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-2022-
06/23
作者 张伟松
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自研芯片——转型时代手机发展新方向

经历了进十年的发展演变,当下智能手机早已经不是单纯的通信工具那么简单,这个小小的电子产品在我们手掌中不断被赋予各种新的属性,至此成为集万千功能于一身的超级迷你终端。

在此演变过程中,智能手机从上游供应链再到手机厂商乃至消费者,整个生产链条也逐渐如笔记本电脑般成熟、公开透明,一如罗永浩还在手机圈时说的“都是拿供应商的东西,XXXXXXX”。

智能手机发展的早期确实如罗永浩般所言,大家都是拿着上游供应链的产品进行整合组装然后手机厂商在外观设计,影像调校以及性能优化等方面加入自身的东西,成为我们当时手中使用的产品。

当然这里面也有不同,比如苹果、三星和华为,苹果通过在电子消费品领域强大的实力与话语权,可以使供应链按照自身的需求去打造产品,属于独家定制类型,加上自身优秀的技术与独特的软硬件,使其攫取了智能手机这十年的大部分利润,高投入高回报的典型;而三星则即使供应商,又是手机终端生产商,属于队员裁判一身兼,需要啥材料或者实现啥功能无需看别人眼色,自己就能解决;华为与众不同之处在于作为国产手机厂商,一开始便自研手机最核心的处理器芯片,并且做到了全球前二的水平,相当厉害。

对于大部分国产手机厂商来说,在这短暂的几年时间,在整合供应链基础上不断的研发创新投入,得以从乱战中存活下来,并形成当前手机市场格局。

存活下来并不代表着就能高枕无忧,经济上的优胜略汰显然比生物界更加明显且快速,在国产手机集体冲击高端市场的策略下,以往的方式这个更高水平的舞台上显然已经不再灵光,亦或者无法再达到之前的效果。

高手过招,要看独门绝技。

靠着独家技能,苹果吃尽了智能手机红利,三星获得了全球最高市场份额,华为做到了国产第一全球第二,所以事实证明了,消费者是愿意为好产品买单的。

在这样的策略与需求之下,手机厂商开启了自研之路。

除了华为之外,国产厂商自研动静最大的当属小米了。在风头正盛的2014年,小米创建松果电子,开始独立研发芯片,2015年完成澎湃S1芯片的硬件设计、流片、样品回片以及第一次通话、点亮屏幕等,随后搭载于2017年发布的小米5c上,前后历时28个月,投入约80亿。

澎湃S1采用台积电28nm工艺打造,采用四大核四小核设计,即4*A53 2.2GHz+4*A53 1.4GHz,14位双核ISP处理器,32位高性能语音DSP等特性。但是与当时旗舰处理器在性能上差距明显,而且网络制式上由于高通原因,网络制式上缺失了CDMA,无法实现全网通。

手机处理器相当于手机的心脏,其研发设计难度也是最大的,虽然澎湃S1算不上成功,但是它让小米明白了自身的不足,也补充了在芯片领域的经验,随后的几年沉寂,小米暂时搁浅SoC,而是转向成本与难度都更低的影像、充电这类投入小见效快的功能芯片。

比如2021年发布的首款折叠屏MIX FOLD搭载小米第一款自研ISP专业影像手机芯片澎湃C1,拥有双滤波器,高低频并行处理,数字信号处理效率提升100%,配合自研算法,将影像最基础也是最重要的3A(AF自动对焦、AWB自动白平衡、AE自动曝光)进行更精细处理。随后,当年12月发布的小米12 Pro上搭载了小米首款自研充电芯片:澎湃P1,首次实现了120W单电芯快充,具备超高压4:1充电架构,支持1:1/1:2/4:1转换模式,可实现120W有线、50W无线和无线反向充电等充电功能。

而且现在有消息透露,继上述ISP影像芯片澎湃C1和快充芯片澎湃P1后,在即将带来的高端旗舰小米12 Ultra上,小米可能会搭载会搭载新款自研的电池电量向新芯片,以此带来更加优秀的续航功耗控制等方面体验。

显然这仅仅是个开始,可以预见的是,未来势必会有更多小米自研功能向小芯片出现在小米手机上,而且内部应该也没有放弃SoC的研发,但是相较最初的澎湃S1,后面的澎湃C1/P1和这次爆料的电池电量芯片,表明了小米开始走一条农村包围城市的道路,显然这条路走起来要顺畅很多,毕竟并不是所有人一出生就在罗马,但是条条大路可以通向罗马。

自研芯片的不止小米一家,OPPO同样也在一直不断加码,OPPO创始人兼首席执行官陈明永不止一次的说过“OPPO会持续投入资源,用几千人的团队,去脚踏实地做自研芯片”“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”。

所以,在持续的投入之下,2021年提出首款自研影像NPU芯片:马里亚纳 X,并应用于2022年旗舰Find X5系列上,与小米自研的澎湃C1影像芯片不同,澎湃C1是ISP,并不具备AI能力,需要依靠另外的AI计算单元配合。

马里亚纳 X是一款NPU芯片,是专门负责手机实现AI运算和AI应用实现的芯片,直接影响手机AI能力的强弱,其最高AI算力达到18 TOPS,甚至超过了苹果A15,在拥有超高算力的同时,还实现了11.6TOPS/W的能效比,意味着在相同功耗情况下能处理更多数据。

马里亚纳 X作为一款专门负责手机影像的NPU芯片,可以说是OPPO为提升影像体验而专门定制的一款芯片,它的加入将手机的计算影像推向4K+20bit RAW+AI+Ultra HDR视频拍摄时代,让安卓手机实现了4K夜景视频的AI实时降噪,使手机能够拍摄出更加清晰纯净的夜景画面。

除了对于手机影像实质性的提升外,马里亚纳 X使OPPO首次实现了包括AI影像算法、定制传感器与SoC的全链路垂直整合,能够完全服务于OPPO定制化的计算影像需求。

另外还有vivo,从去年推出首款自研专业影像芯片V1后,今年有带来第二代V1+,虽然也是专业影像芯片,但是V1+与OPPO的马里亚纳 X还不同,马里亚纳 X是“影像专用NPU”,只对手机的影像负责,而V1+除了助力影像外,还扩展到了游戏与视频视觉体验上。

官方介绍称,V1+是一款将3D实时立体夜景降噪、MEMC插帧和AI超分三个可能是手机影像上最消耗性能的算法,硬件化封装到IC里的ASIC芯片,拥有调度佳、速度快、能效高三大特点,其数据吞吐速度可高效维持在约8GB/s,结合SRAM,将能效提高了约300%,功耗降低约72%。

V1+针对夜景拍摄进行了深入优化,将夜视仪功能覆盖到前置和广角镜头,在极暗环境下也能清晰拍摄到物体。同时,还带来了从检测、拍摄、处理和显示四核维度开展的全链路色彩管理,最大程度还原人眼观感,针对人像摄影则加入了AI肤质技术。

除了自研外,vivo还与MediaTek进行深度合作,将V1+与天玑9000调通,比如游戏场景中,天玑9000的AI算力加持联动V1+的硬件级插帧算法,可以有效降低GPU负载,游戏帧率更稳定,达到性能与功耗平衡;影像方面,天玑9000高能效的APU配合硬件级HDR特性和V1+芯片优异的处理性能,能带来更好的拍摄效果、实时预览以及低功耗的AI相关功能,黑光夜视、极暗夜录等体验都会更加出色。当然,骁龙8处理器同样适配了V1+芯片。

当下手机市场,竞争越来越看重产品的核心竞争力,手机厂商逐渐开始走入深水区,不断加码底层核心技术,自研芯片就是其中一条也是主要的一条。

通过在手机上不断加入自研芯片,厂商能够更加从容的根据自身需要去定制化打造产品,实现以往无法实现的功能,从而拉开与同价位产品的体验差距。

而当下,仅仅只是一个开始,在可预见的未来,国产智能手机不仅会搭载越来越多自研芯片,而且还会逐渐下放到中端产品上,拔高全系产品力,让消费者能够以更低的价格享受到比以往更好的体验。

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