2021年12月14日-15日，第三届OPPO未来科技大会（OPPO INNO DAY 2021）在深圳举办，大会主题为“致善·前行”。此次大会上，OPPO首个影像专用NPU芯片-马里亚纳® MariSilicon X正式发布。
NPU是什么或许你知道CPU、GPU是什么，但什么是NPU？NPU是neural-network processing units的缩写，意即“嵌入式神经网络处理器”，可以理解为是专为处理海量视频、图像类多媒体数据所用的处理器。形象地说，如果传统的摄像头可以看作是“眼睛”的话，那么配备了NPU的摄像头就是“带着大脑的眼睛”。NPU最初只能配备给监控摄像头使用，但随着半导体技术的进步和制程小型化，已经有越来越多的摄像头可以通过NPU来实现更强大的功能。而此次OPPO发布的NPU芯片MariSilicon X，则是芯片新黄金架构时代基于DSA架构和6nm先进工艺制程下，OPPO的首款影像专用NPU。它具备强大算力、能效比和计算速度，让AI算法的运行速度达到空前水平。同时整合和进化了视频流趋势下影像处理的能力，将计算影像推向了4K 20bit RAW AI Ultra HDR的新极限。
MariSilicon X作为影像专用NPU，与SoC 一起构成了手机核心运算的左右大脑，开启一机双芯时代。“马里亚纳”下的两个分层马里亚纳 MariSilicon X这个名字，很明显来自“马里亚纳海沟”。这条位于菲律宾东北、马里亚纳群岛附近太平洋底的海沟，是人类已知的海洋最深处。在手机影像行业，多年来难以跨越的屏障是影像链路的垂直整合，而OPPO通过一块NPU芯片在行业内将逾越这个“天堑”。
在Ultra HDR方面，马里亚纳 MariSilicon X最高支持20bit位宽的计算，这是旗舰芯片的水准25万:1 vs 100万：1。OPPO为了马里亚纳 MariSilicon X专门集成了独立带宽，百万兆级AI专用带宽和千兆级影像带宽，在芯片行业中堪称奢侈。在OPPO的马里亚纳 X 的深处，我们看到了两个分层，这是OPPO在两个问题上的努力和探索：第一个问题是，计算影像的发展方向是什么？第二个问题是，中国科技企业应当如何对待底层硬件研发？NPU AI计算方式，才是计算影像的未来“计算影像”这一概念对于传统的摄影摄像来说，是颠覆性的。计算影像涉及的方向包括增强现实、光场建构、三维重建、数字孪生等等，是以强大的计算机能力来完善、弥补光学影像中的不足，而进一步的概念，则是运用AI、大数据算法来对海量的图像进行归类整合，让其具备学习能力和自我成长能力。而传统计算影像的“计算”部分，是通过手机的CPU/GPU来完成的。在基础应用方面，这种做法固然可以满足部分影像需求，但随着图像精度越来越高，视频数量越来越多，配备专用芯片进行影像计算，已经成为一种行业趋势。但为了影像这一个功能而专门研发制造一个芯片，实现“专芯专用”，从当下来看始终是一种比较奢侈的做法。有一种比较折中的办法，是专门设计一块TPU（Tensor Processing Unit），专门负责AI处理的工作，而它也可以处理图像方面的AI功能。而如今OPPO设计专用NPU的做法，可以说是吃了行业的“螃蟹”，用核心技术解决了关键问题。中国科技企业的底层硬件开发之路OPPO为什么敢吃这个“螃蟹”，又是怎样吃这个“螃蟹”的，就要涉及到第二个问题了：中国科技企业，到底应当如何对待底层硬件研发？这个问题并不新鲜。“技工贸”还是“贸工技”之争尚无定论，但经历过近年来的各种国际情势和技术市场变化后，恐怕所有的中国科技企业都有了一个共识：无论顺序如何，但“技”是必不可少的，尤其是底层技术。“一个科技公司，如果没有底层核心技术，就不可能有未来。而没有底层核心技术的高端产品，更是空中楼阁。” OPPO创始人陈明永表示，马里亚纳X，只是我们的一小步，我们的脚步不会停止。我们会持续投入资源，用几千人的团队，去脚踏实地搞自研芯片。OPPO的这个马里亚纳 MariSilicon X，其实算是一场“豪赌”。这是OPPO第一个自研NPU芯片，就选择了难度更高的6nm先进制程工艺，这意味着高投入、高风险、高难度和高不确定性。1次试验流片费用就高达1个亿，正式流片实验前，没人知道是否成功，一旦失败需要推倒重来。而相对来说，6nm制程工艺的生态并不发达，也缺乏现有IP，因此研发更加艰难，研发周期更长，比成熟制程长6-9个月。此外，6nm和更先进的制程采用EUV光刻技术，而成熟制程只需要DUV光刻技术，6nm先进制程的成本达到千万级美金水平，要比12nm的高出2-3倍。目前，全国能设计并量产商用的仅有4家，华为海思、OPPO、联发科和阿里。但最终成品的推出，证明OPPO成功迈出了底层硬件研发的第一步。马里亚纳 MariSilicon X中的核心IP-MariNeuro和MariLumi都是OPPO自研核心IP，目前市面上没有任何6nm独立NPU的参考设计，开发生态更难，因此OPPO必须也只能选择从核心IP全部自研。这颗芯片由台积电代工，也代表着OPPO或进入台积电战略客户名单，这也为马里亚纳的下一程和OPPO的未来，铺平了道路。结语：一家中国科技企业要真正掌握自己的命运，必须用于踏入研发深水区乃至无人区，用关键技术解决关键问题。如今，越来越多的中国科技企业在 以真金白银的投入走人核心技术领地，这将成为未来二十年中国科技企业真正成为世界一流的基础。
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