隨著手機市場走過高速成長期進入發展瓶頸期，行業整體進入白熱化競爭階段，頭部手機廠商也開始加速構建自身底層技術能力的壁壘。

　　12月14日舉行的第三屆OPPO未來科技大會2021期間，OPPO正式發布了自研的6nm影像專用NPU芯片，宣告頭部手機巨頭全面進入芯片底層能力的賽跑中。

　　其中，華為無疑是相對早且深入構建自身芯片團隊的廠商，小米也較早提到要自研SoC。但囿于芯片技術十分考驗資金和研發團隊的能力積淀，目前大部分廠商還是選擇從針對手機核心功能的關鍵芯片研發著手，也即與影像能力密切相關的芯片。

　　OPPO芯片產品高級總監姜波在接受21世紀經濟報道等記者采訪時指出，“我們通過馬里亞納MariSilicon X這顆影像專用NPU，實現了傳感器和芯片處理的協同，也就是達成了OPPO自研算法與OPPO自研芯片的深度耦合；同時作為終端廠商，覆蓋到整個影像鏈從傳感器定制到傳感器接收處理，再到圖像處理鏈條的優化，讓算法在NPU上做到性能最大化和最優化，是非常深入的垂直整合，相信這也是OPPO作為手機終端廠商可以達到的差異化能力。”

　　據透露，該款芯片從立項至今，經歷了近兩年時間，姜波本人也大約在2019年加入OPPO，可見這與此前的公開表態基本屬于同步。

　　宏觀來說，手機廠商針對關鍵場景進行芯片自研，的確會帶來手機內部更強的運行協同，這也是向高端化發展過程中，其構建真正自身核心競爭力的關鍵所在。同時值得期待的是，隨著部分廠商開始推出高制程自研芯片，其進一步深耕底層能力的野心也在逐漸顯露。這場自研芯片的賽跑中，誰能更早接下被蘋果帶走的高端份額，也將在隨后的發展中逐漸有答案。

　　自研NPU意味著什么

　　面向影像系統能力提升而針對性研發芯片已經成為行業共識，只是不同于目前一些采取自研ISP（圖像信號處理器）抑或是與老牌鏡頭廠商合作的形式，OPPO此番自研的NPU芯片，走的是對自身影像綜合能力進行垂直整合的路線。

　　姜波介紹道，此前針對影像，OPPO已經有較多探討，包括推出十倍混合光變、定制四合一等產品。“但我們確實也發現，沒有自己的基礎硬件能力會有一些應用限制。”他指出，通用芯片無法滿足AI對計算影像在算力和能效上的需求，這就需要自研影像專用NPU來最大化解決算力和能效問題，這是OPPO首個自研芯片選擇影像NPU路線的原因。

　　舉例來說，定制化傳感器有時需要與SoC做相應配合，但SoC的研發周期較長，傳感器的迭代周期卻很短，從中較難進行平衡；而目前市面上現有的傳感器產品，如果針對SoC做鏈路優化增強處理，就意味著會對研發體系做較大調整，相應也增加不少成本。

　　“進一步看，算法與芯片的結合，軟件和硬件的結合，在相當長時間里，都會在計算的影像中起到關鍵作用。但假如算法和芯片本身不能相互做到完全開放和緊密耦合，就無法發揮出最大效益。”姜波介紹道。

　　這里提到的NPU芯片，全稱是“嵌入式神經網絡處理器”，其特點是擅長處理視頻、圖像類海量多媒體數據，也被業內認為是專為人工智能而設計，核心是解決傳統芯片在神經網絡運算時效率低下的問題。

　　因此這與部分廠商此前發布的影像ISP并不相同。姜波向記者介紹，只有通過影像專用NPU，才能解決目前ISP和通用算力不足的難題，這是未來影像發展的主流方向。馬里亞納MariSilicon X的AI能力是傳統ISP所不具備的。

　　據悉，這款自研NPU芯片對包括原始影像、存儲和運算能力、能耗、傳感器定制等方面綜合進行了優化，其結果是對視頻尤其是夜間拍攝等能力帶來提升。

　　“擁有馬里亞納MariSilicon X這顆芯片以后，我們第一次把4K、20bit RAW、AI、Ultra HDR集成在一起，也是第一次在安卓終端上體現除了計算攝影的能力躍遷，相信整個行業都會朝著這個方向發展。”談及此，姜波十分興奮。

　　走向垂直整合的必然

　　而無論是ISP還是專用NPU，綜合看國產頭部手機廠商的動態都顯示出，構建垂直整合能力在眼下顯得尤為重要。

　　“在傳統的生態合作里，有角色專門做算法，有角色專門做芯片。假設我做芯片，在算法、前端設計、后端設計分別找細分公司去做，進而搭出一個NPU當然也可以，但最終能耗和各項指標無法達到我們做芯片的目的。”他續稱，OPPO作為垂直整合廠商發現計算影像是一個重要方向，但使用通用SoC時無法解決一些痛點，因此才有了自主打通這些環節，全面自研的選擇。“真正的落地場景是馬里亞納MariSilicon X+SoC，達到更好的體驗效果。”

　　這里提到不同的芯片角色，是因為即便只是芯片設計這一環節，將其中的工作進行細分也十分繁雜，需要包括IP定義和轉化、前后端設計（包括邏輯設計到物理設計）、Mix Signal（混合信號處理）等諸多方面。據介紹，OPPO全面覆蓋了這條完整的設計鏈條。

　　“我們也看過一些公共IP，但發現沒有可以根據我們的場景和算法能夠達到最優能耗效率，所以從頭開始自研了NPU，也包括叫做MariNeuro的IP。”姜波進一步表示。

　　據介紹，MariNeuro和MariLumi是OPPO此次研發的兩個核心IP。“包括內存架構等其他IP，甚至還有ARM的CPU，這些都是我們來設計的。按照行業細分來看，所有IP都自己去做并不現實，我們有一個大原則是，如果有一些IP本身是可以使用并滿足要求的，那會非常開放去用；但如果用第三方但達不到能耗效率，就需要自研。”他如此解釋道。

　　其中核心也與OPPO選擇的工藝路線有關，據了解，目前市面上還沒有6nm獨立NPU的參考設計，開發生態更難，因此OPPO也只能選擇將核心IP自研的方式探索。而由于NPU本身具備的AI能力可以不斷被訓練，后續也可以對影像功能進一步拓展。

　　由此，馬里亞納MariSilicon X和驍龍8系列SoC芯片將成為未來OPPO旗下旗艦手機的左右腦。據稱，這將會被首先搭載在2022年一季度Find X系列高端旗艦機型中商用。

　　四巨頭差異化芯片路

　　考慮到自主研發芯片能夠帶來的巨大發展裨益，這已經成為主流頭部廠商共同選擇的道路，只是基于起點和路徑選擇的不同，各自之間的芯片能力呈現出差異化競跑態勢。

　　華為和蘋果無疑是典型受益于自研核心芯片的手機廠商。雖然近些年來，蘋果一直被外界質疑創新力缺失，但隨著其M系列和A系列芯片的持續迭代，助推在華為短暫缺失國內5G市場發展的窗口期，蘋果迅速拿下了不少高端市場份額。

　　調研機構Counterpoint Research統計顯示，今年10月，蘋果在中國市場的銷量環比增長46%，以22%的市場份額登頂。該機構稱，這是自2015年12月以來蘋果再次成為中國智能手機市場的第一名。

　　當然，換個角度來看，手機消費愈發走向更高價位段也是這兩年來的核心發展趨勢。這就意味著，倘若能夠從底層能力上構建獨特的差異化壁壘，在充分競爭的中國手機市場，其他品牌依然有可能越過蘋果，實現真正向高端市場的滲透。

　　目前來看，國內四大頭部廠商中，華為無疑是最早開啟探索、護城河最為穩固的廠商。旗下海思半導體于2004年成立，覆蓋的業務范疇涵蓋手機處理器芯片、基帶芯片、基站芯片、服務器芯片等諸多品類。

　　其他頭部終端大廠這些年來在加速跟進。小米旗下松果電子在2014年成立，多年來其對研發手機處理器SoC芯片的目標從未改變，當然目前更多推出的產品是基于圖像能力的ISP芯片。

　　從官宣時間點來看，vivo是在今年較早宣布推出自研ISP芯片的廠商，其首款產品尚未完成完全的自主設計流程。據vivo執行副總裁胡柏山此前介紹，彼時vivo在芯片方面的能力，主要覆蓋在軟性算法到IP轉化、芯片設計兩部分，后者的能力還在持續強化過程中，并未真正有商用落地的產品。當然據悉，在后續的第二代產品，或許將有望搭載具備vivo自主設計能力的芯片。vivo定義的邊界是，不涉及芯片生產制造，而目前階段其也沒有提出對于SoC研發的計劃和目標。

　　OPPO看起來是自2019年正式啟動項目，不過已經具備了自主芯片設計能力，并深入到對IP能力的積累，進程不可謂不快。這一定程度源于其這些年來的大手筆投入，包括對馬里亞納團隊的構建以及研發預算供給等。2019年的未來科技大會期間，OPPO創始人陳明永曾宣布，未來三年將投入500億研發預算，其中核心就提到了對底層硬件核心技術能力方向的投入。

　　此前OPPO其實已經具備一定的芯片級能力，在2019年，OPPO副總裁、研究院院長劉暢曾經向21世紀經濟報道記者表示，芯片產品距離用戶端較遠，但芯片合作伙伴的設計和定義工作又離不開對用戶需求的遷移，這中間就需要手機廠商發揮作用。而相對于芯片廠商的平衡，終端廠商做芯片可以實現“飽和”攻擊，為了用戶體驗“堆料”，不僅僅是為追求利潤最大化的考慮。

　　國產高端手機誰將接棒

　　核心底層能力的構建以及品牌的建立都非一日之功，目前除華為之外另外三家廠商都還處于積累階段，這后續必然仍將走在一條漫長的耕耘道路中。

　　其中艱辛也在于，芯片并不是一個一旦投入就一定會有正向回報的產品體系，往往前期耗資巨大，越是走向先進的工藝制程，對于研發芯片所需要耗費的資金也將呈現幾何級增長，而正式流片實驗前，沒人知道這是否會成功，一旦失敗就需要推倒重來。

　　而目前全國能設計并量產商用6nm芯片的廠商僅4家，即華為海思、OPPO、聯發科和阿里。還有其他廠商今年內有宣布即將量產，不過還未真正推出商用產品。

　　選擇一入場就走6nm高制程工藝，顯然是一個看起來“險”的路。據記者了解，6nm是先進制程和成熟制程工藝的分水嶺，一般來說，6nm的流片費用是12nm費用的2-3倍，大約在千萬美元量級。同時，6nm和以下先進制程目前只能采用EUV（極深紫外線）光刻工藝，這也是難度最高的工藝級別，目前僅ASML具備設備供應能力，而成熟制程目前多采用DUV（深紫外線）光刻工藝。

　　對此，姜波介紹道，在最開始進行路線選擇時，馬里亞納團隊對各種工藝制程曾進行過評估。“比如做12nm芯片的研發周期、所需基礎IP和相關接口的可獲取性等都要相對輕松。坦白說在6nm工藝層面，我們整個設計團隊要一起克服很多困難。”據悉，6nm的研發周期一般會比成熟制程大約長6-9個月。

　　而依然選擇6nm制程，他續稱，是因為在進行芯片開發之前，馬里亞納團隊進行了大量仿真，最終結論是，即便有自研IP的投入，但是倘若采用12nm工藝，也很難達到終端對能耗的機制要求。“因為有了6nm這個制程，我們可以很好支撐同級最好的能效比，包括在RAW上的復雜算法處理。如果做完12nm工藝之后發現，還不如以前用5nm SoC做出來的整體使用效果，那加上這一顆芯片也沒有意義。”姜波坦言，如果做出來沒有達到如標桿手機廠商那般的使用效果，這顆芯片就失去了最初研發的意義。

　　這就意味著，進入6nm制程的OPPO可能進入了臺積電的戰略客戶名單，這也將為OPPO在接下來進一步為手機核心性能進行定制化能力擴圍打開想象空間，尤其在更高階制程產品方面。

　　在手機消費不斷升級的今天，廠商們正在努力擺脫既往更多是基于供應鏈方案進行創新的發展模式，走向了產業鏈間競合甚至整合、技術能力不斷下沉的探索階段。同時伴隨而來的，是手機品牌們在近些年間的迅速縮減。隨著底層實力比拼的擴大化，手機市場的馬太效應之爭或許也將進一步蔓延。

　　（作者：駱軼琪 編輯：包芳鳴）

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責任編輯：王茂樺