在2021未來科技大會（OPPO InnoDay 2021）上，OPPO隆重推出首款自研芯片馬里亞納 X（MariSilicon X）影像專用NPU（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器），這是OPPO自研芯片“深海計劃”的第一個里程碑。

該芯片采用應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ｓ眉軜?gòu)（DSA），對影像處理做出極致優(yōu)化，內(nèi)部集成ISP位寬達到20位，高通驍龍一代（ISP位寬為18位）等競品，實現(xiàn)了目前手機處理影像單元的最高位寬，高位寬ISP帶來高動態(tài)范圍，從現(xiàn)場演示的馬里亞納 X 4K視頻處理效果來看，與當前旗艦機型相比，效果有顯著提升。

與傳統(tǒng)手機影像處理算法在RGB域或YUV域不同，馬里亞納 X將影像處理算法提前至原始數(shù)據(jù)域（即RAW域），在RAW域處理，能有效避免信息損失，實現(xiàn)無損處理，根據(jù)OPPO提供的測試結(jié)果，相比傳統(tǒng)方法，馬里亞納 X在RAW域處理能帶來額外8dB信噪比提升；在圖像傳感器處理環(huán)節(jié)，馬里亞納 X支持RGBW Pro模式，實現(xiàn)了對RGB和W通道的分隔處理，最大化每一種像素特性，釋放了RGBW矩陣的潛力，在圖像傳感器尺寸不變的情況下，與傳統(tǒng)方法相比，可以提升8．6dB信噪比，解析力也提升1．7倍。

具體到計算能力，采用自研AI計算單元的馬里亞納 X，最高算力達到18TOPS，移動設(shè)備對于功耗的要求其實比性能還要嚴苛，因此OPPO芯片研發(fā)團隊對該芯片的功耗做了大量優(yōu)化工作，使其能效比達到11．6 TOPS／W，同樣也是業(yè)界領(lǐng)先。

OPPO透露，馬里亞納 X采用臺積電6納米工藝，已經(jīng)完成量產(chǎn)準備工作，將于2022年一季度首發(fā)于OPPO新一代Find X系列手機中。

從三年百億開始

近年來，手機功能創(chuàng)新主導(dǎo)權(quán)已經(jīng)從主芯片公司向整機廠轉(zhuǎn)移，只有具備與大規(guī)模終端用戶的直接溝通渠道，才能了解市場上真正需要什么，主芯片公司在這方面劣勢越加明顯，而整機廠自己開發(fā)芯片的需求也越強烈，有蘋果和華為的成功案例在前，國內(nèi)手機大廠不乏躍躍欲試者。

但隨著手機功能越來越復(fù)雜，作為最核心元器件的手機主處理器（SoC）開發(fā)難度越來越高。目前旗艦手機處理器均采用當前可用到的最先進工藝，集成晶體管數(shù)量超過百億個，要數(shù)千名工程師通力協(xié)作兩年以上時間才能完成，僅把設(shè)計文件提交給晶圓代工廠去制造的流片費用就高達數(shù)千萬美元，再加上IP購買、工具設(shè)備投入、專利授權(quán)等費用，從概念提出到正式量產(chǎn)，一款旗艦手機處理器芯片研發(fā)成本不低于造車，沒有百億投入最好不要想。

在2019年的未來科技大會上，OPPO創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官陳明永宣布“未來3年將投入500億元研發(fā)資金打造技術(shù)護城河”，構(gòu)建最核心的底層硬件技術(shù)以及軟件工程和系統(tǒng)架構(gòu)能力。當時OPPO并未公開自研芯片計劃，但隨著子公司哲庫科技成立，外界對OPPO自研芯片進展日益關(guān)注。2020年OPPO發(fā)布的內(nèi)部文章《對打造核心技術(shù)的一些思考》一文，提到三大計劃，涉及軟件開發(fā)和扶持全球開發(fā)者的“潘塔納爾計劃”，打造云服務(wù)的“亞馬遜計劃”，以及關(guān)于芯片的“馬里亞納計劃”，對外正式公布自研芯片計劃。

OPPO表示投入的3年500億并不完全是花在芯片領(lǐng)域，但假設(shè)三分之一投入到芯片自研上，至少這個投入量級是對的，旗艦手機芯片研發(fā)是碎鈔機，三年沒有百億投入，研發(fā)出來的產(chǎn)品基本不能用，這樣的投入還不如不投入。

在本次發(fā)布會上，陳明永表示：“馬里亞納 MariSilicon X只是OPPO自研芯片的一小步，OPPO未來會持續(xù)投入資源，用幾千人的團隊，去腳踏實地做自研芯片?！?/p>

OPPO自研芯片的冒險之旅

在馬里亞納 X發(fā)布環(huán)節(jié)和受訪時，OPPO 芯片產(chǎn)品高級總監(jiān)姜波一度接近哽咽，非常激動?！拔覀兊慕▓F的時間非常短，切入點又很陡峭，坦白說難度非常高，團隊每個成員從一開始就承擔(dān)了極大壓力，”姜波說，“我們招的都是經(jīng)驗豐富的人才，如果現(xiàn)做一顆平庸的產(chǎn)品練手整合團隊，相對還比較容易。但MariSilicon X，從核心IP到整個芯片前端、后端，包括軟件、硬件，全部采用自研方式開發(fā)，這是非常大的挑戰(zhàn)，理念上又追求極致，2019年我們?nèi)ザㄒ?guī)格設(shè)的目標非常高，哪怕到今天最頂級的SOC還做不到（注：指ISP位寬）。”

姜波表示，OPPO芯片工程團隊非常辛苦，每天承受著巨大的壓力，等到芯片點亮那一刻，自然激動異常。而且自2019年才開始建隊，第一顆就采用6納米工藝，馬里亞納 X卻一次流片成功，后續(xù)連一道金屬層修改（metal fix）都不需要即可量產(chǎn)，這其中研發(fā)人員付出的心血與決策者承擔(dān)的風(fēng)險可想而知。

姜波舉了一個例子，2019年市場上能買到的MIPI（移動影像傳輸接口）接口IP最高速度只能支持到3．5Gbps，但由于馬里亞納 X指標定的高，需要至少做到4．5Gbps才能適配處理速度，由于沒有成熟的商用第三方IP，OPPO團隊只能靠自研來實現(xiàn)6納米工藝下的4．5Gbps MIPI接口。模擬接口模塊的性能對于工藝適配要求較多，而仿真通常不能覆蓋全部場景，如果以前沒有做過6納米工藝，那么業(yè)內(nèi)通行做法是先采用試車機會（Shuttle，即與多人拼盤購買晶圓廠測試性工程樣品流片機會）把設(shè)計交給晶圓廠流片來測試設(shè)計與工藝的匹配度，測試樣片拿回來測試以后，根據(jù)測試結(jié)果調(diào)整設(shè)計，設(shè)計與工藝匹配有把握以后，再正式流片，即所謂全光罩（full mask）流片。

“由于時間壓力，我們把迭代流程完全取消了，這意味著做IP的同事面臨非常大的壓力?！苯ū硎?，由于模擬設(shè)計工程師超高的能力、經(jīng)驗和責(zé)任心，馬里亞納 X中集成的MIPI IP在未做工藝驗證的情況下一次性成功，承受了巨大的壓力，也體現(xiàn)了強大的能力。

馬里亞納 X首戰(zhàn)告捷，確實體現(xiàn)了OPPO芯片軍團的戰(zhàn)斗力，但正如陳明永所說，這只是OPPO自研芯片的一小步。畢竟，NPU相比手機主處理器還是簡化了很多，以海思的實力，也是在迭代數(shù)代之后才開始翻身，之前芯片都被視作華為手機的短板。OPPO起點更高，初期投入強度更大，迭代周期可能不需要海思那么長，但如何將這幾千人的團隊打造成如臂使指、信念統(tǒng)一的真正鐵軍，將這批芯片人的戰(zhàn)斗力真正發(fā)揮出來，將是OPPO高管面臨的考驗。

對待芯片這樣基礎(chǔ)性技術(shù)的研發(fā)，一定要有耐心，要做好迭代三五代都可能做不出成功產(chǎn)品的心理準備。好在，從陳明永的話來看，他做好了心理準備。陳明永說：“馬里亞納是世界上最深的海溝，代表著自研芯片之艱難。無論前路多少挑戰(zhàn)，我們都將堅持不懈，咬定青山不放松?！?/p>

手機創(chuàng)新主導(dǎo)權(quán)歸于整機廠

前有蘋果、華為，后特斯拉、OPPO，整機廠自己開發(fā)芯片又成潮流，其實復(fù)雜功能的產(chǎn)品定義主導(dǎo)權(quán)一直在芯片公司和整機廠商之間搖擺。

在半導(dǎo)體技術(shù)剛剛產(chǎn)業(yè)化時，獨立半導(dǎo)體公司極少，多數(shù)是系統(tǒng)廠商（即整機廠）內(nèi)部設(shè)置半導(dǎo)體部門，典型代表如摩托羅拉（后分出飛思卡爾）、飛利浦（后分出恩智浦）和西門子（后分出英飛凌）等，這些公司的半導(dǎo)體部門生成的芯片只供自用，理論上也可以為自家產(chǎn)品提供最優(yōu)化設(shè)計。

但隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)逐漸成熟，更新迭代技術(shù)所需投入不斷加大，靠單一公司難以維持相應(yīng)投入，于是這些系統(tǒng)公司的半導(dǎo)體部門紛紛獨立出來，開始向市場上所有潛在客戶兜售其產(chǎn)品，這樣就需要增加芯片的通用性，代價即成本增加，也難以對單一客戶應(yīng)用做到性能最優(yōu)化——除非為該客戶做定制化開發(fā)。但這些代價對當時而言都可以接受，所以在1990年代至2010年代，主流電子產(chǎn)品研發(fā)模式為芯片公司定義主要參與與指標，整機廠在芯片公司提供的芯片功能與性能基礎(chǔ)上去做二次開發(fā)，整機需求通過與芯片公司產(chǎn)品經(jīng)理溝通來實現(xiàn)。

但隨著智能手機出現(xiàn)，情況出現(xiàn)了變化。首先是單一廠商出貨量滿足了復(fù)雜芯片開發(fā)的規(guī)模要求，從Canalys給出的數(shù)據(jù)來看，前五大手機廠商2020年出貨量均超過一億部，只有年出貨量達到數(shù)千萬或上億才能符合用先進工藝開發(fā)手機處理器的先決條件——手機芯片產(chǎn)出利潤能夠覆蓋百數(shù)十億計的年研發(fā)成本。

再者，以手機為代表的現(xiàn)代智能設(shè)備，整機功能拓展方向既廣又深，只有一線整機大廠才能積累足夠的用戶反饋與技術(shù)預(yù)研，芯片設(shè)計公司即便養(yǎng)再多的系統(tǒng)設(shè)計人員，也無法建立起類似一線整機大廠那樣足夠多出貨量才能實現(xiàn)的設(shè)計反饋機制。這也就是姜波在接受探索科技（techsugar）等媒體采訪時，反復(fù)強調(diào)的系統(tǒng)優(yōu)勢。

“OPPO是終端廠商，更明白用戶痛點在哪里，用戶場景的價值點在何處，我們會根據(jù)應(yīng)用場景來調(diào)整相應(yīng)的硬件架構(gòu)，提升能效比，提升有效算力?！苯ㄕf，在手機上堆NPU算力其實不難，只要把面積放大就行，但芯片能效比要做到馬里亞納 X的水平，需要克服非常大的挑戰(zhàn)，更離不開整機端同事的密切配合。

馬里亞納 X是OPPO自研芯片的第一步，是非常成功的一步，但確實只是萬里長征的第一步，要挑戰(zhàn)手機主處理器芯片還有很多難關(guān)要翻越。但只要OPPO堅定做好核心技術(shù)要有“咬定青山不放松”的恒心，勿忘勿助，給自己團隊留出足夠長的時間去迭代去成熟，芯片技術(shù)加終端能力，無疑將在以后的市場競爭中發(fā)揮巨大的威力。

最后，用我在個人社交媒體賬號上的一段話作為結(jié)尾：

從藍圖到交付，每一個取舍，背后都有大量的工作要做。尤其是面向大眾的終端產(chǎn)品，看得到的外觀與功能，看不到的性能與可靠性，很多看起來差異不大的選擇，都可能讓研發(fā)人員大傷腦筋。

還是以手機和平板舉例，兩個形態(tài)很相似的產(chǎn)品，因為尺寸不同，其實開發(fā)過程中的選擇差異非常大，平板由于尺寸大，在續(xù)航、性能和功能實現(xiàn)上的限制小多了。

OPPO這款智能眼鏡也一樣，可以吸附在普通眼鏡上的設(shè)備與頭戴式眼鏡也幾乎是兩個不同的產(chǎn)品，尺寸縮小帶來的硬件選擇限制和性能平衡難度會大幅上升。

而且，相對而言，芯片等整機內(nèi)部器件，只需要對性能參數(shù)下功夫，外觀不重要，當然ISP是18位還是20位，開發(fā)者很焦慮，但多數(shù)用戶可能并不理解這其中的區(qū)別，也不想了解這些區(qū)別，他們只想知道你費勁力氣增加的參數(shù)指標，對于實際應(yīng)用有沒有好處，哪怕只是滿足終端用戶顯擺的心態(tài)，那也就是有價值的。

但作為面向個人用戶的產(chǎn)品，除了性能硬指標，還必須考慮外觀、易用性和趣味性，一款好用的個人終端產(chǎn)品，要有顛倒眾生的能力，要有溫情與人文情懷，當然也要求產(chǎn)品推介者也具備類似魅力，才能打破市場信息過載帶來的傳播障礙。