ARM的架构授权和ip core授权方式各有什么不同？拿到后能做哪方面的修改？
ARM架构授权 vs. IP Core授权：两个世界的区别
首先，得把这两者拎清楚，它们一个是“蓝图”，一个是“标准零件”。
1. ARM架构授权（Architecture License）
想象一下，ARM公司掌握着CPU设计的“总设计师”资格证，它不是直接卖CPU核心给你，而是卖给你“设计CPU的规则和方法论”。拿到这个授权，你就相当于被允许学习ARM的核心设计语言和一套完整的指令集（Instruction Set Architecture, ISA），然后你自己去设计符合这个标准的CPU。
核心特点：
开放性最高，自由度最大： ARM不给你一个现成的、已经封装好的CPU核心。它给你的是一套设计规范、指令集架构（ISA），以及一系列处理器设计工具（比如编译器、调试器等）。
自主设计，但需符合标准： 你拿到的是“通行证”，不是“成品”。你可以根据这个通行证，在ARM ISA的框架内，完全自主地设计你的CPU微架构（Microarchitecture）。这意味着你可以决定CPU有多少个流水线阶段、采用什么样的乱序执行技术、缓存结构如何设计、功耗管理策略等等。
独特性强，可差异化： 由于是你自己设计，所以你的CPU核心可以高度定制化，以满足特定的应用需求。例如，你可以为AI/ML优化向量处理能力，为高性能计算增强浮点运算单元，或者为低功耗场景精简设计。
技术门槛最高，成本最高： 这不是一条容易的路。你需要一支顶尖的CPU设计团队，对微处理器架构有深刻的理解，并且需要投入巨量的研发资源来完成CPU的设计、验证和流片。授权费用本身也是天文数字。
ARM不提供“硬件”： ARM只提供设计方法、规范和工具支持。最终的物理实现（硅片）是由你自己的团队负责。
拿到了架构授权，你能做什么样的修改？
基本上，你在ARM指令集（ISA）的框架内，可以对CPU的“如何执行指令”进行天翻地覆的改造。具体来说：
微架构设计（Microarchitecture Design）： 这是核心的修改点。
流水线（Pipeline）： 你可以决定流水线深度（比如6级、10级、20级），以及每级的具体功能和实现方式。
分支预测器（Branch Predictor）： 可以设计更先进、更精确的分支预测器，以减少流水线停顿。
乱序执行（OutofOrder Execution）： 可以设计复杂的乱序执行引擎，包括调度器（Scheduler）、重排序缓冲（Reorder Buffer, ROB）、加载/存储队列（Load/Store Queue, LSQ）等，以提高指令的并行执行效率。
执行单元（Execution Units）： 你可以为整数、浮点、向量（SIMD/SVE）等指令设计定制化的执行单元，优化性能或能效。
缓存和内存系统（Cache and Memory System）： 可以设计多级缓存（L1, L2, L3）的结构、大小、关联度，以及内存控制器，以匹配你的性能目标和功耗预算。
功耗管理（Power Management）： 可以实现精细的功耗门控、时钟门控、动态电压频率调整（DVFS）等技术，以优化能耗比。
安全性特性（Security Features）： 可以集成ARM的TrustZone或其他自定义的安全增强模块，如硬件加密加速器等。
指令集扩展（Instruction Set Extensions, ISE）： 虽然你必须遵循ARM ISA，但你可以在此基础上添加自定义的指令集扩展，用于加速特定的应用，比如AI推理中的矩阵乘法、卷积操作等。这是一种“软扩展”，因为是基于现有ISA实现的。
片上系统（SoC）集成： 你可以基于自己设计的CPU核心，围绕它搭建完整的片上系统（SoC）。这包括集成各种外设（如PCIe控制器、USB控制器、显示控制器、存储接口等）、中断控制器、DMA控制器，以及其他的加速器（如GPU、NPU、DSP等）。你可以选择ARM提供的这些IP Core，也可以是第三方甚至自研的。
简而言之，架构授权让你从零开始（或者说从规则开始）建造一座独特的、符合ARM设计规范的“高楼大厦”。
2. ARM IP Core授权（IP Core License）
这个就好比ARM公司直接卖给你一个已经建好的、经过精密设计的“标准模块”或“预制件”。你拿到的是一个已经完全定义好功能、性能、功耗的模型，通常是以RTL（RegisterTransfer Level）代码的形式交付（但不会给你完整的微架构设计细节）。你购买的是使用这个设计去流片生产芯片的权利。
核心特点：
提供成品或半成品： ARM提供的是一个功能完整的处理器核心，比如CortexA系列（高性能）、CortexR系列（实时性）、CortexM系列（低功耗嵌入式）。你购买的是一个已经设计好、经过大量验证、可以直接集成到你的SoC中的CPU核。
选择多样，定位明确： ARM提供了非常丰富的IP Core产品线，覆盖了从低功耗微控制器到高性能应用处理器等各种需求。你可以根据你的应用场景和性能要求，选择最合适的IP。
开发周期短，风险低： 由于IP Core已经完成了设计和验证，你可以大大缩短你的产品开发周期，并降低流片失败的风险。
灵活性相对较低： 相对于架构授权，IP Core的定制化程度有限。你通常只能在ARM提供的配置选项内进行调整（比如缓存大小、时钟频率、中断控制器配置等），而不能深入修改其核心微架构。
授权费用和模式多样： IP Core的授权费用相对架构授权要低，但也有不同的收费模式，比如一次性授权费、版税（Royalty）以及支持费用等。
拿到了IP Core授权，你能做什么样的修改？
你购买的是一个“可用组件”，你的修改主要集中在“如何组装和优化这个组件在你的系统中的表现”，而不是修改组件本身的设计。
配置参数调整：
性能配置： 根据需要调整CPU的时钟频率、缓存大小（L1, L2）、内存接口带宽等参数。
功耗配置： 选择不同的功耗模式、配置时钟门控、动态电压频率调整（DVFS）的策略。
中断和调试接口配置： 配置GIC（Generic Interrupt Controller）、调试模块（如JTAG, DAP）等。
集成到SoC中：
总线接口（Bus Interface）： 将CPU核心通过AMBA AXI、AHB等总线协议连接到你的SoC中的其他IP（如内存控制器、外设控制器、加速器等）。
外设和加速器集成： 将CPU核心与ARM提供的其他IP（如GPU, NPU, DSP, 存储控制器等）或第三方/自研IP进行集成，构建完整的SoC。
电源域和时钟域设计： 将CPU核心集成到你的SoC的电源和时钟管理框架中。
固件和软件优化：
低层软件开发： 编写Bootloader、RTOS、驱动程序等，以充分发挥CPU的性能和特性。
编译器和库优化： 使用针对ARM架构优化的编译器工具链，并为特定应用开发高度优化的库函数。
指令集扩展（如果IP支持）： 某些ARM IP（如CortexA系列）可能支持在特定场景下的指令集扩展或协处理器接口，你可以利用这些接口集成自定义的硬件加速逻辑。但这通常是ARM预留的接口，而不是让你自由设计指令集。
简而言之，IP Core授权让你获得了一个功能强大的“引擎”，你需要在你的“汽车”上（SoC）安装好它，并连接好各种“管线”（总线和外设），让它顺利运转起来，跑出你想要的速度。
总结一下关键差异：
| 特性 | ARM 架构授权（Architecture License） | ARM IP Core 授权（IP Core License） |
| : | : | : |
| 产品形式 | CPU设计规则、指令集架构（ISA）、设计工具 | 一个完整、已验证的CPU核心（RTL代码） |
| 设计自由度 | 极高，可完全自主设计微架构，添加自定义指令集扩展 | 有限，主要在ARM提供的配置选项内调整，或利用预留接口 |
| 技术门槛 | 极高，需要顶尖CPU设计团队 | 相对较低，侧重于系统集成和软件开发 |
| 开发周期 | 非常长，从设计到流片可能需要数年 | 相对短，可以快速集成到SoC中 |
| 成本 | 极高，授权费、设计、验证、流片成本巨大 | 相对较低，但依然是一笔不小的投资 |
| 定制性 | 高度定制化，可针对特定应用优化 | 主要靠配置，核心设计不可动 |
| 适用场景 | 需要高度差异化、追求极致性能/能效的芯片设计，如服务器CPU、高端手机SoC | 需要快速上市、成本敏感、性能要求在ARM现有产品线内的嵌入式设备、IoT等 |
理解这两者的区别，关键在于区分“设计规则”和“设计成品”。架构授权给了你“玩转设计规则”的权力，而IP Core授权则给了你“使用设计成品”的权利。这就像是你去学建筑设计（架构授权），可以从零开始设计一座摩天大楼，或者你去购买一个预制好的标准模块来搭建你的房屋（IP Core授权）。
希望这个详细的解释能够帮你更清晰地理解ARM的这两种授权模式！
网友意见
讨论ARM Architectural License之前，可以了解一段Apple作为ARM联合创始股东的历史，1990年左右Apple+Acorn+VLSI公司共同出资组建了ARM，成为原始联创股东组合（ARM前身是Acorn），Apple占股份比例43%左右，并且双方的技术协同很早就发生在苹果Newton PDA产品上（使用ARM芯片），当年乔布斯回归时正值Apple低谷期，于是转卖了ARM原始股份。这份渊源对于理解两者的后续合作关系有帮助。
ARM成立之初的生意是比较经典的出售IP core licenses+Roality%的做法，就是一个Fabless业主购买了ARM的IP cores，之后可以把这部分优质且经过市场考验的成熟电路集成到自己的封装或SoC当中。业主可以修改core的配置，但不能修改core本身的设计和公版指令兼容性。这种模式的技术门槛不高，很多缺乏核心自研能力的Fabless也可以低成本的快速出品。
对于Architectural License许可，不同于IP core的软/硬核授权，它特指的是指令集授权，包含了软硬件之间的功能/地址/秩序的设计和电路实现，允许客户自行定制和实现私有型的指令系统和专精电路构造，为了自己独有的系统、应用和生态做优化；但是Fabless要自己设计电路并按照指令集的规范去实现各个指令的功能，难度很大，所以通常Archi-license授权还要包含官方NRE支持、各种测试程序、检测验证等等工具。那么common sense一点：数亿门电路的设计，谁家能从第一个晶体管开始画起呢？这就是Fabless/IP-house与EDA和Fab之间的商业秩序。ARM Architectural License的规则就是：公版授权是不允许客户自定义改造的，而Archi-License定制版本的改动也必须是ARM出手参与支持修改才作数，换句话说，任何公版IP的核心RTL给你，是一个码也不能改的，要定制/扩充指令也需要ARM支持改造，自己私自的商改和投片就是触发Breach条款，这方面看几份ARM标准的ILA协议(或叫IPL协议)就明白了。所以，假设有人窃取了某个Fabless手中基于架构许可的定制代码，那么也不能投片，除非他有把握再获得ARM的一张架构许可，手中的“藏品”才有可能合法化，前提不在于架构许可的高昂费用，而在于ARM对于申请者的背景调查和戒备；倘若窃取者找到了流片渠道，那么首先提起诉讼的会是ARM，其次是合法业主Fabless，连同流片的Fab也会波及，窃取者会被诉到地狱里。比如业主HS参与设计的扩充指令版本，拿去流片，TSMC一定看到Architectural License才会接单的，也会告知ARM核实许可，ARM团队也要进厂Audit RTL的，他们不放行，甚至连mask也不给做，PDK也未必给，何谈流片呢。架构许可就是HW时常宣传的“买断”，花费应该是10亿RMB起步。【Btw：某明星初创团队，就是要基于一份来自其合作伙伴的窃取的Mali G76/G77的定制版RTL去流片制造GPU，为了使代码合法化，就需要重金与ARM-UK协商授权一套Archi-License，但后者的觉察和情报使其拒绝了这笔交易。】
综上来讲，Archi-license叫做架构许可或是指令集授权也好，是允许芯片厂商自行设计ARM架构的core的semi-custom模式，只要设计出来的core和ARM指令集兼容就可以，这种许可十分昂贵（包含ARM官方的大量NRE和工具），所以目前只有Samsung/Apple/Qcom/HW等几家有实力的大厂才能获得用于自己design造轮子。但差异化在于，相比Qcom和Samsung的芯片需要依赖第三方Android技术，Apple ARM-based芯片的优势就在于拥有整个硬件设备+编译器+软件应用的生态，因而Apple可以参与设计和控制从SoC到外设的所有环节，最终产品的差异化就非常明显了；同时另一个角度也说明购买Archi-license这种指令集授权，本质是购买兼容此指令集(私有定义指令)的软件的运行权，也就是支持系统和软件应用。指令集的价值体现在系统和应用生态上。
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