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歷時3年研發，OPPO發布首顆自研NPU芯片：馬里亞納 MariSilicon X
2022-03-10
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作者 | 凌敏 自研 NPU 芯片，可能只是一個開始。 OPPO 發布首顆自研 NPU 芯片
在 12 月 14 日舉行的 OPPO 未來科技大會 2021 上，OPPO 正式發布首顆自研 NPU 芯片馬里亞納 MariSilicon X。據 OPPO 創始人兼首席執行官陳明永介紹，該芯片經過 3 年研發，是由 OPPO 第一個自主設計、自主研發的影像專用 NPU 芯片。據悉，OPPO Find X 的下一代新品將首發搭載馬里亞納 X 芯片，并將在 2022 年第一季度發布，正式開啟旗艦手機的通用平臺 + 影像專用 NPU 的雙芯時代。
據介紹，馬里亞納 X 采用了目前芯片行業相當先進的臺積電 6nm 制程工藝，其 AI 計算單元 MariNeuro 完全由 OPPO 自研，采用 AI 芯片的新黃金架構——DSA 架構，實現了專芯專用，專注于解決用戶關注的影像質量問題。
算力方面，馬里亞納 X 的 AI 算力最高可達到 18TOPs，也就是每秒 /18 萬億次的 AI 計算。值得一提的是，蘋果 iPhone 13 Pro Max 上搭載的 A15 芯片算力為 15.8TOPs。
馬里亞納 X 在 AI 計算單元集成了專用的片上內存子系統，只服務于 AI 計算，最高可提供每秒萬億比特的吞吐量，是目前手機最高內存吞吐量的十倍以上，打破了“內存墻”問題。此外，馬里亞納 X 還配備獨立 DDR 帶寬，最高可達到 8.5GB 每秒；并在 SoC 的基礎上，增加了 17% 的系統總帶寬。
此外，馬里亞納 X 集成了由 OPPO 完全自研的 MariLumi 影像處理單元，支持 20bit 帶寬；并支持 20bit 的 Ultra HDR 的超動態范圍，是當前最先進通用平臺能力的四倍。因此，其亮度比例，能夠達到 100 萬比 1。
OPPO 芯片產品高級總監江波表示，馬里亞納 X 具有四大技術突破：空前強大的 AI 計算能效，行業領先的 Ultra HDR、無損的實時 RAW 計算、以及最大化傳感器能力的 RGBW Pro。這四大技術突破，共同構成了具有開創意義的影像專用 NPU，使得馬里亞納 X 能在滿足領先的性能、完成視頻 AI 實時處理的同時，還能兼顧出色的功耗控制、實現極致的能效比。
在芯片產業如此成熟的當下，OPPO 為何選擇造芯？陳明永在會上表示，OPPO 造芯出于兩點考慮：
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第一，造芯是基于用戶的需要，用戶對影像的需求在不斷地升級。
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第二，造芯是 OPPO 戰略的必然選擇，萬物互聯時代，科技公司必須通過關鍵技術解決關鍵問題，如果沒有底層核心技術，就不可能有未來；而沒有底層核心技術的旗艦產品，更是空中樓閣。
OPPO 稱，馬里亞納 X 是 OPPO 自研芯片的一小步，OPPO 未來會持續投入資源，用幾千人的團隊，去腳踏實地做自研芯片。
OPPO 造芯，早有計劃事實上，OPPO 造芯的決心早有跡象。
在 2019 年 OPPO INNO DAY 上，陳明永就曾說“要有十年磨一劍”的信念，勇于邁入研發“深水區”，構建最為核心的底層硬件技術，并表示未來三年研發總投入將達到 500 億元。
據 36 氪此前報道， OPPO 對標芯片研發的馬里亞納計劃早在 2019 年 11 月就已經出現在內部文件，項目由 2019 年 10 月成立的 OPPO 芯片 TMG（技術委員會）保證技術方面的投入，該委員會的負責人陳巖為芯片平臺部的部長，此前擔任 OPPO 研究院軟件研究中心負責人，曾在高通擔任技術總監。2020 年 1 月，Realme、一加的技術人員也加入到了芯片 TMG 的專家團。
2020 年 2 月，OPPO 的馬里亞納計劃進一步為人熟知。當時，OPPO CEO 特別助理發布內部文章《對打造核心技術的一些思考》，文中提出三大計劃，涉及軟件開發、云，以及硬件（芯片）。文章指出，馬里亞納計劃意在表明做硬件最深的能力，而這個最深的能力毋庸諱言就是做芯片的能力，做頂級芯片的能力。
“做芯片，我們實乃不得已而為之。不管是出于 OPPO 自身的差異化需求，出于用戶對全場景科技體驗的需求，還是出于手機‘軟硬服’一體化的需求，即便是像高通、谷歌這么優秀的合作伙伴，都很難在現階段支持我們的夢想?！?OPPO 曾在內部文章中如此解釋造芯的原因。
2020 年 5 月，《日經亞洲評論》在一份報道中稱，“OPPO 正在加緊設計自己的移動芯片，包括從聯發科等供應商處爭取頂尖工程人才?！痹搱蟮涝槿耸肯⒎Q，OPPO 已經從其主要芯片供應商聯發科聘請了數名高管，以及從紫光展銳那聘請了多位工程師，目的是在上海建立一支經驗豐富的芯片團隊。
據《時代財經》日前報道，第一手機研究院院長孫燕飆表示，OPPO 的芯片子公司澤庫目前員工人數已經超過 2000 人，這意味著，澤庫已經是“國內第二大芯片設計公司”，僅次于華為海思。
手機廠商齊聚自研芯片賽場近年來，在芯片自主化的大背景下，越來越多的手機廠商開始走上自研芯片之路。
“近幾年，知名手機品牌在未來展望上都有評估自研芯片的可能性，希望透過自行研發的芯片，提供消費者更貼近品牌訴求的良好體驗，并由此穩固消費者的品牌忠誠度，諸如三星手機、華為手機以及蘋果手機等。” 集邦咨詢分析師黃郁琁曾向 InfoQ 表示，自 2019 年年中開始，受中美貿易摩擦的影響，各手機廠商都在加速這一夢想藍圖的實現。
國內方面，除剛發布自研芯片的 OPPO，華為、小米、vivo 都已在自研芯片賽道發力。
其中，華為的海思麒麟芯片最為受到關注。華為旗下芯片部門海思是中國最大的芯片設計企業，其手機所需芯片基本能實現自給自足。近幾年，受美國制裁影響，華為的麒麟高端芯片在生產上遭受打擊。去年，余承東曾表示，由于美國制裁，華為的麒麟高端芯片在 2020 年 9 月 15 日之后無法制造，將成為絕唱。
小米的首款自研芯片澎湃 C1 亮相于今年 3 月份。據悉，該芯片是小米首款專業影像芯片，目前已經應用在小米 MIX FOLD 上，預計后面還會有更多手機用上這款芯片。
vivo 的首款自研芯片 V1 亮相于今年 9 月份。據悉，該芯片是由 vivo 主導開發的，服務高速計算成像的專業影像芯片，是一顆全定制的特殊規格集成電路芯片。這款 V1 芯片將在 vivo X70 系列首發搭載。
而在國外，也有包括蘋果、谷歌在內的多家公司聚焦在自研芯片賽道上。
從 2010 年亮相的 iPhone 4 搭載的 A4 芯片，到去年專為 Mac 打造的 M1 芯片，蘋果在自研芯片道路上走得較為長遠，性能實力也確實強勁。
今年 10 月，谷歌也推出了首款自研芯片 Tensor。谷歌最新推出的 Pixel6 和 Pixel6Pro 手機，搭載的正是 Tensor 芯片。
不過值得一提的是，蘋果、谷歌、華為自研的都是 SoC 芯片；小米（澎湃 C1）、vivo（V1）當前自研的是 ISP 芯片；OPPO（馬里亞納 X）自研的則是 NPU 芯片。
據了解，SoC 芯片需要更長時間、高強度的資金和技術投入，而 ISP、NPU 芯片的技術難度和投入資金相對會低一些。據騰訊新聞《潛望》報道，vivo 執行副總裁、首席運營官胡柏山在接受采訪時表示，“SoC 芯片投入大，行業內已有高通、MTK 等投入重資源在做。影像這一塊，每個品牌都有自己的方向，而不同的方向需要不同的算法來支撐?！?
知乎答主莊明浩在分析 OPPO 為何造 NPU 芯片時表示，NPU-AI 芯片是競爭熱點，中國廠商的彎道超車機會可能來自于 NPU：
“每一代 CPU 和 GPU 性能提升在放緩，而與之相對應的是 AI 芯片成為新的競爭熱點……相較于此前的 CPUGPU 領域，中國廠商在 NPU 領域與海外公司起點并沒有差太遠，這和中國 AI 廠商在過去今年的技術算法的發展以及商業落地有關，也與中國有更大的數據量級和應用場景更加相關……提及場景，中國龐大的應用場景和市場也是這一波 NPU 在國內發展迅速的核心原動力之一，而基于場景的生態構建也是 NPU 能夠被大量使用的重要前提……考慮到 OPPO 手機一直以來都主打的影像功能，大概率此次 NPU 主要應用場景應該是影像相關。”
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