Журнал РАДИОЛОЦМАН, январь 2012
Часть 1 - От возникновения до акционерной компании
На рубеже столетий
Компания, обновившая свое название до ARM Holdings plc, уверенно попрощалась с двадцатым веком. В 1999 она была включена в базу расчета фондового индекса FTSE 100, который считается одним из наиболее влиятельных биржевых индикаторов в Европе. Тем самым ARM Holdings plc доказывла, что является одной из ста компаний с наибольшей капитализацией, включенных в списки Лондонской фондовой биржи.
 |
| Штаб-квартира ARM Holdings plc (корпус I), находящаяся в кембриджском технологическом парковом комплексе Питерхаус |
В том же году такие крупные игроки на рынке электронной продукции и компонентов, как STMicroelectronics, Fujitsu и LSI Logic, приобрели лицензии на продукцию ARM. Плодотворное партнерство с этими компаниями продолжается и по сей день. Когда STMicroelectronics приобрела лицензию на процессор ARM7TDMI, способный работать при питающем напряжении всего 0.9 В, Пит Мэгоуон, вице-президент европейского подразделения ARM, сказал прессе: «Сегодняшняя договоренность демонстрирует нашу стратегию партнерства с ведущими компаниями в сфере электроники, контролирующими основу появления технологий в этой отрасли. Благодаря своей широкой технологической базе, компания STMicroelectronics теперь будет иметь возможность применять продукт интеллектуального труда ARM в самом сердце полупроводниковых систем, используемых для широкого спектра коммуникативных приложений, и мы предвосхищаем те результаты, которые принесет наше сотрудничество».
В техническом плане 1999 год стал для ARM также плодотворным. Весной компания представила новую модель процессора ARM9E, сочетающего традиционное ядро процессора ARM9 с расширенным набором команд цифровой обработки сигналов (DSP). Он быстро нашел свою нишу в мобильной телефонии, модемах, персональных информационных устройствах (PDA), средствах распознавания речи, автомобильных и промышленных приложениях. Впоследствии лицензию на этот процессор приобрели Samsung, Texas Instruments, Broadcom, Toshiba, NEC и многие другие компании. Помимо новой модели процессора, компания представила свой новый стандарт периферии PrimeCell Peripherals. По сути дела, это специально разработанные ядра, совместимые с AMBA (улучшенной архитектурой шины микроконтроллеров) для интеграции в системы-на-кристалле (SoC). Семейство PrimeCell Peripherals включает в себя контроллеры интерфейса UART (PL010, PL011), контроллеры памяти SDRAM и FLASH (PL172), DMA и т.д. Эта технология позволила проектировщикам сэкономить время и средства, сфокусировавшись непосредственно на разработке SoC, вместо того, чтобы распределять ресурсы на проектирование периферии и SoC по отдельности.
В 2000 году лицензии на интеллектуальную продукцию ARM приобрели еще 8 компаний. Это были Agilent, Altera, Micronas, Mitsubishi, Motorola, Sanyo, Triscend и ZTEIC. В том же году ARM Holdings предприняла несколько успешных шагов по расширению. Так, в апреле была приобретена компания Infinite Design Ltd, находившаяся в британском городе Шефилде и занимавшаяся разработкой микросхем. В сентябре ARM поглотила еще одну фирму – Allant Software. Примечательно, что эта компания была представлена всего лишь пятью сотрудниками, но руководство ARM Holdings plc обратило внимание на их продукцию – специализированный набор отладки многоядерных систем. Уоррен Ист, вице-президент ARM Holdings plc, предположил, что это будет способствовать процессу разработки и отладки сложных SoC-решений, и сделка состоялась.
Летом 2000 года ARM подписала контракт с еще одной компанией, CoWare, на этот раз на основе полного равноправного сотрудничества. ARM Holdings plc была заинтересована в этой сделке, попоскольку несколько партнеров ARM использовали продукт фирмы CoWare под названием N2C. Этот продукт представлял собой набор программных и аппаратных инструментов для упрощения процесса разработки продукции на базе процессоров с ядрами ARM. По результатам соглашения ARM Holdings plc намеревалась использовать N2C для усовершенствования своих SoC и набора периферии PrimeCell. В итоге, это позволило взаимодействовать с партнерами компании на более тесном техническом уровне и избежать ошибок и неувязок на ранних этапах проектирования SoC.
Вершиной коммерческого развития ARM Holdings стало создание в 2000 году новой бизнес-модели, получившей название ARM Foundry Program. В рамках этой модели компании, не владеющие собственной производственной базой, смогли получить доступ к изготовлению ARM-систем сертифицированными производителями. Это, в свою очередь, способствовало сокращению времени выхода на рынок конечного продукта на базе процессора ARM, так как OEM производитель теперь мог напрямую работать с фирмой-производителем, одобренной ARM. В отличие от ставшей уже тогда классической схемы лицензирования, при которой передавались права, как на проектирование, так и на производство микросхем, новая модель предусматривала трехстороннее партнерство между ARM Holdings plc, фирмой-производителем и OEM-компанией. Первыми партнерами ARM в рамках этой программы стали два крупных тайваньских производителя полупроводниковых приборов – TSMC и UMC. На сегодняшний день TSMC – крупнейший в мире производитель полупроводниковых пластин, которому принадлежат восемь фабрик, и клиентами которого являются такие гиганты цифровой индустрии, как Apple, Altera, Xilinx, Broadcom и пр.
Первая половина нулевых
В 2001 году на проходящем ежегодно в калифорнийском городе Сан-Хосе микропроцессорном форуме ARM представила архитектуру ARMv6, разработанную в тесном сотрудничестве с такими лицензиатами компании как Intel Corporation, Motorola и Texas Instruments. Такой подход позволил расширить возможности архитектуры при сохранении совместимости с более ранними ARM-продуктами, в первую очередь, на программном уровне. Это способствовало сокращению затрат партнеров компании на разработку нового программного обеспечения. Процессоры ARMv6 отличались от предыдущих версий повышенной на 30 % общей производительностью, восьмикратно увеличенной производительностью для медиа приложений, лучшей поддержкой многопроцессорных систем.
В октябре того же года Уоррен Ист, ключевая фигура в истории развития бизнеса ARM, стал главным исполнительным директором компании. На этом посту он пребывает и по сегодняшний день. До того, как присоединиться к ARM в 1994, он работал в команде Texas Instruments. В феврале 1998 года Ист был назначен на должность вице-президента компании, а в октябре 2000 года – на должность главного операционного директора. И ровно через год он занимает кресло исполнительного директора, официально став первым лицом ARM Holdings plc. Будучи дипломированным инженером, он также является членом Королевской инженерной академии наук, Института инжиниринга и технологий и Дипломированного института менеджмента. Под руководством Уоррена Иста компания ARM продолжила успешное развитие.
 |
| Уоррен Ист, главный исполнительный директор ARM Holdings plc |
Свой успех компания подтвердила громким заявлением о том, что 2002 году на основе архитектуры ARM было произведено более одного миллиарда процессоров. В этот же период лицензии приобретаются еще рядом крупных компаний, среди которых Seagate, Philips, Matsushita, eSilicon, Chip Express и другие.
Приблизительно через полгода после анонсирования ARMv6 компания представила ARM11 – новый тип микроархитектуры, разработанный специально для нужд беспроводных и потребительских устройств следующего поколения, предъявляющих особые требования в плане энергопотребления при сохранении высокой производительности. И эти требования были удовлетворены показателем 0.6 мВт/МГц при напряжении питания 1.2 В. Вычислительная производительность ядра по эталонному целочисленному тесту Dhrystone составила до 1238 MIPS на частоте 1 ГГц. Микроархитектура разрабатывалась при консультативной поддержке разработчиков операционных систем WindowsCE, Symbian OS, Palm OS, и Linux, что позволило с успехом использовать ARM11 в таких популярных устройствах как iPhone (2G и 3G), iPod Touch (1G и 2G), HTC Touch Diamond, LG Optimus One, Nokia 5800 XpressMusic, Nokia N8, Samsung Galaxy Ace и многих других.
В конце 2002 года ARM Holdings plc объявила о начале разработки версии 3.0 стандарта AMBA (Advanced Microcontroller Bus Architecture) внутренней шины для построения систем на кристалле, и как обычно, в соответствии с открытой к сотрудничеству политикой ARM, были приглашены ее многочисленные партнеры. В итоге, к началу декабря 25 ведущих компаний в сфере электронного и полупроводникового производства заявили о готовности оказывать всяческую техническую поддержку и вносить свой вклад в процесс разработки новой спецификации стандарта. Среди них были Agilent, Atmel, Infineon, LSI Logic, Motorola, NEC Electronics Corporation, Philips Semiconductors, Samsung, STMicroelectronics, Toshiba и другие. Летом 2003 года работа была завершена.
В 2003 году ARM Holdings plc сделала еще один шаг, верный как в техническом, так и коммерческом отношении, приобретя бельгийское подразделение голландской компании Adelante Technologies Holding B.V. Adelante Technologies Belgium, на момент покупки имевшая в штате 25 сотрудников, была ведущим поставщиком технологий проектирования специализированных процессоров для обработки больших потоков данных. Стороны быстро пришли к соглашению, так как бельгийцы считали, что компания ARM наиболее подготовлена для развития этой технологии. В итоге, объединение интеллектуальной собственности Adelante Technologies Belgium и архитектуры ARM принесло новые выгоды клиентам обеих компаний.
В середине октября следующего года в названии новой серии процессоров ARM впервые использовала слово, знакомое сейчас практически каждому эмбеддеру, – «Cortex». Анонсированный в качестве первого представителя нового семейства, процессор ARM Cortex-M3, по сути, стал флагманом этой серии. Основанный на архитектуре ARMv7-M, он имеет показатель производительности 1.25 DMIPS/МГц. Представлением этого ядра компания подчеркнула свою направленность на создание дешевой, но, в то же время, качественной продукции с высокими характеристиками. Ядро, имеющее всего 33000 транзисторов, унифицированная периферия и простота производства в целом делает данный процессор очень дешевым. Чего только стоит недавнее предложение STMicroelectronics о продаже 32-битных микроконтроллеров STM32F100C4T6B на ядре Cortex-M3 за $0.99! Показатель энергопотребления процессоров Cortex-M3 составляет всего 0.19 мВт/МГц. В результате, естественной средой обитания этих процессоров стали микроконтроллерные приложения, о чем, собственно, и говорит литера M.
 |
| Микроконтроллер STM32F100 |
Компания не захотела оставаться в стороне и от набирающего обороты рынка многопроцессорных систем. В связи с этим ARM разработала многопроцессорную технологию MPCore, представленную в мае 2004 года на проходившем в Сан-Хосе форуме, посвященном встраиваемым системам. Но еще в июле 2003 года на конференции MPSOC компания представила концепцию своей будущей многопроцессорной системы. Процесс разработки проходил при тесном взаимодействии с партнером ARM – NEC Electronics. В результате NEC Electronics стала первой использовать новые процессоры в своей продукции для потребительской электроники, автомобильного рынка и рынка мобильной связи. Сама многопроцессорная система была построена на базе архитектуры ARMv6 и могла содержать от одного до четырех процессоров, обеспечивая максимальную производительность 2600 Dhrystone MIPS. Применение энергосберегающей технологии Intelligent Energy Manager компании ARM позволило сократить уровень энергопотребления до 85%. Также в процессорную систему была включена поддержка 64-битных AMBA AXI интерфейсов и функция адаптивного отключения, которая на время выводила из работы неиспользуемые процессоры.
В 2005 году компания представила еще одну архитектуру процессоров семейства Cortex, но уже не для микроконтроллеров (процессоры с литерой M), а для широкого диапазона приложений (процессоры с литерой A или Applications processors) – Cortex-A8. Благодаря высокой производительности, достигающей уровня 2000 Dhrystone MIPS, и эффективному энергопотреблению, менее чем 300 мВт, новый процессор стал с успехом применяться в мобильных телефонах, игровых приставках, автомобильных навигационных и развлекательных системах и пр. В Cortex-A8 была применена новейшая на тот момент процессорная технология NEON, нацеленная на обработку аудио, видео и 3D-графики. С этой технологией процессор мог декодировать видео формата MPEG-4 VGA с частотой 30 кадров в секунду на 275 МГц и видео формата H.264 на 350 МГц. Cortex-A8 имеет широкую поддержку операционных систем высокого уровня, например Linux и Android, и операционных систем реального времени (Nucleus, Neutrino, VxWorks и т.п.). Этот процессор стал настолько успешным, что в итоге, авторитетное издание в области микропроцессорных технологий Microprocessor Report признало Cortex-A8 лучшим продуктом 2005 года. Впрочем, и сама компания ARM не осталась без награды. В конце 2005 года американский журнал Electronic Business причислил ARM Holdings plc к десятке наиболее значимых компаний в сфере электроники за последние 30 лет. Помимо ARM, в этом списке присутствовали также Applied Materials, Intel, Sony, Texas Instruments и другие. Издание охарактеризовало компанию как «яркую точку полупроводникового IP-бизнеса». Такое признание успехов как бы подводило черту в отчете о проделанной плодотворной работе за первую половину нулевых годов и устремляло компанию к новым горизонтам.
Вторая половина нулевых
Шестой год двадцать первого века также преподнес ARM Holdings приятный сюрприз. Компания была представлена к награде CMS Cameron McKenna Business of the Year Award, ежегодно вручаемой тем фирмам, которые продемонстрировали наиболее впечатляющие успехи в области финансового оборота, уверенного роста и развития инновационных бизнес-стратегий. Эта награда является частью более престижной британской премии Business Of The Year, на которую ARM была номинирована в качестве финалиста, и, в итоге, House получила и ее 7 ноября 2006 года на почетной церемонии в лондонском отеле Grosvenor. Премию Business Of The Year в деловых кругах также называют «Оскаром в сфере бизнеса», поэтому получение этой награды – важный шаг в процессе самоутверждения компании и подъема уровня ее авторитета на рынке электронных компонентов и устройств.
Несмотря на успех недавно разработанной продукции и нахлынувший поток наград, компания не стала расслабляться и сбавлять темпы создания новейших конкурентоспособных процессоров и технологий. Так, в мае 2006 года ARM анонсировала третью ветвь линейки Cortex с литерой R (для систем реального времени). Первенец этого семейства Cortex-R4 был предназначен для таких приложений как мобильные телефоны следующего поколения, приводы жестких дисков, принтеры, автомобильная электроника. Внушительный показатель производительности для такого класса устройств (до 1030 DMIPS) позволили ему качественно обрабатывать сложные алгоритмы управления в условиях реального времени, а малое энергопотребление ядра (примерно 0.09 … 0.12 мВт/МГц, в зависимости от конфигурации) сделало его популярным для широкого класса изделий. В общем, ARM успешно заняла очередную нишу на рынке процессоров.
Не смея бросать развитие других ответвлений семейства Cortex, компания в следующем году разработала Cortex-M1 – первый ARM-процессор, специально спроектированный для встраивания в FPGA. В разработке нового процессора с ARM вплотную сотрудничала компания Actel, которая и стала первым обладателем лицензии на Cortex-M1, а также получила возможность совместно с ARM Holdings plc представлять новый продукт на конференции в Сан-Хосе. А уже через полгода, осенью 2007, на четвертой ежегодной конференции ARM Developers’ Conference, проходившей в калифорнийском городе Санта-Клара, ARM анонсировала процессор Cortex-A9, который впоследствии приобрел огромную популярность. Компания предложила этот процессор сразу в двух вариантах – одноядерном и многоядерном с использованием технологии MPCore. С тактовой частотой до двух гигагерц и производительностью 2.5 DMIPS/МГц на ядро Cortex-A9 стал настоящим монстром на рынке процессоров. В связи с этим неудивительно, что еще до релиза лицензию на процессор поспешили приобрести такие гиганты как NEC Electronics, NVIDIA, Samsung, STMicroelectronics и Texas Instruments. Он стал использоваться в смартфонах, мобильных компьютерах, различной потребительской электронике, автомобильных системах навигации и развлечения, сетевых устройствах и пр. Достаточно сказать, что два популярных сегодня продукта компании Apple – планшетный ПК iPad2 и смартфон iPhone4S используют систему-на-кристалле Apple A5, содержащую процессор Cortex-A9 MPCore с ускорителем NEON SIMD.
Но сотрудники компании работали не только на развитие семейства Cortex. Так, в феврале 2007 года миру электроники был представлен очередной продукт от ARM, который также был «обречен» стать успешным. На этот раз им стала архитектура двух графических процессоров (GPU) – Mali200 и Mali55. Первый предназначался для обработки сложной 3D графики мобильных игр следующего поколения в смартфонах и других современных портативных устройствах, а второй, благодаря очень компактным размерам и низкой стоимости, предназначался для работы с 3D в бюджетных телефонах. Впрочем, оба графических процессора поддерживали как маленькие дисплеи, так и экраны с разрешением HDTV. В итоге, через три года Mali была признана GPU-архитектурой, лицензии на которую приобрело большинство компаний в сфере электронной продукции.
В 2008 году была преодолена очередная «юбилейная» планка уровня производства ARM-процессоров во всем мире, о чем компания торжественно объявила в январе. 10 миллиардов процессоров – такой объем смогла освоить мировая полупроводниковая промышленность с 1991 года, когда ARM разработала свой первый процессор с RISC-архитектурой – ARM6. «Теперь наши партнеры производят более одного процессора на каждого жителя планеты» – таковы были слова Уоррена Иста, вкратце описывающие впечатляющий масштаб данного события. Примечательно, что практически через год, в феврале 2009, на Всемирном конгрессе, посвященном продукции мобильной связи, ARM заявила, что все партнеры компании в совокупности произвели 10 миллиардов процессоров для мобильных приложений. Это косвенно говорит о том, что интеллектуальная продукция фирмы ARM в первую очередь идет на нужды рынка мобильных средств коммуникации.
Но как бы хорошо не обстояло дело на мобильном фронте, команда ARM не собиралась игнорировать разработки в других направлениях. Поэтому в 2009 году на свет появился Cortex-M0 – дешевый 32-разрядный процессор с низким уровнем энергопотребления и небольшим количеством выводов. Он был предназначен для тех приложений, в которых уже не хватало производительности 8- и 16-битных процессоров, а применение мощных 32-битных было излишним с технической и финансовой точек зрения. Cortex-M0 хорошо зарекомендовал себя в цифровых камерах, медиа проигрывателях, навигационных устройствах, бытовой технике. Но уже спустя год ARM выпустила диаметрально противоположный в плане производительности продукт того же семейства – Cortex-M4. Этот мощный, высокоэффективный 32-разрядный процессор предназначенный для решения задач сложной обработки цифровых сигналов и нацеленный на применение в промышленных приложениях и встраиваемых системах.
В июле 2010 года два титана мира высоких технологий крепко пожали друг другу руки – коропорация Microsoft стала лицензиатом ARM Holdings plc. Эта новость сразу взбудоражила аналитиков рынка электронных компонентов и устройств. Некоторые издания публиковали статьи с заголовками типа «Будет ли следующим микропроцессор от Microsoft?». Впрочем, компании начали работать совместно еще с 1997 года. Это были взаимоотношения в рамках консультаций по поводу разработок программного обеспечения и более качественной его совместимости с аппаратной частью. Но теперь компьютерной общественности было неясно и очень любопытно, что же будет делать Microsoft с новоприобретенными правами. На этот счет главный менеджер корпорации К.Д. Холлман сказала следующее: «С лучшим доступом к технологиям ARM мы сможем усовершенствовать наши исследовательские и проектные работы над продуктами на базе ARM-архитектуры». Это означало, что Microsoft собирается оптимизировать свои операционные системы Windows Embedded и Windows Phone применительно к ARM-архитектуре. Со стороны же ARM Holdings plc на подобный вопрос о целях софтверного гиганта Ян Дрю, исполнительный вице президент отдела маркетинга, ответил: «Это зависит только от Microsoft, что они собираются с этим делать. Вам лучше пойти и спросить у них».
В завершение первого десятилетия 21 века компания выпустила мощнейший на сегодняшний день процессор из линейки своей продукции – Cortex-A15. Сделанный по технологиям 32 нм и 28 нм, он работает на тактовой частоте до 2.5 ГГц, поддерживает технологию NEON, может иметь до четырех ядер, содержит модуль обработки чисел с плавающей точкой VFPv4 и прочие технически совершенные дополнения. Он нацелен на работу в смартфонах, планшетных ПК, цифровом домашнем оборудовании, серверах и беспроводных точках доступа. По утверждению самой компании, это «самый высокопроизводительный процессор, который когда-либо видела индустрия».
Наши дни
Сегодня ARM Holdings plc представляет собой целую империю в области разработки и продвижения на рынок передовых процессорных технологий. Благодаря конкурентоспособности постоянно обновляемой продукции, доходы компании неуклонно увеличиваются. Так, например, по данным отчетов за первое полугодие 2011 года, выручка в первом квартале составила £116 млн., или $185.5 млн., во втором – £117.8 млн., или $190.2 млн. Примечательно, что в первом квартале предыдущего года уровень дохода равнялся £92.3 млн. По словам Уоррена Иста, прибыль за этот период выросла на 35%, а поставки продуктов на базе процессоров ARM увеличились на 33%. В основном, эти высокие показатели были достигнуты благодаря росту рынка смартфонов, планшетов, телевизоров и микроконтроллеров.
На сегодня ARM достигла серьезных успехов не только в финансовой сфере, но и в области взаимодействия с партнерами и расширения своего влияния на рынке электронных продуктов. В 2011 году договоры о приобретении лицензий ARM уже успели подписать Fujitsu Semiconductor, LG Electronics, HiSilicon, Telechips. Получила продолжение и история с Microsoft. Так, представители софтверного гиганта заявили, что новая операционная система Windows 8 будет поддерживать процессоры ARM. Точнее, Windows 8 теперь будет разделена на две ветви: традиционная ПК-версия и версии для систем на чипе ARM. Первая будет поддерживать старые приложения и иметь режим совместимости с ранними версиями Windows. Вторая, классифицирующая ARM-версии операционной системы, будет ориентирована на новое мобильное окружение, оптимизированное для планшетов и смартбуков и, по заверениям корпорации Microsoft, «не сможет исполнять старые программы ни сейчас, ни когда-либо в будущем». Тем не менее, для ARM это отличный шанс дополнительно укрепить свои позиции на рынке мобильных устройств, ведь как бы сейчас не набирал популярность Android, ОС Windows все равно имеет вес и большой авторитет в мире компьютерных технологий.
Не сбавляет темпов компания и в плане разработки новой продукции. В середине октября ARM и TSMC совместными усилиями произвели первый в мире образец процессора ARM Cortex-A15 MPCore по 20 нм технологии. Исполнительный вице-президент и старший менеджер процессорного подразделения ARM Майк Инглис заявил, что это первый из 20 нм образцов ARM Cortex-A15, который прокладывает путь к следующему поколению интеграции и производительности. Было заявлено, что новая технология от TSMC обеспечит, как минимум, двукратное превосходство в производительности по сравнению с продукцией, сделанной по старой технологии. Не успев переварить еще эту новость, аналитические издания в области электронных компонентов и технологий через неделю получили от компании следующую – ARM Holdings plc представила свою первую 64-разрядную архитектуру, получившую наименование ARMv8. Будучи прямой наследницей 32-разрядной архитектуры ARMv7, ARMv8 имеет два основных режима исполнения: Arch32 и AArch64. В AArch32 поддерживается нынешний набор команд ARM, а в AArch64 доступен новый набор команд, A64. Процессоры, выполненные на базе этой архитектуры, будут использоваться в широком спектре устройств, от миниатюрных датчиков до оборудования для крупномасштабных инфраструктурных проектов. Таким образом, ARM сможет составить уверенную конкуренцию Intel и AMD с их x86 чипами.
 |
| Майк Мюллер, технический директор ARM, на презентации новой архитектуры ARMv8 |
На этом более чем двадцатилетняя история компании ARM не заканчивается. Она смело смотрит в завтрашний день, с уверенностью, что будет радовать партнеров и потребителей электроники продукцией своего интеллектуального труда. И эта уверенность не безосновательна, ведь на протяжении почти всего времени присутствия ARM на рынке высоких технологий, компании сопутствовали стабильность развития и успех, в отличие, например, от Apple, у которой взлеты иногда сменялись не менее громкими падениями. Но как бы уже не развернулись события, можно смело сказать, что компания ARM внесла огромный вклад в развитие индустрии цифровых технологий и по праву может занимать почетное место среди таких влиятельных в сфере высокотехнологичного бизнеса компаний, как Apple, Intel, AMD и Microsoft.
