍。同時(shí)，在高復(fù)雜度工藝下，芯片研發(fā)的失敗風(fēng)險(xiǎn)也大幅上升。為了設(shè)計(jì)2nm芯片，IBS估計(jì)軟件開發(fā)、驗(yàn)證和IP鑒定等步驟占總成本的71%。出于降低成本和風(fēng)險(xiǎn)、加速產(chǎn)品上市的考量，芯片設(shè)計(jì)公司開始更多地使用成熟可靠的IP方案。IP核通過可復(fù)用的技術(shù)模式實(shí)現(xiàn)價(jià)值共享，使半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)上下游都可以專注于自身優(yōu)勢價(jià)值的持續(xù)創(chuàng)新，從而推動行業(yè)整體效益提升。2.1.4Chiplet趨勢為IP核廠商帶來新業(yè)務(wù)模式和增長點(diǎn)Chiplet實(shí)現(xiàn)IP核芯片化，助推后摩爾時(shí)代算力增長。Chiplet技術(shù)將復(fù)雜的SoC芯片按照不同計(jì)算或功能單元分解，分別采用最適合的半導(dǎo)體工藝制造，再通過先進(jìn)封裝技術(shù)彼此互聯(lián)，最終形成系統(tǒng)級芯片組，以實(shí)現(xiàn)新形式的IP復(fù)用。在摩爾定律日趨放緩的背景下，Chiplet打破了掩模限制導(dǎo)致的芯片性能瓶頸，迎合了高算力和高性能的芯片應(yīng)用場景需求。憑借大幅提高芯片良率并降低設(shè)計(jì)和制造成本的優(yōu)勢，Chiplet未來也將在AI大模型和邊緣端獲得更多落地應(yīng)用。Arm可為Chiplet輸出IP硬核設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)提升單芯片IP價(jià)值量。依托Chiplet技術(shù)，芯片設(shè)計(jì)公司可以采購不同功能的IP核并結(jié)合自研模塊進(jìn)行集成，從而靈活平衡計(jì)算性能與成本，實(shí)現(xiàn)功能模塊的最優(yōu)配置。Chiplet技術(shù)的發(fā)展同時(shí)提供了新的產(chǎn)品形式和廣闊的潛在市場，具有高端芯片設(shè)計(jì)能力的IP核供應(yīng)商將有機(jī)會轉(zhuǎn)變?yōu)镃hiplet供應(yīng)商。同時(shí)，由于IP硬核的技術(shù)含量更高，售出每一個(gè)ChipletIP時(shí)Arm可獲得更多版稅收入，IP從軟核向硬核轉(zhuǎn)變所帶來的大幅價(jià)值提升預(yù)計(jì)為Arm帶來新業(yè)績增長點(diǎn)。2.2下游芯片需求分析：手機(jī)出現(xiàn)復(fù)蘇跡象，看好PC和服務(wù)器市占率提升，汽車遠(yuǎn)景廣闊Arm作為領(lǐng)先的IP核授權(quán)廠商，其盈利模式主要依賴芯片出貨所產(chǎn)生的版稅收入。版稅收入受到半導(dǎo)體周期的影響較為顯著，因此各下游應(yīng)用領(lǐng)域的需求情況對評估Arm的業(yè)務(wù)增長十分重要。針對下游應(yīng)用市場Arm劃分了終端產(chǎn)品、基礎(chǔ)設(shè)施、汽車和物聯(lián)網(wǎng)四大事業(yè)部。Arm版稅收入的增長因素可以拆分為三個(gè)方面：①下游芯片市場規(guī)模的增長，這其中還可進(jìn)一步拆分成設(shè)備出貨量的增長和對應(yīng)芯片ASP的增長；②Arm在下游芯片市場市占率的提升；③Arm向每個(gè)下游芯片市場收取的平均版稅費(fèi)率，這主要取決于IP核迭代需求和芯片復(fù)雜度等。量化分析各下游芯片領(lǐng)域的市場規(guī)模、市占率和版稅率，我們認(rèn)為Arm在終端產(chǎn)品和基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的版稅收入在未來三年內(nèi)有較高增長性，汽車版稅收入的長期增長空間可觀。2.2.1終端產(chǎn)品：手機(jī)IP核版稅有望提升，AIPC助力Arm同x86搶奪PC市占率1）移動終端市場：看好Arm收取的IP核價(jià)值量隨芯片ASP和版稅率提升移動終端市場包括移動處理器及調(diào)制解調(diào)器、藍(lán)牙、NFC等其他移動芯片市場。Arm的手機(jī)市占率基本飽和，未來通過手機(jī)出貨量緩慢復(fù)蘇、芯片ASP提升及版稅率增長帶動收入增長。Arm在移動處理器市場的成熟生態(tài)和技術(shù)優(yōu)勢使其市場份額多年保持在99%以上。雖然市占率難以繼續(xù)提升，但Arm認(rèn)為移動處理器市場規(guī)模將以6.4%的復(fù)合年增長率從2022年的299億美元增長至2025年的360億美元，而據(jù)EETimesAsia的測算，智能手機(jī)芯片市場（包括移動處理器及其他移動芯片）將在2026年達(dá)到接近600億美元的規(guī)模，我們認(rèn)為在手機(jī)出貨量復(fù)蘇和處理器ASP提升趨勢帶動下，Arm對應(yīng)的移動終端市場需求將增長。V9架構(gòu)升級和TCS解決方案的推出為手機(jī)處理器對應(yīng)的版稅率帶來提升空間。Armv9架構(gòu)相較上一代v8架構(gòu)有較大的性能提升，同時(shí)TCS完善平臺通過生態(tài)整合幫助客戶大幅縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。隨著技術(shù)迭代和更多整體解決方案的推出，Arm有望在其最大的下游市場中率先實(shí)現(xiàn)基于新一代架構(gòu)的版稅費(fèi)率提升，進(jìn)而帶動手機(jī)處理器的版稅收入。其他移動芯片市場規(guī)模預(yù)計(jì)保持穩(wěn)定，Armv7架構(gòu)芯片的低定價(jià)難以帶來版稅增長。Arm預(yù)計(jì)其他移動芯片市場規(guī)模在2022年到2025年保持平穩(wěn)，約為176億美元。由于整體設(shè)計(jì)難度較低，其他移動芯片的平均價(jià)值較低，我們認(rèn)為該市場需求主要依靠手機(jī)出貨量拉動，未來手機(jī)出貨量雖然存在緩慢復(fù)蘇趨勢，但整體由于手機(jī)設(shè)備已經(jīng)成熟、未來增長空間不大?？紤]到調(diào)制解調(diào)器、觸摸控制器以及其他更簡單的芯片仍采用Armv7架構(gòu)，對應(yīng)的版稅率偏低且暫無提升動力，我們認(rèn)為該部分市場很難帶來顯著版稅收入提升。2）消費(fèi)電子產(chǎn)品市場：AIPC為Arm帶來提升PC市占率和版稅費(fèi)率的機(jī)遇消費(fèi)電子產(chǎn)品市場預(yù)計(jì)中個(gè)位數(shù)增長，XR與可穿戴設(shè)備具有長期增長潛力。消費(fèi)電子市場覆蓋數(shù)字電視、平板電腦、筆記本電腦、XR耳機(jī)和可穿戴設(shè)備等方面。2022年Arm在消費(fèi)電子市場的市占率約為32.3%，在能效與面積方面的優(yōu)勢使ArmCortex-A系列CPU及MaliGPU等ArmIP核在消費(fèi)電子產(chǎn)品中得到了廣泛應(yīng)用。Arm預(yù)計(jì)消費(fèi)電子市場規(guī)模將從2022年約469億美元增長至2025年的約532億美元，復(fù)合年增長率為4.3%。設(shè)備細(xì)分市場方面，PC及平板電腦在2023年后的出貨量增速偏低，但XR和可穿戴設(shè)備的市場規(guī)模由于受技術(shù)迭代和滲透率提升驅(qū)動，長期具備想象空間。AIPC等AI+終端有望成為24年消費(fèi)電子發(fā)展主線，幫助Arm在PC端的市占率提升。在AIGC科技浪潮下，用戶端對AI應(yīng)用需求的不斷擴(kuò)大促使大模型由云端向邊緣側(cè)遷移，以聯(lián)想為代表的各大廠商開始推出AIPC系列產(chǎn)品，并將自2024年起陸續(xù)落地。由于ARM架構(gòu)可以低功耗實(shí)現(xiàn)高性能，ARM架構(gòu)的PC處理器在AI終端中的優(yōu)異表現(xiàn)受到了芯片及設(shè)備廠商的青睞。除了已經(jīng)發(fā)布的高通驍龍XElite，據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈消息，英偉達(dá)與AMD也計(jì)劃研發(fā)ARM架構(gòu)的PC芯片。我們認(rèn)為Arm有望憑借AIPC趨勢在未來的PC市場中進(jìn)一步提升占有率。2.2.2基礎(chǔ)設(shè)施：行業(yè)穩(wěn)健增長，Neoverse及巨頭自研芯片趨勢幫助ARM向云計(jì)算領(lǐng)域進(jìn)一步滲透基礎(chǔ)設(shè)施市場規(guī)模穩(wěn)健提升，云計(jì)算貢獻(xiàn)主要增長動力。在基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域，Arm瞄準(zhǔn)三大競爭市場：云計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和其他基礎(chǔ)設(shè)施。其中云計(jì)算市場包括服務(wù)器芯片、DPU和SmartNIC等產(chǎn)品；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備涉及基站設(shè)備和路由器等；其他基礎(chǔ)設(shè)施則由各種技術(shù)組件和系統(tǒng)組成。根據(jù)Arm預(yù)計(jì)，云計(jì)算市場規(guī)模將從2022年的179億美元增長至2025年的284億美元，復(fù)合年增長率16.6%，貢獻(xiàn)了基礎(chǔ)設(shè)施市場主要增長動力。云廠商自研芯片幫助Arm加速向云計(jì)算領(lǐng)域滲透。云計(jì)算市場歷來由x86處理器主導(dǎo)，ARM架構(gòu)長期只占據(jù)較低的份額。但自AWS2018年第一代Graviton發(fā)布后，服務(wù)器芯片在云廠商自研趨勢下出現(xiàn)向ARM架構(gòu)轉(zhuǎn)型的趨勢。2022年Arm的云計(jì)算市場占有率約為10.1%，考慮到亞馬遜、英偉達(dá)和微軟都已經(jīng)推出基于ARM架構(gòu)的服務(wù)器CPU，隨著未來自研CPU不斷量產(chǎn)出貨、取代外采芯片，我們認(rèn)為云廠商自研芯片占比會不斷提升，Arm與云廠商的合作將不斷提升Arm在云計(jì)算市場的市占率。但是AI趨勢同時(shí)會驅(qū)動智算中心AIDC在數(shù)據(jù)中心的占比提升，GPU對于云計(jì)算的重要性提升，可能會擠占云廠商對CPU服務(wù)器的投入，這可能對Arm不利。但我們判斷，AI工作負(fù)載也需要通用計(jì)算協(xié)助，隨著英偉達(dá)GH200和GB200超級芯片的量產(chǎn)，AI對Arm對應(yīng)的CPU服務(wù)器市場的增長仍有驅(qū)動作用。Neoverse整體解決方案幫助Arm與客戶共同增長。Arm近年來在服務(wù)器方面的大力投入是推動ARM架構(gòu)在云計(jì)算市場份額快速增長的主要內(nèi)部因素。Neoverse三大產(chǎn)品線分別面向不同的應(yīng)用場景，云廠商可根據(jù)成本預(yù)算和業(yè)務(wù)需求自由選擇。配套的計(jì)算子系統(tǒng)（CSS）允許客戶基于Neoverse系列進(jìn)行定制設(shè)計(jì)，并大幅縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。我們預(yù)計(jì)CSS的推出將推動更高的版稅率，并配合ARM架構(gòu)在云計(jì)算領(lǐng)域的進(jìn)一步滲透為公司帶來更多版稅收入增長。2.2.3汽車：智能化為Arm版稅收入帶來長期想象空間近兩年汽車芯片市場增速漸緩，但智能化和電動化趨勢使其具備長期增長潛力。Arm涉及的汽車半導(dǎo)體產(chǎn)品主要包括IVI、ADAS、發(fā)動機(jī)管理以及車身和底盤控制的芯片。根據(jù)Arm測算，汽車領(lǐng)域TAM將從2022年的188億美元增長至2025年的約291億美元，復(fù)合年增長率15.7%。然而近期部分汽車半導(dǎo)體產(chǎn)品面臨降價(jià)，且汽車廠商價(jià)格戰(zhàn)也進(jìn)一步將價(jià)格壓力傳導(dǎo)給上游汽車芯片廠商，我們認(rèn)為FY24的汽車領(lǐng)域TAM增速可能低于其預(yù)期，但考慮到汽車領(lǐng)域在向電氣化、智能化方向發(fā)展的過程中催生了對車載計(jì)算能力的大量需求，因此我們認(rèn)為汽車半導(dǎo)體市場具備長期增長動力。布局IVI及ADAS領(lǐng)域，汽車智能化為Arm帶來更多增長機(jī)會。2022年Arm在汽車市場的市占率約為40.8%，但在IVI和ADAS兩大市場分別占據(jù)85%和55%的份額，技術(shù)優(yōu)勢突出。ADAS方面，雖然輔助駕駛領(lǐng)域龍頭Mobileye開始選擇基于RISC-V內(nèi)核搭建混合架構(gòu)，但英偉達(dá)和特斯拉等廠商仍然依賴于ArmCPU進(jìn)行最新ADAS解決方案的開發(fā)，預(yù)計(jì)Arm市占率仍將增長。同時(shí)，ADAS的普及有望繼續(xù)推升汽車芯片的ASP和Arm收取的版稅率，拉動Arm在汽車市場的版稅收入增長。2.2.4物聯(lián)網(wǎng)：物聯(lián)網(wǎng)版稅收入的發(fā)展?jié)摿θ源^察物聯(lián)網(wǎng)版稅收入的發(fā)展?jié)摿θ源^察。物聯(lián)網(wǎng)及嵌入式應(yīng)用市場涉及恒溫器、無人機(jī)、傳感器、機(jī)器人等多種設(shè)備。Arm預(yù)計(jì)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和嵌入式芯片市場規(guī)模將以6.7%的復(fù)合年增長率從2022年的415億美元增長至2025年的約505億美元，2022年市場份額為64.5%。版稅率方面，雖然物聯(lián)網(wǎng)仍存在應(yīng)用領(lǐng)域拓展、技術(shù)逐步迭代等增長點(diǎn)，但考慮到物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)IP產(chǎn)品技術(shù)相對成熟，并包含低版稅率的MCU等控制單元，版稅率提升趨勢較其他下游領(lǐng)域較弱；市占率方面，由于Arm當(dāng)前64.5%的市占率較高，市占率大幅提升的空間有限，我們認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)部相較其他下游領(lǐng)域，版稅收入的成長性偏弱，后續(xù)營收增速的提升可密切關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)市場的復(fù)蘇進(jìn)度。3、公司分析：IP先進(jìn)性構(gòu)筑技術(shù)壁壘，v9架構(gòu)對版稅率的拉升作用將在未來三年體現(xiàn)3.1Arm研發(fā)實(shí)力強(qiáng)大，生態(tài)構(gòu)建完善，短期不懼RISC-V挑戰(zhàn)3.1.1依賴強(qiáng)大專利護(hù)城河，新一代架構(gòu)v9進(jìn)一步迭代技術(shù)1）Arm擁有完善且強(qiáng)大的專利技術(shù)布局高研發(fā)投入保證IP核技術(shù)領(lǐng)先。IP核研發(fā)的技術(shù)難度較高，在確保自身設(shè)計(jì)具備優(yōu)秀性能的同時(shí)，還需要與芯片系統(tǒng)中的其他模塊配合緊密。高通和三星等芯片設(shè)計(jì)廠商都曾投入大量資源自研IP核，但最終產(chǎn)品的性能也難以超越Arm公版架構(gòu)。作為芯片設(shè)計(jì)的基底技術(shù)，Arm保持高強(qiáng)度的研發(fā)投入保證其技術(shù)優(yōu)勢。Arm招股說明書顯示，公司FY23的研發(fā)支出為11.33億美元，占總收入的比重達(dá)到42.3%，高于大部分科技公司。大量專利技術(shù)布局構(gòu)建技術(shù)護(hù)城河。Arm具備的專利數(shù)量非?？捎^，截至FY23，公司擁有或共同擁有已發(fā)布的專利數(shù)量約為6800項(xiàng)。其中Arm的核心專利之一可以顯著減少CPU能耗并提高性能。Arm憑借其完善的專利布局或使RISC-V開源架構(gòu)陷入專利陷阱并阻礙其發(fā)展，確保Arm在市場競爭中取得領(lǐng)先地位。2）ARM架構(gòu)能效比和性價(jià)比突出，積極由移動端向數(shù)據(jù)中心、物聯(lián)網(wǎng)、汽車等領(lǐng)域拓展與x86架構(gòu)相比，Arm具有低能耗和高性價(jià)比優(yōu)勢。Arm架構(gòu)在硬件邏輯的設(shè)計(jì)上相較復(fù)雜指令集架構(gòu)更加簡化。對比x86架構(gòu)，Arm架構(gòu)的核心數(shù)量更多，每瓦性能更好，能以更低的設(shè)計(jì)和制造成本提供均衡的能效表現(xiàn)。除了傳統(tǒng)的移動處理器市場，Arm架構(gòu)在數(shù)據(jù)中心市場中同樣表現(xiàn)優(yōu)異。由于支持多樣化工作負(fù)載和良好的成本效益，Arm架構(gòu)服務(wù)器能更好地滿足現(xiàn)今微型數(shù)據(jù)中心的需求。隨著Arm陸續(xù)推出針對數(shù)據(jù)中心、物聯(lián)網(wǎng)、汽車等領(lǐng)域的新一代服務(wù)器產(chǎn)品，預(yù)計(jì)Arm未來將在更多下游市場與x86展開競爭。與RISC-V架構(gòu)相比，Arm架構(gòu)靈活的功效配置覆蓋更多應(yīng)用場景。Arm架構(gòu)與RISC-V架構(gòu)都依賴于RISC指令集，功耗和成本均低于x86架構(gòu)，但兩者在技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用場景上仍有一定的區(qū)別。RISC-V架構(gòu)對指令集進(jìn)一步壓縮，指令集特點(diǎn)是小型、簡單和高效，同時(shí)通過模塊化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)較高的可拓展性。Arm架構(gòu)更注重功效，并根據(jù)具體應(yīng)用場景設(shè)置特定的性能和功耗。綜合來說，RISC-V的模塊化方法提供了定制的可能性，而ARM的專用內(nèi)核則更注重目標(biāo)性能。RISC-V強(qiáng)調(diào)簡單和開源靈活，更適合物聯(lián)網(wǎng)場景；ARM憑借其專有技術(shù)和完善的生態(tài)系統(tǒng)，可應(yīng)用于移動端、嵌入式系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心等多種領(lǐng)域。3）新一代v9架構(gòu)針對AI性能和安全性進(jìn)一步迭代Armv9架構(gòu)注重安全性與AI性能的增強(qiáng)，進(jìn)一步拓展邊緣應(yīng)用場景。2021年Arm發(fā)布了最新一代Armv9架構(gòu)，是近十年來Arm架構(gòu)的首次指令集大版本更新。Armv9架構(gòu)的主要變化是引入了新的安全性和矢量處理技術(shù)、增強(qiáng)了機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)字信號處理功能并保持對Armv8架構(gòu)的兼容性。此次指令集更新中Arm將安全性升級置于首要位置，通過采用機(jī)密計(jì)算架構(gòu)（CCA）實(shí)現(xiàn)對重要數(shù)據(jù)的隔離保護(hù)。而針對市場對AI性能的需求，Arm為v9架構(gòu)開發(fā)了SVE2技術(shù)，大幅提升了在v9架構(gòu)CPU上運(yùn)行5G系統(tǒng)、虛擬/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)以及ML工作負(fù)載的處理能力。我們認(rèn)為Armv9架構(gòu)的推出將推動Arm新一代產(chǎn)品在AI和重要數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域的滲透，有望提升Arm在AI時(shí)代下的市場認(rèn)可度。3.1.2持續(xù)補(bǔ)齊軟件短版，在物聯(lián)網(wǎng)、基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域持續(xù)構(gòu)建生態(tài)在生態(tài)方面，ARM此前被人詬病的軟件短板逐漸被補(bǔ)齊。目前所有的大型操作系統(tǒng)，如Linux、BSD、Windows等都可支持ARM架構(gòu)。同時(shí)ARM架構(gòu)也支持容器化技術(shù)（如docker、VMware、KVM和Kubernetes等虛擬化工具）的運(yùn)行和CUDA及Java等編程語言的配置和執(zhí)行。Arm生態(tài)為物聯(lián)網(wǎng)奠定信任根基。ARM是目前承載智能物聯(lián)網(wǎng)邊緣算力的主要架構(gòu)，公司約70%的出貨量來自物聯(lián)網(wǎng)和嵌入式應(yīng)用。Arm對物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域兼容性和安全性的貢獻(xiàn)是Arm生態(tài)取得成功的重要原因。物聯(lián)網(wǎng)從根本上改變了嵌入式計(jì)算對安全性的要求，Arm在2017年主導(dǎo)創(chuàng)建的PSA框架為互聯(lián)設(shè)備提供了信任基礎(chǔ)，從而推動了建立在RoT（RootofTrust）上的物聯(lián)網(wǎng)安全開發(fā)。隨著Arm物聯(lián)網(wǎng)全面解決方案和基于ARM架構(gòu)的可信固件陸續(xù)推出，Arm在以安全為宗旨的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中將得到更加廣泛的認(rèn)可和使用。Neoverse平臺通過產(chǎn)品、場景、生態(tài)多元發(fā)力，積極拓展服務(wù)器市場。過去基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域長期被x86架構(gòu)占據(jù)，為了進(jìn)一步開拓?cái)?shù)據(jù)中心市場，Arm在2018年推出了面向服務(wù)器的Neoverse系列IP，并憑借多樣化的應(yīng)用場景和完善的開發(fā)者生態(tài)迅速獲得了大量采用。針對Neoverse平臺，Arm積極與其云合作伙伴開展云原生軟件基礎(chǔ)架構(gòu)、框架和工作負(fù)載的優(yōu)化，使所有終端用戶都可以在Arm架構(gòu)上構(gòu)建新一代應(yīng)用程序。除了大型企業(yè)，越來越多的創(chuàng)業(yè)公司也開始基于Arm架構(gòu)進(jìn)行云服務(wù)領(lǐng)域的產(chǎn)品研發(fā)，Arm軟件生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)勢與Neoverse平臺技術(shù)相結(jié)合，將使更多客戶采用從云到邊緣的定制解決方案。3.1.3面臨RISC-V架構(gòu)挑戰(zhàn)，但風(fēng)險(xiǎn)近五年可控RISC-V架構(gòu)逐漸在不同領(lǐng)域中得到采用。RISC-V主要用在低功耗嵌入式系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，但目前也逐步拓展至數(shù)據(jù)中心、汽車、工業(yè)控制等領(lǐng)域。高通在近期宣布與谷歌合作設(shè)計(jì)基于RISC-V架構(gòu)的可穿戴設(shè)備芯片，而Meta在AI芯片方面也選擇RISC-V架構(gòu)進(jìn)行自研開發(fā)。在自研芯片大趨勢和公司業(yè)務(wù)發(fā)展的刺激下，越來越多廠商開始試水RISC-V架構(gòu)。雖然RISC-V具備寬松的開放式免版稅許可和更大的設(shè)計(jì)靈活性，但在技術(shù)性能和生態(tài)配套上較ARM架構(gòu)仍有一定差距，我們認(rèn)為五年內(nèi)ARM架構(gòu)的領(lǐng)先地位不會被撼動。RISC-V架構(gòu)IP相較同期發(fā)布的ArmCortex仍存技術(shù)差距。SiFive于2022年發(fā)布的P670是目前性能最高的RISC-V架構(gòu)處理器核心。與ArmCortex-A78相比，P670擁有2倍的計(jì)算密度和近一半的面積，但單線程性能峰值落后約5%。雖然在整體性能上較為接近，但需要注意的是Cortex-A78于2020年發(fā)布，因此RISC-V架構(gòu)的處理器IP在研發(fā)能力上與Arm仍具有2年左右的差距。P670更適用于可穿戴和物聯(lián)網(wǎng)等場景，而RISC-V架構(gòu)在其他領(lǐng)域的表現(xiàn)仍待觀察。生態(tài)配套方面的差距是RISC-V未能得到廣泛推廣的主要原因。Arm的客戶包含高通、聯(lián)發(fā)科、蘋果等主要半導(dǎo)體廠商和科技巨頭，擁有更廣泛的硬件合作伙伴、軟件工具和開發(fā)套件，同時(shí)支持眾多主流操作系統(tǒng)以及實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，生態(tài)體系完善。為此，谷歌與英特爾等13家企業(yè)發(fā)起了RISC-V軟件生態(tài)計(jì)劃，旨在加速RISC-V架構(gòu)的軟件生態(tài)建設(shè)和應(yīng)用商業(yè)化進(jìn)程。綜合來看，雖然RISC-V架構(gòu)在開源社區(qū)的努力下正處于高速發(fā)展階段，但想要達(dá)到與Arm相匹配的軟硬件生態(tài)成熟度還需要較長的時(shí)間。3.2公司具備內(nèi)生增長動力，訂閱制創(chuàng)新和版稅費(fèi)率提升分別驅(qū)動授權(quán)和版稅收入增長3.2.1v9架構(gòu)迭代成版稅率提升驅(qū)動力，看好版稅收入快速增長搭載Arm技術(shù)的芯片在對外出售或內(nèi)部使用時(shí)需抽成一定比例的版稅。版稅的具體收取方式有兩種：1）對于在市場銷售的芯片，Arm根據(jù)版稅費(fèi)率×芯片ASP×芯片出貨數(shù)的公式計(jì)算版稅收入；2）對于企業(yè)內(nèi)部使用的芯片，Arm會與客戶商定固定版稅額。我們推測高通、英偉達(dá)、聯(lián)發(fā)科、英飛凌、恩智浦及意法半導(dǎo)體等芯片設(shè)計(jì)廠商以芯片ASP的一定比例交納版稅，而蘋果、亞馬遜和微軟等公司的芯片主要作為內(nèi)部產(chǎn)品使用，將按照固定金額交納版稅。Arm版稅收入受到芯片出貨量與單位芯片收取的版稅兩個(gè)因素影響。從下游市場看，使用Arm架構(gòu)或IP核的芯片在FY23出貨量達(dá)到300億顆，累計(jì)達(dá)2500億顆?？紤]到市場需求仍存在增量空間，芯片出貨量未來有望進(jìn)一步提升。同時(shí)，F(xiàn)Y21-FY23Arm平均單位芯片版稅收入也保持穩(wěn)定增長。我們認(rèn)為單位芯片收取版稅的增長動力分別來自1）芯片ASP上升；2）版稅費(fèi)率提升。1）芯片性能增強(qiáng)和制程工藝升級，芯片ASP具備上升潛力隨著市場對智能手機(jī)性能迭代速度的要求不斷提高，廠商競逐先進(jìn)制程工藝并集成更高規(guī)格IP，從而推動智能手機(jī)芯片ASP上行。根據(jù)EETimesAsia測算，智能手機(jī)芯片整體ASP從2020年的31美元增至2023年的42美元，預(yù)計(jì)未來幾年仍會以高個(gè)位數(shù)復(fù)合年增長率上升。2）受益于Armv9架構(gòu)和TCS平臺推出，版稅費(fèi)率具備提升動力Armv9架構(gòu)迭代是版稅費(fèi)率提升的主要動力。當(dāng)前Arm旗下IP產(chǎn)品平均版稅率在1.7%左右。隨著Arm架構(gòu)迭代，采用先進(jìn)架構(gòu)的IP核版稅費(fèi)率將明顯增長，據(jù)Anandtech報(bào)道，基于v8架構(gòu)的Cortex-A系列處理器版稅費(fèi)率可達(dá)到2.0%以上，而基于v7及之前架構(gòu)的IP核版稅費(fèi)率在1%左右，這說明底層大架構(gòu)的技術(shù)迭代是Arm提升版稅費(fèi)率的主要驅(qū)動因素。依據(jù)v8相比v7的漲幅，結(jié)合FY24Q3公司表示v9新架構(gòu)的版稅率為v8架構(gòu)的兩倍，我們判斷基于v9架構(gòu)的IP核產(chǎn)品版稅率可能在3%-5%，我們看好隨著客戶更多采用v9架構(gòu)，Arm的平均版稅率呈持續(xù)上升趨勢。IP授權(quán)模式具有價(jià)值累積效應(yīng)，基于v9架構(gòu)的收入增量仍需2-3年體現(xiàn)。觀察歷代架構(gòu)產(chǎn)品帶來的版稅收入情況可以發(fā)現(xiàn)，每一代架構(gòu)產(chǎn)品都需要經(jīng)歷一定研發(fā)和上市周期，在4-5年后才能充分?jǐn)U大其市場規(guī)模。同時(shí)舊世代產(chǎn)品的收入在進(jìn)入新架構(gòu)發(fā)行周期后并沒有急劇下降，而是隨著時(shí)間推移保持相對穩(wěn)定甚至略微增長。例如FY22期間，約50%的收入仍來自v7架構(gòu)或更早的產(chǎn)品；截至最新的FY24Q3，基于v9架構(gòu)的版稅收入僅貢獻(xiàn)總版稅收入的15%。因此我們認(rèn)為v9架構(gòu)帶來的版稅收入提升在FY25和FY26才會充分體現(xiàn)，預(yù)計(jì)FY26后v9架構(gòu)及IP核產(chǎn)品才會占據(jù)較大的版稅收入比重。TCS平臺充分整合生態(tài)搭建整體解決方案。TCS提供涵蓋CPU、GPU和系統(tǒng)IP等Arm最新IP的完整產(chǎn)品包，旨在通過整體解決方案實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品在低功耗范圍下的高性能表現(xiàn)，以滿足客戶的精準(zhǔn)需求并加快產(chǎn)品從研發(fā)到上市的時(shí)間。配套的軟件工具使開發(fā)人員能夠方便地進(jìn)行代碼編寫和部署，并借助解決方案堆棧持續(xù)迭代改進(jìn)。除此之外，Arm還與臺積電、三星、及英特爾代工廠進(jìn)行合作完成制程工藝路線的預(yù)先驗(yàn)證，保證芯片設(shè)計(jì)和流片環(huán)節(jié)的無縫銜接。TCS23面向高端移動終端市場，加速Armv9架構(gòu)滲透及版稅率提升。TCS23的發(fā)布為Armv9CPU及GPU集群在新一代旗艦手機(jī)型號中的普及應(yīng)用提供了一站式方案，其中聯(lián)發(fā)科和三星作為Arm的重要客戶，將借助TCS23