Historien om ARM og Qualcomm

Det er historier som begynner stort. Og så er det historier som denne, som begynner med britiske skolebarn og amerikanske lastebilsjåfører – og ender med å revolusjonere hele verden.

I 1981 lanserte BBC en computer som skulle lære britiske skolebarn å programmere. Samme tiår startet syv ingeniører i San Diego et kommunikasjonsselskap, hvis trådløse forskning ble finansiert ved å selge e-mail-programvare og satellittsporing til lastebilsjåfører.

Fire årtier senere er teknologien fra disse ydmyke begynnelsene hjertet i stort sett alle mobiler, nettbrett og i stigende grad også alle datamaskiner på planeten. Det er historien om hvordan verdens mest banebrytende innovasjoner kan oppstå de mest utenkelige stedene – og hvordan en mislykket håndholdt enhet og programvare til lastbiler ble fundamentet for den mobile revolusjonen, som forvandlet verdenen vi lever i.

BBC Micro: Datamaskinen som skulle lære britene å kode

Historien begynte i 1980 på den britiske statsradioen BBC. Personlige datamaskiner – hjemmedatamater – var på det tidspunktet i ferd med å endre verden. Men Storbritannia hadde ikke umiddelbart blitt en del av revolusjonen. BBCs beskjedne bidrag var Computer Literacy Project, som hadde til formål å utdanne en hel nasjon til å få kunnskap om disse mystiske nye maskinene.

Sentralt for denne visjonen var behovet for en datamaskin som kunne fungere som både undervisningsverktøy og praktisk maskin. BBC kom med en spesifikasjon som virket nærmest umulig: Skap en prisvennlig datamaskin som kan håndtere alt fra grunnleggende programmering til sofistikert grafikk, samtidig med at den er robust nok til klassebruk for barn og lærere som aldri har rørt en datamaskin før.

Flere virksomheter konkurrerte om kontrakten. På våre breddegrader var det mest kjente navnet Sinclair Research, som den gang nettopp hadde lansert sin ZX81 (som også var denne skribents første datamaskin). Gråskjeggede nerder vil også huske New Brain, som var New Bury Laboratories bidrag i konkurransen. Men det ble Cambridge-baserte Acorn Computers som vant med deres forslag til det som skulle bli BBC Micro.

Acorn var en ung virksomhet som allerede hadde gjort seg bemerket med Atom-mikrocomputeren. Men BBC Micro skulle bli deres mesterverk.

BBC Micro ble lansert i 1981, og den var bemerkelsesverdig avansert for sin tid; med fargegrafikk, lydsyntese og et omfattende programmeringsmiljø som gjorde det mulig for barn å skape alt fra enkle spill til komplekse programmer. Med dens karakteristiske beige kabinett og røde funksjonstaster ble den fast inventar i britiske skoler og hjem.

Enda viktigere etablerte BBC Micro en designfilosofi som skulle gi gjenlyd i årtier. Acorns ingeniører, ledet av de geniale Sophie Wilson og Steve Furber, trodde på å skape effektive, elegante løsninger på datamaskinproblemer. De designet systemer som kunne mer med mindre – en filosofi som skulle vise seg å være porten til fremtiden.

ARM-prosessoren blir til: Fra BBC til RISC-revolusjon

Overgangen fra BBC Micro til ARM-prosessoren ligner et lærebokseksempel på teknologisk evolusjon drevet av nødvendighet.

I 1985 hadde Acorn bruk for mer prosessorkraft til deres neste generasjon av datamaskiner. De kunne ha gått samme vei som mange andre, og skapt en kopi av IBM PC. Akkurat som deres britiske kolleger hos Amstrad gjorde i samme periode, hvor de gikk fra en 8-bit hjemmedatamaskin til en PC-kloning med 16-bit CPU. Men det var ikke Acorn-måten. Wilson og Furber besluttet å skape sin egen prosessor.

Timingen var perfekt. Forskning på universiteter som UC Berkeley og Stanford hadde avslørt potensialet i RISC-prosessorer (Reduced Instruction Set Computing). Mens tradisjonelle prosessorer ble stadig mer komplekse, lovet RISC å oppnå bedre yteevne gjennom enkelhet – ved å bruke færre, mer effektivt designede instruksjoner.

Wilson og Furber designet det som skulle bli ARM1-prosessoren. Navnet stod opprinnelig for ‘Acorn RISC Machine’, noe som avspeilet den ydmyke opprinnelsen, men arkitekturen de skapte skulle senere ende med å bli big business.

ARM1 var bemerkelsesverdig av flere grunner. Den var for det første betydelig raskere enn 6502-prosessoren som drev BBC Micro. Men enda viktigere var den utrolig effektiv. Prosessoren brukte veldig lite strøm og genererte derfor minimalt med varme. I 1985 var denne egenskapen interessant, men ikke revolusjonerende. Selv om de var mindre nøysomme, kunne datidens 1 GHz-prosessorer fortsatt avkjøles uten vifter. Sett i ettertid skulle disse karakteristika imidlertid vise seg å være akkurat hva fremtiden krevde.

Hjemme i England ble ARM-prosessoren i første omgang brukt i den datamaskinen som skulle løfte arven fra BBC Micro. Acorn Archimedes var blant de kraftigste hjemmedatamaskinene man kunne kjøpe på slutten av 1980-tallet. Men den fikk aldri noen større utbredelse utenfor hjemlandet. Suksessen skulle vise seg å komme fra en helt annen kant.

Apple Newton: Hvorfor Apple investerte i ARM-teknologi

Imens, 3000 kilometer unna, i Cupertino i California, kjempet Apple Computer nemlig med sine egne utfordringer. Virksomheten hadde bidratt til den personlige datamaskinrevolusjonen med den suksessfulle Apple II. Og de hadde nettopp lansert Macintosh med sitt banebrytende grafiske brukergrensesnitt. Men den var for kostbar for de fleste. Imens stormet IBM og Microsoft frem med PC-en.

Apple satset virksomhetens fremtid på en radikal ny enhetskategori: en håndholdt datamaskin som ville gjøre datamaskinkraft virkelig personlig og bærbar. Newton, som den kom til å hete, var et ambisiøst forsøk på å skape det vi nå vil gjenkjenne som en nettbrett-datamaskin, komplett med håndskriftgjenkjennelse og trådløs forbindelse.

Men Newton-prosjektet sto overfor en grunnleggende utfordring. Å skape en håndholdt datamaskin krevde en prosessor som både var kraftig nok til det avanserte brukergrensesnittet, men samtidig så energieffektiv at den kunne holde enheten kjørende i timevis på batteristrøm. De fant den prosessoren i England.

Apple investerte 3 millioner dollars

Resultatet ble dannelsen av Advanced RISC Machines Ltd. Acorn tilførte ARM-arkitekturen og det geniale ingeniørteamet som hadde skapt den. Apple tilførte kapital, markedsvisjon og troverdigheten fra en av verdens mest innovative teknologivirksomheter. VLSI Technology, en halvledervirksomhet, leverte produksjonsekspertise og ytterligere finansiering til rent faktisk å bygge prosessorene.

Den 27. november 1990 ble samarbeidet offisielt etablerert. Avtalestrukturen avspeilte hver partners bidrag: Acorn leverte tolv av sine beste ingeniører. Apple investerte 3 millioner dollars for en andel på 30 prosent av den nye virksomheten.

ARM-forkortelsen ble endret fra Acorn RISC Machine til Advanced RISC Machines, noe som avspeilte prosessorens evolusjon fra et britisk undervisningsprosjekt til et globalt teknologiselskap.

Fra e-mail til mobilchips: Qualcomms vei til suksess

Mens ARM ble født i Cambridge, utspilte en helt annen historie seg i San Diego, USA. I 1985 grunnla syv ingeniører, ledet av Irwin Jacobs, en virksomhet de kalte Qualcomm (en sammentrekning av Quality Communications). Deres mål var å utvikle avanserte kommunikasjonsteknologier, men deres vei til suksess skulle bli kronglete.

Qualcomm og Jacobs’ visjon var å skape et trådløst kommunikasjonssystem, basert på en teknologi kalt Code Division Multiple Access (CDMA). Teknologien lovet å dramatisk øke kapasiteten av trådløse nettverk, samtidig med at den forbedret samtalekvalitet og sikkerhet.

For å finansiere sin CDMA-forskning fulgte Qualcomms grunnleggere en strategi for teknologisk diversifisering som ville få en løve-investor i dag til å løpe skrikende ut av TV-studiet. De utviklet et satellittbasert sporingssystem kalt Omnitracs. De skapte spesialisert kommunikasjonsutstyr til regjeringen og militæret. Og i et trekk som ville gjøre dem velkjente for tidlige internettbrukere, utviklet de e-mail-programvare.

E-mail-klienten Eudora ble et av de mest populære e-mail-programmene i internettets tidlige æra. Programmet ble utgitt i 1988. Og for de akademikerne og teknologinørdene som på begynnelsen av 1990-tallet utgjorde internettets opprinnelige befolkning, var Qualcomm ikke en trådløs virksomhet, men produsenten av deres yndlings-e-mail-program.

ARM møter Qualcomm: Fundamentet for moderne mobiler

ARM og Qualcomm bevegde seg hver sin vei opp gjennom 1990-tallet. Men mobil datamaskinteknologi førte dem sammen. I 1998 var hadde Qualcomm endelig utviklet sitt CDMA-chipsett som skulle bli en viktig del av moderne mobiltelefoner. Men for å komme i mål manglet de selve prosessorkjernen.

Den hadde ARM, og Qualcomm måtte gjerne leie den av dem. Resultatet kombinerte ARMs strømeffektive CPU-design med Qualcomms trådløse teknologier og grafikkapasiteter.

Dette partnerskapet representerte noe nytt i teknologiindustrien. ARM leverte den grunnleggende CPU-arkitekturen, mens Qualcomm tilføyde sine egne innovasjoner innenfor trådløs kommunikasjon og signalbehandling.

99 prosent av mobiler bruker ARM

Hvor viktig dette samarbeidet skulle bli, kan man se på de mobilene som nå befinner seg i lommen på de fleste av oss. Det var nemlig kombinasjonen av ARMs effektive prosessorer og Qualcomms trådløse teknologier som gjorde dem teknologisk mulige.

Mer enn 99 prosent av mobilene i dag er basert på teknologi fra ARM. Og det gjelder uansett om man sverger til iPhone eller Android. Du husker nok at Apple var ARMs første kunde – og de brukte ikke bare teknologien i Newton.

Ironien er til å ta og føle på. Apples Newton, som opprinnelig var motivet for å skyte penger inn i ARM, endte med å bli en av de mest berømte teknologiske floppene i datamaskinhistorien. Selv om den lille personlige assistenten var visjonær og banebrytende, var teknologien ikke moden for håndholdte datamaskiner.

Men den samme ARM-arkitekturen som var beregnet til Newton, ble fundamentet for iPhone, et av de mest suksessfulle forbrukerproduktene i historien. Og også for de M1-, M2-, M3- og M4-prosessorene som i dag sitter i Apples laptops og skrivebords-computere. Alt er ARM. Så Apple har på lang sikt høstet gevinsten av de tre millioner dollars de investerte i 1990.

Lisensmodellen: Hvordan ARM tjener på andres suksess

Suksessen for både ARM og Qualcomm demonstrerte kraften i å selge lisenser på intellektuell eiendom. Tidligere var veien til suksess som prosessorprodusent å bli den beste til å produsere selve chipsene effektivt og økonomisk. ARM og Qualcomm har begge bygget sin suksess på styrken av sine innovasjoner og deres evne til å lisensiere teknologien til andre virksomheter.

Når du handler hos ARM, får du ikke en kasse med prosessorer levert, men bare oppskriften. Fremstillingen må du selv stå for – eller få en tredjepart som TSMC til å produsere den.

Men lisensmodellen har også ført til nye former for konkurranse og konflikter, når virksomheter som har vært partnere i én sammenheng, blir konkurrenter i en annen. Selv om Qualcomm fortsatt er en av ARMs viktigste kunder, og ARMs teknologi er uunnværlig i Snapdragon-prosessorserien, ligger de to virksomhetene i dag i strid.

Konflikten dreier seg om Qualcomms oppkjøp av Nuvia i 2021. Virksomheten er grunnlagt av tidligere Apple-ingeniører, som har arbeidet med virksomhetens ARM-baserte prosessorer. ARM mener at Nuvia overtreder vilkårene i deres lisensavtale, mens Qualcomm hevder at de har rett til å bruke Nuvias teknologi under deres eksisterende ARM-lisens.

Fra skoledatamaskin til mobilrevolusjon

Det mest bemerkelsesverdige aspektet av ARM og Qualcomms vei fra gressrotvirksomhet til teknologimonopoler er hvor komplett uplanlagt alt var.

I 1981, da BBC Micro ble designet, forestilte ingen seg at dens teknologiske etterkommere ville drive en global mobile computing-revolusjon.

Og da Qualcomms grunnleggere utviklet satellittsporing til lastebiler og e-mail-programvare til akademikere, kunne de ikke ha forutsagt at deres virksomhet ville bli en av gigantene innenfor mobil kommunikasjon.

Men selv om veien var kronglete, og sjåføren ikke hadde noe landkart, ble resultatet at når du i dag leser dette på mobilen, nettbrettet eller PC-en din, er det med stor sannsynlighet takket være teknologien fra nettopp ARM og Qualcomm.