12月8日,OPPO在官博上首次宣布了旗下的“马里亚纳 MariSilicon X”芯片即将面世。

据品玩了解,OPPO造芯的动作最早可以追溯到2017年。OPPO 100%持股的上海瑾盛通信科技有限公司在当年12月正式注册成立,经营项目涉及了“集成电路设计和服务”,这是公众第一次将OPPO与自营半导体业务联系在一起。

随后的两年时间里,OPPO在官方招聘发布了相应的芯片工程师岗位,内部成立了芯片技术委员会,随着旗下全资子公司更多地涉及到芯片业务,2021年,“马里亚纳计划”第一次在OPPO的《对打造核心技术的一些思考》的内部文章中提及。

早在今年3月时,品玩也听说OPPO内部造芯团队已经迅速增长到了惊人的2000人的规模,并且主要研究方向也与市面上已经存在的方案不同。

经历了近五年的传言之后,OPPO这次决定让这项计划的首个成果正式与人们见面。

马里亚纳是目前已知的世界上最深的海沟,海沟底部于海平面下之深度大于珠穆朗玛峰海平面上的高度,代表着自研芯片之艰难。OPPO创始人兼首席执行官陈明永表示,“马里亚纳 MariSilicon X只是OPPO自研芯片的一小步,OPPO未来会持续投入资源,用几千人的团队,去脚踏实地做自研芯片。无论前路多少挑战,我们都将坚持不懈,咬定青山不放松。”

oppo越来越强势(OPPO走入了无人之境)(1)

2021年12月14日,OPPO在主题为“致善·前行”的第三届OPPO未来科技大会2021 (OPPO INNO DAY 2021)上发布OPPO首款影像专用NPU——马里亚纳 MariSilicon X。马里亚纳 MariSilicon X是OPPO第一颗自研芯片,也是全球首颗为影像而生的专用NPU芯片,更是OPPO在技术攻坚道路上的又一场豪赌。

那些坐在板凳上的赌徒们

这一两年间,全球手机市场确实发生了很大变化:全球经济形势下,中国手机市场正在经历一次洗牌,有的品牌从线上走到了线下,力求扩大份额,有的品牌把精力放在自研高端技术上,希望撑起品牌向上一跃的需要;而华为在海外市场遭遇滑铁卢之后,苹果却借助体系化的能力在高端市场制造了强者恒强的业态。

可以看到,在这个市场阶段,自研芯片的产品不光是带来了更多差异化的功能,也增强了手机厂商在技术体系上的控制能力。而以过去的技术迭代经验来看,技术竞争的背后也代表着手机市场阶段性的优胜劣汰。

简单来说,过往的快速迭代产品的方式已经不能满足市场,如今的手机厂商需要感知到用户更细分的需求,打造出更具差异化的产品,增强产品的竞争力。正如陈明永所言:“如果没有底层核心技术,就不可能有未来,没有底层核心技术的旗舰产品更是空中楼阁。”在这个方向,自研芯片就成了必经之路。

自研芯片的热潮就成为了如今国产手机深度介入半导体行业的一个侧影。但众所周知,芯片是一个需要坐十年冷板凳的工程。

以往我们熟悉的手机芯片,其实更多的是指SoC,即片上系统。片上系统其实是一个更复杂庞大的系统,而这个片上系统是包括中央处理器CPU、图形处理器GPU、数字信号处理器DPS、基带芯片Modem、图像处理器ISP以及神经处理单元NPU等元器件组成的集合。

但无论是苹果,还是华为三星,都在自有处理器的研发上,耗费了近乎十年的精力。这十年,我们往往看到的只是芯片产品化的能力在不断迭代,而在背后,其消耗的人力、资金与物力往往更为惊人,是一家企业需要背负的长期战略。

市场的普遍论调是,芯片研发是一项技术研发功底要求高,持续投入时间长,并且长时间看不到回报的产业。

oppo越来越强势(OPPO走入了无人之境)(2)

所以在直接做出SoC之前,双芯架构成为了如今手机厂商的一个主流方向。一般来说,SoC可能采用市场成熟的方案,但因为要打造差异化的功能,将内部某个元器件像搭积木一样替代成为了研究方向。这种方式也更加实际,也便于为消费者带来差异化感知,因为通用芯片无法满足不同厂商对于某方面性能的专用需求,专门定制符合自己需求的芯片有助于厂商推进自己的技术路线。

比如国产手机厂商这两年扎堆了“ISP定制”。今年内,vivo宣布了首款影像旗舰vivo X70系列,而内部搭载的就是旗下首款自研ISP(图像信号处理器)芯片V1。小米旗下澎湃C1芯片也搭载在小米MIX FOLD这款旗舰手机上,主打的也正是ISP相关的功能。

事实上,华为在手机影像领域大放异彩之前,也正是通过收编了德州仪器解散的OMAP团队,在麒麟950上打造了自研ISP,一举奠定了华为手机后续在市场上的绝对影像实力,进而横扫高端手机市场。这似乎是一条已经被验证为正确的道路。

但这次,ISP并非是OPPO此次瞄准的方向,马里亚纳 MariSilicon X的定位是全球首款NPU芯片。

手机厂商瞄准NPU方向,在行业中并不多见。

为什么是NPU?

区别于ISP,其实在片上系统中,NPU在AI算法场景中更重要。

智能手机将我们带入移动互联网时代之后,AI也逐步进入到了手机。如果仔细关注时下的智能手机,AI功能已经逐步拓展尝试了一些产品化,比如AI网络加速、AI节能优化、AI智慧识别、AI识图翻译以及手持超级夜景等等,几乎都已经脱离不开AI的加速运算。

而且AI也用于拍照的功能,比如计算摄影——拍摄后通过AI智能修图,自动调整到更好的颜色和曝光;或者是取景时的智能场景识别——自动调整为“宠物”模式,也都运用到AI计算的能力。

ISP和NPU的方向完全不同。从概念上,可以说NPU将AI算力赋予手机,实现更多功能的优化,能覆盖的场景更多——而这种算力恰恰是ISP所不具备的。

oppo越来越强势(OPPO走入了无人之境)(3)

OPPO提到,首款影像专用NPU——马里亚纳 MariSilicon X采用DSA架构,目前全球前沿科技公司都在采用DSA做AI,比如Google的Tensor,因为DSA的AI芯片比GPU性能更好。但是使用DSA架构也意味着这颗芯片的专用性,对于厂商的芯片方向规划要求极高,需要提前预判在芯片研发到商用的几年内,影像风口究竟在哪里,接着便是定下用户需求的精准方向一往无前。

在方向上,OPPO预判了未来计算摄影的发展方向,并洞察影像发展趋势,让“影像饱和竞争后视频成为新锚点”,通过马里亚纳 MariSilicon X用AI技术解决传统手机影像难题——弱光视频画质,将计算摄影推向了4K 20bit RAW AI Ultra HDR的新极限。

也就是说,OPPO要实现自己的影像目标,需要通过自研专用NPU的形式,最大化地解决算力和能效的问题,而通用芯片可能已经无法满足AI对计算影像提出的算力和能效要求。

同时,自研芯片让OPPO首次完成影像链路的垂直整合,有能力解决行业长期以来的影像难题,包括传感器定制化使用、三方APP生态等。

NPU芯片会给用户带来什么便利?

马里亚纳 MariSilicon X可以说是OPPO研发体系的一次豪赌。从一开始,OPPO马里亚纳 MariSilicon X从架构设计、核心IP设计、逻辑设计以到物理设计均是OPPO自研。

马里亚纳 MariSilicon X在设计上选择了更高难度的6nm先进制程工艺。市面上,其实并没有任何6nm独立NPU的参考设计,这意味着这项工作本身也不具备可参考性,高投入、高风险、高难度和高不确定性不言而喻。

oppo越来越强势(OPPO走入了无人之境)(4)

据品玩了解,同时1次流片费用高达1个亿,正式流片实验前没人知道是否成功,一旦失败就面临推倒重来。

不过如今马里亚纳 MariSilicon X的面世,应该也意味着OPPO最艰难的时候已经过去。当然,未来还有许多挑战等待着他们。

但就目前而言,马里亚纳 MariSilicon X究竟可以给用户带来哪些便利?

从AI能效突破上:马里亚纳 MariSilicon X 18Tops AI算力甚至超过苹果A15;能效11.6Tops/w,运行OPPO AI降噪模型的速度是达到Find X3 Pro(骁龙888)的20倍,能效达到40倍。每瓦11.6TOPS的优秀能效意味着能够让智能手机运行复杂的AI降噪模型,得以实现视频AI降噪。

有了马里亚纳 MariSilicon X后,应用的产品也有机会最高支持人眼级别的20bit Ultra HDR,能覆盖100万:1的最大亮度范围,是目前行业主流HDR能力的4倍。这意味着该机能够支持更高动态范围的HDR视频,这甚至也超过了高通全新一代骁龙8平台。

实际上,高动态范围的视频不止是展现。熟悉视频制作的人来说,展现只是其中的一环,而影像一般涉及到拍摄、解码和制作等视频工业流程的各个部分——这些也因为马里亚纳 MariSilicon X的加入也得到提升。

RAW域是计算摄影的黄金点,马里亚纳 MariSilicon X支持20bit RAW计算,将传统只能在后处理完成的计算推向了最前端,为整个影像链路输出无损计算后的高质量数据,能带来基础画质的提升。

此外,马里亚纳 MariSilicon X充分发挥了RGBW的更强能力,通过双链路的设计和2x RAW计算,实现8.6dB信噪比提升和1.7倍解析力提升。

在功能上,马里亚纳 MariSilicon X首次在4K 30帧AI HDR视频中实现超清夜景照片的清晰画质,让视频每一帧都是一张好照片。

也可以说,配备马里亚纳 MariSilicon X的产品将是一部从底层AI运算,到视频质量,再到色彩都得到倍数提升的影像旗舰产品。

走入无人之境的OPPO

2019年,OPPO创始人兼首席执行官陈明永就曾表示,OPPO要勇于迈入研发创新的深水区。“这是我们必须要做的,我们无路可走,通过核心基础技术的创新突破,OPPO才有自己的技术护城河。”

而选择不“跟随”其他友商扎堆ISP领域,说明在首次影像链路垂直整合的道路上,OPPO拥有着自己独立的思考和判断。

OPPO打造马里亚纳 MariSilicon X的目的,正是建立一套“影像体系化”能力。

“拍照比拼已难分胜负,视频成为了下一个竞争赛道”,这个挑战难度更高的视频实时处理的初心,正是这套体系化能力的开始。

从实现的功能上来说,OPPO能同时实现的4K AI HDR规格夜景视频,确实也已经达到了目前手机影像天花板。

oppo越来越强势(OPPO走入了无人之境)(5)

如今的苹果之所以可以成为苹果:正是因为最初从元器件的自研定制起步,逐步打造出了一套从硬件底层,到软件功能,再到三方app开发的生态闭环。

OPPO的眼前仍是一条无人的道路。但就如陈明永所说的,“坚持做正确的事情,对的路,就不怕远,不怕难。”

,