从12个人和一个梦想开始的公司,现在是一个十亿美元的公司。
引子:到目前为止的故事是这样的 —— 在20世纪80年代末,Acorn计算机公司正处于一个十字路口。由索菲·威尔逊和史蒂夫·弗伯领导的一个小团队发明了一种功能强大的新型计算机芯片 —— Acorn RISC Machine(ARM)。Acorn发布了一个新的计算机系列,阿基米德(Archimedes),使用这些ARM芯片。但世界并没有向这家公司敞开大门。
上图:1989年5月发行的Acorn Archimedes 3000。
从一开始,很难让任何人关心这项了不起的技术。在第一批ARM芯片发货几个月后,Acorn电脑公司的史蒂夫·弗伯给一位科技记者打电话,试图让他报道此事。而记者回答说:“我不相信你。如果你一直这么做,我早就知道了。”然后他挂了电话。
当Acorn陷入困境时,弗伯试图想象如何将ARM芯片剥离成一个独立的公司。但他不知道如何让这种商业模式发挥作用。他在一次采访中说:“在版税开始支付账单之前,你必须卖出数百万美元。我们无法想象能卖出数百万台这样的东西。”
未来看起来一片黯淡,直到另一家电脑公司的代表走进来。一家叫苹果的小公司。
新公司
苹果最初是怎么听说ARM的呢?苹果高级技术集团的两名工程师保罗·加瓦里尼和汤姆·皮塔德制造了一台名为 Möbius 的电脑原型机。它使用了ARM2芯片,运行苹果和麦金塔软件,模拟6502和68000 CPU的速度比原生版本更快。苹果的高层管理人员被这台机器弄糊涂了,很快就把它扼杀了,但加瓦里尼和皮塔德在内部报告中继续鼓吹ARM,在运行LISP时展示了令人印象深刻的基准。
LISP是一种重量级语言,苹果在内部使用它来测试新的图形界面。但对于嵌入式应用程序来说,它被认为过于笨重。当苹果资深员工拉里·特斯勒看到这些基准时,他的脑子里突然亮了起来。
特斯勒刚刚接手了苹果的牛顿项目,他需要更换慢而有问题的CPU, AT&T的霍比特(Hobbit)处理器。现在,ARM芯片看起来是赢家。它不仅是一个速度恶魔,而且它难以置信的低功耗使它成为手持牛顿设备的理想选择。
上图:苹果公司首席执行官约翰·斯卡利展示了牛顿的预生产版本。
于是,特斯勒安排了一次与ARM团队的会面,他喜欢他们在路线图中看到的东西。但是有一个问题。苹果是一家电脑公司,而Acorn是它的直接竞争对手。
这为一个决定命运的决定奠定了基础。ARM的员工们希望从Acorn日渐衰落的财富中解脱出来。Acorn的大股东奥利维(Olivetti)更感兴趣的是制造IBM个人电脑的复制品。制造ARM芯片的硅代工公司 VLSI Technology 希望获得更多客户。苹果希望获得芯片的授权。因此,分拆ARM符合所有人的利益。
1990年11月,三方达成了一项协议。苹果斥资300万美元现金收购了该公司30%的股份。VLSI投资了50万美元,加上它的知识和工具。Acorn转让了ARM的所有知识产权和12名员工,价值300万美元。在苹果的要求下,新公司更名为高级RISC机器公司。ARM现在只能靠自己了。
新领导人
在苹果投入资金之前,它想为ARM挑选一位首席执行官。苹果聘请了找到约翰·斯卡利(John Sculley)的同一家猎头公司,但这一次,它的业绩要好得多。他们雇的人叫罗宾·萨克斯比(Robin Saxby)。
上图:第一个ARM总部。是的,那是一个改装的谷仓!
萨克斯比1947年出生于英格兰切斯特菲尔德。当他还是个孩子的时候,他就迷上了电线。十几岁的时候,他开始了自己的第一份生意,修理收音机和电视机。他在利物浦上大学,学电子工程。1968年毕业后,他的第一份工作是帮助设计英国第一台晶体管电视。
他于1973年加入摩托罗拉,很快被提升为销售工程师。这意味着他的工作是到公司的客户那里去,帮助他们使用摩托罗拉的产品进行设计。当他调到中央处理器部门时,他以为他的客户都是主流计算机公司。但令他惊讶的是,大多数想要摩托罗拉CPU的人只考虑了小众的嵌入式应用程序。有一次,他写了一份建议,建议摩托罗拉分拆CPU设计团队,提供设计服务,但管理层不喜欢这个主意。
上图:20世纪90年代的罗宾·萨克斯比。
离开摩托罗拉后,萨克斯比加入了一家名为ES2的初创公司,该公司试图开发一种新的硅芯片制造技术。ES2为ARM制造了一些测试芯片,所以萨克斯比已经知道了这家公司。但当他被邀请加入ARM担任首任CEO时,他甚至怀疑自己是否是该职位的最佳人选。
为了确保这一点,他在一家酒吧和ARM的员工约好了午餐。当时,该公司缺乏领导力。史蒂夫·弗伯已经离开去寻找其他机会,而索菲·威尔逊做出了“艰难的决定”,留在Acorn,尽管她仍然可以提供咨询服务。剩下的12名ARM员工吃午饭时迟到了,萨克斯比差点就走了。但当他们到达那里时,会议取得了巨大成功。所有12名工程师一致认为,罗宾·萨克斯比是正确的人选。
即使那样,他也需要一点鼓励。他问11岁的女儿,是否应该冒险从事这份新工作。她说:“爸爸,我有一个骰子,如果你掷出来,骰子上的数字是6,你就会成为百万富翁。”他把骰子扔了出去,正好是6点。1991年初,他成为ARM的首任首席执行官。
上图:实际上,他花了23次尝试才投出这个6。
艰难时期
公司首先需要的是一种商业模式。萨克斯比重新拿出他的摩托罗拉旧方案,该公司将以预付费用的形式许可其技术,此外还将对出售的每个芯片收取一定比例的专利使用费。从理论上讲,这种组合足以让灯保持亮着。萨克斯比从一开始就雄心勃勃:他希望ARM成为“全球RISC标准”。
设定目标是一回事,实现目标又是另一回事。计算机世界的其他领域也加入了RISC的行列。IBM在1986年发布了6150 RT,随后是MIPS和惠普的PA-RISC和SUN的SPARC。摩托罗拉在1988年推出了88000,英特尔在1989年发布了i860和i960,而DEC正在开发Alpha芯片。与这些巨头中的任何一家竞争都是困难的。打败他们似乎是不可能的。
但这些公司大多使用RISC来制造高端桌面工作站。萨克斯比记得他在摩托罗拉的时候,嵌入式应用程序是一个被忽视的市场。也许全球RISC标准现在还遥不可及,但全球嵌入式RISC标准是可以实现的。ARM芯片的晶体管更少,消耗的电能也比竞争对手少。这使得它们的制造成本更低,适用于更广泛的应用。
最初的一些许可证用于传真调制解调器和其他小型应用程序。早期,资金紧张。Acorn最初向创始工程师承诺,他们将在第二年加薪,但在1991年,ARM的现金快用完了。萨克斯比说,如果公司得到一份重要的新合同,他会兑现这个承诺。他与英国国防承包商普莱西公司(Plessey)签署了一份协议,并给工程师们提前加薪。
该公司的第一款新产品是ARM6核心,是ARM3的后续产品。它建立在一个0.8微米的工艺上,运行频率为20 MHz。与降低指令集复杂性的理念保持一致,它只有两条新指令。内核本身只有35000个晶体管,比最初的ARM的27000个多不了多少。(相比之下,英特尔的386有275000个晶体管!)。对于牛顿(Newton),ARM将该内核与一个内存管理单元和4KB的一级缓存打包在一起。这就是ARM610。
与此同时,该公司推出了ARM250。它采用了较老的ARM3核心,但也包含了阿基米德计算机中的所有支持芯片:内存控制器、I/O芯片和视频芯片。这是一个真正的“芯片上的系统”,简称:SoC。当时,除了让阿基米德的制造成本降低一点外,它没有太大的市场。但这是未来事情的一个暗示。
上图:ARM250 SoC。
1993年,苹果终于发布了拖延已久的牛顿(Newton)。第一年就卖出了6万台。对于苹果这样的大公司来说,这被认为是一个巨大的失败。但对ARM来说,每个芯片的版税是20美元,这是一笔意外之财。萨克斯比将现金投资回ARM,使公司规模从30人扩大到60人。这是一场赌博。要想实现这一目标,ARM需要赢得一些重大的授权。
说服大公司
作为一家小公司,有时与大公司打交道很困难。在与他的前雇主摩托罗拉的一次会议上,萨克斯比回忆起这位高管的结案陈词:“当然,我们不会支付给你任何许可费或版税。”摩托罗拉希望ARM很乐意得到“曝光率”的报酬,因为摩托罗拉可以自己完成这项工作。萨克斯比问这位高管有多少工程师在这个项目上工作。答案是200个左右。“你知不知道,”萨克斯比问道,“你付给我们的许可证费只是付给工程师的薪酬的四分之一?”但他仍然拒绝给ARM钱,萨克斯比退出了这笔交易。
德州仪器公司是另一家认为凭借自己的内部资源就可以比ARM做得更好的公司。当德州半导体CPU部门的负责人向他的老板申请ARM许可证时,他反驳道:“你是说我们在设计嵌入基带芯片的微处理器核心方面,甚至不能与其他公司竞争?”后来,在一次讨论潜在合作关系的会议上,德州仪器的人员在没有签署保密协议的情况下来到了这里。萨克斯比坚持要求他们立即离开,签字后再回来。ARM可能很小,但萨克斯比不会让公司受人摆布。
德州仪器犹豫了一下,但最终还是决定把ARM介绍给它最大的客户之一:诺基亚。这是一次考验。如果ARM能说服诺基亚使用它的设计,那么它们就足以让德州仪器制造它们。
1993年,诺基亚在手机领域已经是一颗冉冉升起的新星,在前一年售出了300万部手机。该公司对其新型号有很大的计划,但该公司对16位日立 H8 CPU感到足够满意,这是传统的CISC芯片。32位RISC芯片在速度和效率上有了很大的飞跃,但代价是同等代码需要更多的指令 —— 每条指令占用两倍的内存。在台式机上,这种额外的内存需求并不是什么大不了的事情,但手机的RAM和存储空间很小。
在与诺基亚开会回家的飞机上,ARM的工程师们决定,如果16位是诺基亚想要的,那么16位就是诺基亚将要得到的。他们创造了一套全新的简化的16位指令,并设计了将它们映射到现有32位指令集的电路。这样,你可以有更小的程序代码,占用更少的内存,但它的运行速度几乎是全16位芯片的两倍。工程师们开玩笑称这些延伸物为“拇指”,因为拇指是长在手臂末端的东西。这个名字流传了下来。
当诺基亚的工程师看到拇指架构的计划,以及更先进的ARM7核心将随之而来,他们非常兴奋。德州仪器也意识到这家英国小公司已经通过了测试,并最终在1994年获得了ARM许可证。现在,德州仪器可以为新一代诺基亚手机制造先进芯片了。
上图:诺基亚8110。
这些手机中的第一款,诺基亚8110,是第一款采用ARM内核的GSM手机。几年后,当它出现在电影《黑客帝国》中时,它就出名了。
更高更远
在与德州仪器的交易之后,ARM再也没有回头。该公司现在在电子行业拥有真正的信誉。它与夏普、三星和NEC签署了协议。到1995年,该公司拥有多达10个许可证获得者。
ARM7大受欢迎。该CPU构建在0.35微米的进程上,运行速度高达66兆赫兹。拇指扩展对于移动应用程序或任何代码密度很重要的地方都很有用,但芯片也可以全速运行32位代码。1996年,又有四家公司购买了ARM许可证:Oki、阿尔卡特、雅马哈和Rohm。就连摩托罗拉最终也同意了,并在第二年签署了一份协议。
为什么这么多公司,包括已经生产了自己芯片的大型电子公司,都想与ARM签约?部分原因是成本上的优势 —— ARM的授权并不是贵得吓人,而且肯定比雇佣数百名工程师花数年时间从头开始设计新芯片要便宜得多。另一部分是索菲·威尔逊和史蒂夫·弗伯创造的技术遗产。ARM芯片的制造速度快、容易,而且耗电少。
但ARM还有另一张王牌:它不仅仅是一家芯片制造公司。当ARM与其他公司合作时,它就成为了合作伙伴,帮助设计出可以根据其他公司的特定需求定制的解决方案。诺基亚拇指扩展的发明只是其中一个例子。ARM还与数字设备公司合作开发了StrongARM,这是一种速度更快的芯片,运行速度可达233兆赫。这些强大的芯片最终出现在苹果 MessagePad 2000(改进的Newton)、Eidos Optima视频编辑工作站和Acorn计算机公司最新的RISC个人电脑(阿基米德系列的新名称)中。
对罗宾·萨克斯比(Robin Saxby)来说,与竞争对手芯片公司合作的想法一直是其战略的一部分。“化敌为友,”他常说。“如果他们和你合作能赚到更多的钱,他们为什么还要和你打呢?”
这种感觉弥漫了整个公司。ARM的一位发言人解释说:“ARM的商业模式是一种基于成功的商业模式,其理念是,当合作伙伴成功时,ARM也会成功。”在缓慢的起步之后,该公司现在正在证明,这不仅仅是一个崇高的理想。它真的起作用了。
上图:ARM在20世纪90年代的迅猛增长。
但ARM仍然必须具有战略性。当LSI半导体向该公司索要许可证时,萨克斯比拒绝了,尽管这位首席执行官要给他很多钱。他这样做是因为LSI将直接与ARM的制造合作伙伴VLSI竞争。相反,他要求LSI的CEO先给他们带来一些新的业务,然后再重新考虑。他带着硬盘公司西部数据的合作机会回来了。每一笔交易都是为了扩大市场,帮助ARM成为标准。
上市
到1998年,ARM已经超越了原来的谷仓。该公司有274名员工,前一年的收入为4400万美元,在出货近1000万个ARM处理器的同时,利润超过800万美元。ARM当时还不是RISC的全球标准(MIPS在很大程度上要归功于索尼的playstation),但它已经位居第三,超过了英特尔的i960和摩托罗拉的PowerPC。它也是所有RISC芯片供应商中增长最快的。
所有这些积极的增长,使它成为公司上市的好时机。1998年4月17日,公司成功在伦敦证券交易所和纳斯达克进行了首次公开募股(IPO)。该股票的初始价格为5.75英镑,略低于10美元。当年晚些时候,当ARM报告称处理器销量为5100万台时,其股价飙升。从12个人和一个梦想开始的ARM,现在已经是一家价值数十亿美元的公司。
上图:ARM团队庆祝在纳斯达克上市。
而ARM的两名创始投资者却走向了相反的方向。1997年,苹果公司亏损超过10亿美元,其营运现金正处于危险的低水平。从ARM IPO后的第二天开始,苹果抛售了大部分股份,持股比例从42.3%降至6%以下。这种套现帮助史蒂夫·乔布斯在关键时刻稳定了公司。
Acorn也在苦苦挣扎。在销量持续下滑后,该公司放弃了RISC PC的开发,并取消了最终的“菲比(Phoebe)”型号,只留下了独特的黄色外壳。该公司的资本价值一度低于其持有的24%的ARM股份。Acorn出售了股票,用这笔钱对公司进行再融资和重组。1999年,该公司更名为“Element 14”,并将重点转向开发电信产品。
上图:这将是有史以来最黄色的电脑:“菲比(Phoebe)”。
受ARM成功的鼓舞,超大规模集成电路技术(VLSI)继续增长。1999年6月,它被飞利浦电子以10亿美元收购。
变化的世界
ARM最初是一个疯狂的梦想。早在1985年,苏菲·威尔逊(Sophie Wilson)和史蒂夫·弗伯(Steve Furber)就研究了一些可用的CPU,发现它们都有缺陷。令人难以置信的是,他们带领一个10人的团队从零开始开发了先进的32位RISC CPU,从想法到工作芯片只用了18个月。
最初,我们的想法是利用这些神奇的CPU,以它们为基础构建伟大的个人电脑,从而统治世界。但是世界已经改变了,没有更多的空间给新的、不兼容的计算机平台。相反,多亏了苹果、超大规模集成电路和罗宾·萨克斯比的远见卓见,ARM芯片发现自己可以自由移动到最需要它的地方。在接下来的十年里,从传真调制解调器到硬盘驱动器再到移动电话,各种小型设备都最需要它。
但随着新千年的到来,这些小设备变得越来越强大。尽管牛顿(Newton)失败了,但普通个人数字助理市场正在蓬勃发展,手机也开始拥有类似PDA的功能。ARM迎来了最大的机遇,也迎来了最大的挑战。
未完待续,请继续关注ARM故事的最后一部分!
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