Historien om ARM og Qualcomm

Det finns historier som börjar stort. Och så finns det historier som den här, som börjar med brittiska skolbarn och amerikanska lastbilschaufförer – och slutar med att revolutionera hela världen.

1981 lanserade BBC en dator som skulle lära brittiska skolbarn att programmera. Samma årtionde grundade sju ingenjörer i San Diego ett kommunikationsföretag vars trådlösa forskning finansierades genom att sälja e-postprogram och satellitspårning till lastbilschaufförer.

Fyra årtionden senare är tekniken från dessa ödmjuka upprinnelser hjärtat i nästan alla mobiltelefoner, surfplattor och i allt högre grad datorer på hela planeten. Det är berättelsen om hur världens mest banbrytande innovationer kan uppstå på de mest osannolika platser – och hur en misslyckad handhållen enhet och programvara för lastbilar blev grunden för den mobila revolutionen som förändrade den värld vi lever i.

BBC Micro: Datorn som skulle lära britter att koda

Berättelsen börjar 1980 på det statliga brittiska public service-företaget BBC. På den tiden höll persondatorer – datorer för hemmet – på att förändra världen. Men Storbritannien hade inte någon direkt del i revolutionen. BBC:s blygsamma bidrag var Computer Literacy Project, vars syfte var att utbilda en hel nation om dessa mystiska nya maskiner.

Centralt för visionen var behovet av en dator som kunde fungera som både ett undervisningsverktyg och en praktisk maskin. BBC satte upp en specifikation som verkade nästan omöjlig: skapa en billig dator som kan hantera allt från grundläggande programmering till sofistikerad grafik, samtidigt som den är tillräckligt tålig för att användas i klassrum av barn och lärare som aldrig har rört en dator förut.

Flera företag tävlade om kontraktet. På våra breddgrader var det mest kända namnet Sinclair Research, som just hade lanserat sin ZX81 (som också var denna skribents första dator). Gråskäggiga nördar minns också Newbrain, som var Newbury Laboratories bidrag till tävlingen. Men det var Cambridge-baserade Acorn Computers som vann med sitt förslag på det som senare blev BBC Micro.

Acorn var ett ungt företag som redan hade gjort sig ett namn med mikrodatorn Atom. Men BBC Micro skulle bli deras mästerverk.

Datorn lanserades 1981 och var anmärkningsvärt avancerad för sin tid: den hade färggrafik, ljudsyntes och en omfattande programmeringsmiljö som gjorde det möjligt för barn att skapa allt från enkla spel till komplexa program. Dess distinkta beige hölje och röda funktionstangenter blev en fast inventarie i brittiska skolor och hem.

Ännu viktigare var att BBC Micro etablerade en designfilosofi som skulle finnas kvar i årtionden. Acorns ingenjörer, ledda av geniala Sophie Wilson och Steve Furber, trodde på att skapa effektiva och eleganta lösningar på datorproblem. De designade system som kunde göra mer med mindre – en filosofi som skulle visa sig vara porten till framtiden.

ARM-processorn: Från BBC till RISC-revolution

Övergången från BBC Micro till ARM-processorn är ett skolboksexempel på teknisk utveckling som drivs av nödvändighet.

1985 behövde Acorn mer processorkraft till sin nästa generation datorer. De kunde ha gått samma väg som många andra och gjort en IBM PC-kopia. Precis som deras brittiska kollegor på Amstrad gjorde under samma period, när de gick från en 8-bitars hemdator till en PC-klon med en 16-bitars CPU. Men så jobbade inte Acorn. Wilson och Furber bestämde sig för att göra en egen processor.

Timingen var perfekt. Forskning vid universitet som UC Berkeley och Stanford hade visat potentialen i RISC-processorer (Reduced Instruction Set Computing). Till skillnad från traditionella processorer som blev alltmer komplexa lovade RISC högre prestanda genom enkelhet – genom att använda färre, mer effektivt utformade instruktioner.

Wilson och Furber designade det som skulle bli ARM1-processorn. Namnet stod ursprungligen för ”Acorn RISC Machine”, vilket återspeglade dess ödmjuka ursprung – men arkitekturen de skapade skulle visas sig bli big business.

ARM1 var anmärkningsvärd av flera anledningar. För det första var den betydligt snabbare än 6502-processorn som drev BBC Micro. Men desto viktigare var att den var otroligt effektiv. Processorn drog väldigt lite ström och genererade därför minimalt med värme. 1985 var den egenskapen intressant, men inte revolutionerande. Även om de var mindre effektiva kunde dåtidens 1 GHz-processorer fortfarande kylas utan fläktar. I efterhand skulle dock dessa egenskaper visa sig vara precis vad framtiden krävde.

Hemma i England användes ARM-processorn först i den dator som skulle föra arvet från BBC Micro vidare. Acorn Archimedes var en av kraftfullaste hemdatorerna som fanns i slutet av 1980-talet. Men den slog aldrig stort utomlands. Framgången skulle visa sig komma från ett helt annat håll.

Apple Newton: Varför Apple investerade i ARM-teknik

9 000 kilometer bort, i Cupertino, Kalifornien, hade Apple Computer sin beskärda del av svårigheter. Företaget hade bidragit till persondatorrevolutionen med den framgångsrika Apple II. Och de hade just lanserat Macintosh med dess banbrytande grafiska användargränssnitt. Men den var för dyr för de flesta. Samtidigt stormade IBM och Microsoft fram med PC-datorer.

Apple satsade sin framtid på en radikalt ny enhetskategori: en handdator som skulle göra datorkraften verkligt personlig och portabel. Newton, som den kom att kallas, var ett ambitiöst försök att skapa det som vi nu för tiden skulle kalla för en dator-surfplatta, komplett med handskriftsigenkänning och trådlös anslutning.

Men Newton-projektet hade en grundläggande utmaning. Att skapa en handhållen krävde en processor som var både tillräckligt kraftfull för det avancerade användargränssnittet och tillräckligt energieffektiv för att hålla enheten igång i flera timmar på batteri. Den processorn hittade Apple i England.

Apple investerar 3 miljoner dollar

Resultatet blev Advanced RISC Machines Ltd. Till företaget bidrog Acorn med ARM-arkitekturen och det geniala ingenjörsteamet som hade skapat den. Apple bidrog med kapital, marknadsvision och trovärdigheten hos ett av världens mest innovativa teknikföretag. VLSI Technology, en halvledartillverkare, bidrog med produktionsexpertis och ytterligare finansiering för att faktiskt bygga processorerna.

Den 27 november 1990 etablerades partnerskapet officiellt. Avtalsstrukturen återspeglade varje partners bidrag: Acorn bidrog med tolv av sina bästa ingenjörer. Apple investerade 3 miljoner dollar för 30 procent av det nya företaget.

ARM-förkortningen ändrades från Acorn RISC Machine till Advanced RISC Machines, vilket återspeglade processorns utveckling från ett brittiskt utbildningsprojekt till ett globalt teknikföretag.

Från e-post till mobilchips: Qualcomms väg till framgång

Samtidigt som ARM föddes i Cambridge utspelades en helt annan historia i San Diego, USA. 1985 grundade sju ingenjörer, ledda av Irwin Jacobs, ett företag som de kallade Qualcomm (en sammansättning av Quality Communications). Målet var att utveckla avancerad kommunikationsteknik, men deras väg till framgång visade sig bli krokig.

Qualcomms och Jacobs vision var att skapa ett trådlöst kommunikationssystem baserat på en teknik som kallas Code Division Multiple Access (CDMA). Tekniken utlovade att markant öka kapaciteten hos trådlösa nätverk samtidigt som den förbättrade samtalskvaliteten och säkerheten.

För att finansiera CDMA-forskningen följde Qualcomms grundare en strategi för teknologisk diversifiering som i dag som skulle få en investerardrake att springa skrikande ut ur TV-studion. De utvecklade ett satellitbaserat spårningssystem som heter Omnitracs. De skapade specialiserad kommunikationsutrustning för regeringen och militären. Och i ett drag som skulle göra dem välkända bland tidiga internetanvändare utvecklade de e-postprogramvara.

E-postklienten Eudora blev ett av de mest populära e-postprogrammen under den tidiga internet-eran. Programmet släpptes 1988. Och för akademikerna och tekniknördarna som utgjorde internets tidiga befolkning i början av 1990-talet var Qualcomm inte ett trådlöst företag utan tillverkaren av deras favorit-e-postprogram.

ARM möter Qualcomm: Grunden för moderna mobiler

ARM och Qualcomm gick skilda vägar under 1990-talet. Men mobil databehandlingsteknik förde dem samman. 1998 hade Qualcomm äntligen utvecklat sitt CDMA-chipset, vilket skulle bli en viktig del av moderna mobiltelefoner. Men för att komma dit saknade de själva processorkärnan.

Den hade ARM – och Qualcomm fick gärna hyra den. Resultatet kombinerade ARMs energieffektiva CPU-design med Qualcomms trådlösa teknik och grafikegenskaper.

Detta partnerskap representerade något nytt i teknikbranschen. ARM levererade den grundläggande CPU-arkitekturen, medan Qualcomm tillförde sina egna innovationer inom trådlös kommunikation och signalbehandling.

99 procent av smartmobiler använder ARM

Hur viktigt detta samarbete skulle bli kan man se i de mobiltelefoner som ligger i de flestas fickor. Det var nämligen kombinationen av ARMs effektiva processorer och Qualcomms trådlösa teknik som gjorde dem tekniskt möjliga.

Mer än 99 procent av dagens smartmobiler är baserade på teknik från ARM. Och det gäller oavsett om man föredrar iPhone eller Android. Du minns säkert att Apple var ARMs första kund – och de använde inte bara tekniken till Newton.

Ironin är påtaglig. Apples Newton, som var det ursprungliga motivet för att investera i ARM, visade sig bli en av de mest kända tekniska flopparna i datorhistorien. Även om den lilla personliga assistenten var visionär och banbrytande så var tekniken inte mogen för handdatorer.

Men ARM-arkitekturen som var avsedd för Newton blev grunden för iPhone, en av de mest framgångsrika konsumentprodukterna någonsin. Och även för de M1-, M2-, M3- och M4-processorer som numera sitter i Apples bärbara och stationära datorer. Allihop är ARM. Så på lång sikt har Apple skördat frukterna av de tre miljoner dollar som investerades 1990.

Licensmodellen: Hur ARM tjänar pengar på andras framgångar

Framgången för både ARM och Qualcomm demonstrerade fördelarna med att sälja licenser till immateriella rättigheter. Tidigare var vägen till framgång som processortillverkare att bli bäst på att producera chipen själva på ett effektivt och ekonomiskt sätt. ARM och Qualcomm har båda byggt sin framgång på styrkan i sina innovationer och sin förmåga att licensiera tekniken till andra företag.

När du köper från ARM får du inte en låda med processorer, bara receptet. Tillverkningen får du stå för själv – eller låta en tredje part som TSMC göra det.

Men licensmodellen har också lett till nya former av konkurrens och konflikt, eftersom företag som var partner i ett sammanhang blir konkurrenter i ett annat. Även om Qualcomm fortfarande är en av ARMs viktigaste kunder, och ARMs teknik är oumbärlig i Snapdragon-processorserien, är de två företagen nu i konflikt.

Striden handlar om Qualcomms köp av Nuvia år 2021. Företaget grundades av före detta Apple-ingenjörer som arbetade med företagets ARM-baserade processorer. ARM anser att Nuvia bryter mot villkoren i deras licensavtal, medan Qualcomm hävdar att de har rätt att använda Nuvias teknik under sin befintliga ARM-licens.

Från skoldator till mobil revolution

Det mest anmärkningsvärda med ARMs och Qualcomms resa från gräsrotsföretag till teknikmonopol är hur helt oplanerat allt var.

1981, när BBC Micro designades, var det ingen som kunde föreställa sig att dess tekniska ättlingar skulle driva en global mobil datorrevolution.

Och när Qualcomms grundare utvecklade satellitspårning för lastbilar och e-postprogramvara för akademiker kunde de inte ha förutspått att deras företag skulle bli en av jättarna inom mobil kommunikation.

Men även om vägen var krokig och chauffören inte hade någon karta så blev resultatet att när du läser detta i dag på din mobiltelefon, surfplatta eller dator, så är det med stor sannolikhet med hjälp av teknik från ARM och Qualcomm.