Intel vs. ARM

2012/1/07 經濟學人一篇「Space Invaders」，我認為是值得一讀的報導。

文中詳述Intel 與 ARM近來分別在smartphone、tablet以及server市場上的對決。

首先我們來看看雙方的營業狀況：

(圖片引自：The Economist)

很明顯，ARM無論在營業額或獲利上，不過是Intel的零頭。

這邊我要說說Intel和ARM的經營模式根本不同：

Intel大家都知道他是個賣晶片的公司，主要收入也是以賣晶片為主（當然也有授權收費項目，但對於它整體收入而言無足輕重），而其主要競爭優勢除了在晶片設計本身上，製程的進步所帶來的cost down以及單一晶片運算力的推升，是它獲利的根基。

ARM則是極為單純地將自身設計出來的電路、IP授權其他廠商使用，例如Samsung、Qualcomm、nVidia甚至Intel。依經濟學人報導，除了授權費用（license fee）之外，尚有每晶片1~2%的權利金（royalty）。以我本身從事IP授權這一行的經驗，1%~2%算是相當高的價格。

此外在smartphone與tablet這類熱門產品（9成以上使用ARM方案），license fee可以提高是無庸待言，權利金更是可以再拉高8~11倍，亦即最高可達22%！以晶片製造銷售大約50%左右的毛利率來看，等於Samsung之類的生產者要先貢獻出將近一半的毛利給ARM。

ARM是真真正正的腦袋財、無煙囪工業。可惜台灣在這一塊始終表現得差強人意。

ARM走的是RISC架構，打從一開始就以節能為其主要目標。相對地，Intel 採用x86架構，長久以來經營方針也一直以催高運算力為首要目標，近年才把低耗能也納入考量。

會有這樣的差異很自然，因為ARM一開始就以嵌入式裝置為其主要目標市場，而這類裝置多半以電池供電，強調的非強大、通用的運算力，而是省電、單一目標任務的穩定運算。Intel從desktop出發，在GUI與各式PC game推出後，運算力的提升是比節能還要重要的考量（這發展後來也普及了GPU來彌補CPU本身之不足）。

在過去二者是井水不犯河水，但隨著可攜裝置的增加，Intel架構過渡耗能造成電池使用時間短、散熱不易的缺點慢慢浮現，而ARM同時期內晶片運算力慢慢提升，反是倒吃甘蔗，漸入佳境，近來甚至欲進入server市場。隨著雲端運算服務的興起，資料中心越蓋越大，耗能量也隨之成長顯然無可避免。

以Google為例，據某些分析師推估，Google全球80萬台伺服器，一年光電費支出可能高達數千萬美元。依據該報導採用ARM方案Moonshot架構宣稱可以只用1/10的電力，達到一樣的運算力，換言之Google若能順利移轉，則一年節省下來的電費就非常可觀。當然，現有x86架構下的系統、軟體等要順利移轉到ARM架構上，成本肯定不低，這部分ARM還有一段很長的路要走。

這邊我想談的是：從經濟學成本的觀念，怎樣看Intel與ARM未來的商業行為？

前面簡單敘述過雙方的商業模式，從經濟學角度上來看，雙方的商業模式也決定了雙方所面對的成本侷限條件。

經濟學中的成本都是機會成本，已經發生的不是成本。為了開公司而購買的機器、廠房、土地，如果都是一筆現金交易買下的，那這些就不算成本。成本永遠是指未來的，且某個角度看，成本是全部的收入。

ARM走的單純IP授權，說穿了不過是「license fees + running royalty」，與下游廠商合起來看，是一種很接近分成契約的結構。

我打算分成兩部分來看Intel 與 ARM的不同：

投資前：
Intel部分 — Intel在進入一個產品市場前，面對的是極大的「直接成本」投資。既有的廠房、土地這些已經投資的是要排除的，因為這些不是成本。Intel所面對的直接成本是：調整生產線、開發新產品、調度人員、放棄舊產品收入…等。此外既有的上頭成本肯定也是不低的。

ARM部分 — 相較於有生產單位的Intel，ARM要面對的直接成本多半只是人員調度，甚至毋須面對放棄既有產品收入這項成本（因為既有產品不過是IP license，資源的調度不影響既有license的收入）。"

因為Intel比ARM要進入新產品市場前有更高的直接成本，故Intel對於是否要進入某市場會比ARM更謹慎小心；對於變動過快的市場（常見於客製化的嵌入式SoC市場）Intel會傾向不參與，因為事前來看Intel的位置獲利機會相對較低。

這也表示Intel會傾向走標準化、大量生產的產品，特別因為其本身在製程上長期的領先，製造晶片的規模經濟比起對手更容易顯現。這部分也解釋了為什麼Intel屢屢要跳出來制訂標準。

反觀ARM，因為人腦是最彈性的生產工具，在轉進新領域的成本遠低於Intel的前提下，ARM要走客製化服務也會較Intel來得更容易，亦即「更靈活有彈性」。因此ARM應該較傾向針對不同需求設計不同晶片核心來配合客戶需求，這點卻也恰恰符合RISC晶片與現今mobile devices的特性。

投資後：

一旦下了注，Intel的退出成本會很高！

如前面說過，ARM沒有「放棄既有產品收入」之問題，但Intel有，且轉換生產線成本也是Intel有而ARM無的。因此除非Intel舊產品收入降低到無法cover 直接成本，同時新產品潛在獲利也高過現有收入，否則Intel會傾向繼續在舊產品上發展。從Intel WiDi與更早的Itanium晶片來看，Intel的確有這樣的行為模式。

反過來因為分成合約結構的設計，ARM這部分的成本通通在客戶身上，ARM其實沒有多少上頭成本（overhead cost），面對的幾乎都是直接成本（Intel則是近乎完全相反，面對一堆上頭成本，直接成本相對比例上小很多），讓ARM的退出成本降得很低。而從ARM的客戶端來說，其實退出成本也是很低的–已經支付的license fee不是成本，未來要支付的running royalty卻受晶片產量決定，若該技術不受市場青睞，則大可減少晶片生產，進而減少running royalty的支出，上頭成本因分成合約設計帶有轉變為直接成本的特性。

這樣的合約結構好處是ARM與其客戶都處在一個更機動、靈活的位置，面對後Wintel世代多變的電子產品環境，應該有很好的適應力，但壞處也在於因為退出成本較低，ARM體系出現樹倒猢猻散的機率也較高。

另外一個值得思考的點是：Intel藉由實體產品，很容易將patents與trade secrets內含在實體晶片上保護，但ARM卻是完全得靠健全的司法制度才能保護其產權得當。可預期的未來，隨著ARM資本的累積，在patent與trade secret這一塊ARM可能會採取比Intel更積極的訴訟態度。

以上是我針對該篇報導的一些隨想。