中国手机厂商发起“芯”战事
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2022-03-04 04:58
没有底层核心技术的旗舰手机就是空中楼阁。
作 者 丨 宿艺
编 辑 丨 子淇
中国手机市场 “芯”战事打响，底层硬件秩序的构建也将深远影响未来市场格局。
3月3日，首款搭载OPPO自研NPU芯片——马里亚纳X的 Find X5系列正式开售。OPPO副总裁、中国区总裁刘波在接受媒体专访时透露：“目前自研芯片马里亚纳X已经向台积电下单超千万颗，Find X 5系列销量预计较Find X 3系列显著提升”。
更重要的，中国主要TOP手机企业（OPPO、华为、vivo、小米）全部开启“芯战”， 而马里亚纳X的意义，不仅在于OPPO最终加入这场“芯战”，更在于其“造芯”难度明显超过了之前仅推出ISP芯片的其他厂商。可以说，OPPO在芯片创新这条路上走的更远、更坚决。
马里亚纳X背后的技术挑战难度与风险，可能远超大众想象：
首先，马里亚纳X并不是一颗单纯意义上的ISP图像处理器。
如今中国TOP手机企业基本都拥有了ISP芯片能力。华为早在2015年推出的麒麟950就搭载了自研ISP设计，甚至被业界认为是“麒麟的重要转折点”，如今麒麟的特点是将AP、BP、ISP、NPU全部集合在一款SoC中，其带来的影像进阶体验也非常显著，甚至被余承东评价为“甩竞争对手一条街能力”。在此之后，小米和vivo也分别推出了各自的ISP影像芯片：澎湃C1和V1。
从马里亚纳X的架构来看，更像处于麒麟SoC与独立ISP的“中间状态”：其本身具备独立的ISP，同时又具备完整的AI计算、控制（CPU）、传输等单元。
如今全球手机影像发展呈现出两种态势：一是很多安卓手机品牌采用的影像“堆料”，如超大底、超高像素、超大摄像头，带来的结果就是机身越来越厚重，很多主打影像的安卓“超大杯”都近乎成了“半斤机”，明显这条路不可持续。另一个就是苹果与谷歌坚持推动的“计算影像”路线，如iPhone 13系列摄像头模组还处于1200万像素级别，但其视频影像一直处于“吊打安卓”状态，谷歌当年推出的Pixel 2依靠单摄却超越很多旗舰的双摄（包括iPhone X）的表现更是令业界印象深刻。
两者选择的重要区别就在于芯片。苹果A系列处理器通过增加Bionic（仿生）后缀，代表着其拥有了神经网络引擎，这是iPhone影像往往给外界“硬件弱、体验强”的关键。谷歌前有Google Visual Core图像协处理器，从Pixel 6开始更是搭载了谷歌自研的芯片——Google Tensor。这些芯片中既有传统的中央处理器，也有计算摄影必须的人工智能核心和图像处理核心（ISP），Google Tensor更是集成了一颗TPU，这是谷歌在AI计算领域的优势所在。
那么马里亚纳X搭载NPU之后的算力有多强呢？OPPO官方数据显示，其峰值AI算力高达18 TOPS，甚至已经超过了同代旗舰苹果iPhone 13系列上采用的A15 Bionic芯片的AI算力（15.8Tops），当然也超过了Google Tensor，并且还将全部算力专用于AI计算摄影。
当然，性能并不是全部，OPPO在打造马里亚纳X过程中还面临三大挑战：性能与功耗的均衡；算法ISP硬化；影像NPU多个系统模块的协同，以及与手机影像的软硬一体化深度整合。
性能与功耗往往是个很难兼顾的“反向选择”。与其他NPU或者SoC相比，马里亚纳X采用了“AI专芯专用”的DSA高效架构（与谷歌TPU相同）。OPPO芯片产品高级总监姜波在接受媒体专访时透露：马里亚纳X在研发过程中对每个模块和细节都要“扣功耗”，甚至经常发生激烈的争论。最终马里亚纳整颗芯片只有1.8W功率，能效为11.6 TOPS/W，相当于苹果A15处理器的水准，创造了手机端搭载NPU的最佳能耗比。
手机企业自研ISP的另外一大目标、或者说挑战就是影像算法的ISP“硬化”。与马里亚纳X一同首发搭载的Find X5系列，同时也采用了OPPO自研的3A算法（自动曝光、自动白平衡，自动对焦），从而实现了自研芯片+自研算法的高度整合，从而进一步提升影像计算效率并降低功耗。这肯定会给OPPO首款自研影像NPU研发与调试明显增加了挑战难度，尤其是在Find X5系列目标搭载量产的固定时间节点下。OPPO首席产品官刘作虎将其称之为“Find史上最冒险的一次影像投入”，为此OPPO产品部门投入了超过200个工程师历经6个多月不舍昼夜的影像调试。
第二，是台积电6nm制程。
马里亚纳X是全球首个移动端6nm影像专用NPU，也是中国手机企业第二次将量产的移动芯片制程提升至6nm之内（上一次还是麒麟9000）。
移动芯片行业14nm被称为“成熟制程”，7nm开始进入“先进制程”。比如大家熟知的高通骁龙870、麒麟990都采用了7nm制程，天玑1200则采用了与马里亚纳X相同的6nm制程。
先进制程作为半导体顶级技术与“稀缺资源”，本身就是一个高投入、高风险，同时又不是一个简单砸钱就可以解决的领域。比如全球具备6nm以内成熟制程的就台积电与三星半导体两家企业，而进入台积电6nm以内顶级供应移动合作商的，如今也只有高通、苹果和联发科三个玩家，当然还有之前的华为海思，如今又多了一个OPPO。
那进入6nm先进制程投入有多大？半导体技术研究机构Semiengingeering公布的一个行业数据可以参考：16nm节点需要1亿美元，7nm节点需要2.97亿美元，到了5nm节点，开发芯片的费用达到5.42亿美元。业界也曾传出这样的说法：“没有2亿美元，不要考虑6nm项目”。另一个参考是采用台积电7nm的麒麟980发布之时，《壹观察》曾经在专访中得到的一个数据：“相关研发工程师超过千人、投入远超3亿美元”。
那么作为采用台积电6nm制程，同时又是首款芯片研发的OPPO而言，马里亚纳X投入之大可想而知。来自供应链消息，仅单次流片这一个环节的费用就高达1亿元人民币。
芯片行业还是“堆人”的领域，并且堆的还是同样费钱的半导体工程师。如今处于只推出ISP芯片的国产企业，目前大都没有公布过研发工程师数量。有数据可查的信息是，华为海思超过1.5万人，紫光展锐是约4000人，而成立不足三年的OPPO芯片部门则一下拥有了超过2000人，甚至已经可以进入排名前十的全球主要IC设计公司名单，而马里亚纳团队更是在三个月前刚刚度过了两岁生日。即使以芯片行业毕业生40万/年的起薪来算，OPPO在研发人力的投入也是巨大的，并且还是成本越来越高的长期投入。
所以说，OPPO做芯片是“真金白银”的砸了下去，甚至有些“义无反顾”。姜波对此表示：“我们做的是全行业都在探索，但还没有完美解决方案的事情。从团队成立第一天，整个过程都非常挑战” 。OPPO将“马里亚纳”这个地球上这个最深的海沟命名来提醒团队：“自研芯片如临深渊，坎坷而曲折”。
OPPO创始人陈明永在2021未来科技大会上也强调称：“OPPO会持续投入资源，用几千人的团队，去脚踏实地搞自研芯片。无论前路多少挑战，我们都将坚持不懈，咬定青山不放松。”
中国手机企业现今面临两大关口：安卓手机同质化竞争进入饱和状态之后如何实现差异化创新突破？苹果一家独大之后的高端市场如何破局？
“造芯”是这两大关口的共同“路径点”之一。
大众消费者逐渐发现，在前期历经数年的移动影像快速进阶之后，近两年已经呈现明显放缓趋势：大底尺寸已经接近消费者对机身厚度、重量的要求极限，超高像素对手机端的体验提升有限，同时又会加重存储空间要求。发布会PPT上的数据越来越漂亮，然而智能手机带给用户的新鲜体验却越来越少。
当然影像硬件还有进步空间，但相比而言用户和产业都需要更具创意的“新解法”—— OPPO Find X5在影像工程结构上采用了镜头+传感器双重悬浮防抖，支持五轴运动补偿、±3°防抖与±0.7°旋转防抖，最终实现0.5秒安全快门与“全场景防抖”，这在随手抓拍、暗光、视频等用户日常且刚需的手机拍摄场景体验提升都很重要。
但更关键的是，伴随光学硬件越来越接近手机形态的物理边界，“计算影像”才是进入新阶段的真正赛点，这应该OPPO坚定“造芯”、而且首颗就是复杂NPU影像芯片而非单纯ISP的重要原因。
姜波对此表示：自研AI算法可以与自研NPU更好结合，自研ISP可支持差异化的影像运算，专用的Memory（系统缓存）、内存控制器、CPU（控制单元）、I/O数据接口（传输速度高达8.5GB/秒）等可以支持更好的计算影像目标实现。智能手机影像整合方面，OPPO工程师将马里亚纳X放在图像传感器与骁龙通用ISP之间，可以直接从原始图像数据计算做起，从而减少过去原始数据压缩带来的影像信息损失及通用ISP的功耗，同时可以更加充分地发挥OPPO自研影像NPU的差异化影像能力，包括对抖音、微信等第三方APP的差异化优势影像体验支持。
最终马里亚纳X给OPPO带来的影像价值也非常明显：手机企业终于有能力对高成本定制传感器的潜力“榨干”，并且同时将功耗与发热控制在合理的水平之内，安卓影像也第一次有能力支持极限视频规格：4K+20bit RAW计算+AI+Ultra HDR，为安卓计算影像树立了全新标准。
创新减缓是智能手机进入成熟周期必然面临的现实状况，但创新变缓并不是没有创新，而创新的难度增加了，对手机企业的综合创新实力、投入意志要求更高了。因此技术创新必须进入深水区甚至是无人区，才能继续满足大众用户对移动影像这个“第一刚需”的不断进阶需求。
“三分天下有其一”是OPPO在高端手机市场的目标。
华为因外在原因空出大量市场份额之后，“冲击高端”成为其他TOP国产手机品牌共同的急迫选择，但“高端”即不会一撮而就，也绝非的单纯通过堆料+提升售价的简单逻辑。CINNO Research数据显示，2021年国内5000元以上的高端市场，苹果份额从2020年的48%大幅增长至75%。以至于有媒体发出了“华为跌倒，苹果吃饱”的感慨。
陈明永认为：堆高硬件配置不是高端突破，核心还是用户高端体验上能否突破和认可，同时品牌能否与消费者的主流主张吻合、与技术发展趋势一致。
2018年重启Find X系列，是OPPO高端品牌的延续，也是发起新冲锋的开始。不过OPPO在旗舰上一直都有自己的坚持，比如在产品设计上强调产品美学和ID设计，这在OPPO Find X与OPPO Find X3上表现尤为明显。但美学与手感是需要相应代价的，特别是安卓手机影像拼大底的阶段，“秀肌肉”还是“做生意”的内部讨论也越来越激烈。
即使如此，Find X系列还是受到了越来越多的用户认可。比如此前获取的一个数据是，Find X3系列则实现了在中国市场销量同比增长263%，海外销量同比增长212%，在电商4000元以上价位段的份额同比增长64%。OPPO首款折叠屏Find N在预约阶段就突破百万，上市后“一机难求”，刷新折叠屏品类周销量数据（BCI数据），2021年12月仅销售9天就占据当月中国市场折叠屏份额25%，成为“中国市场有史以来销售速成最快的折叠屏”手机。更有意义的一个数据是，Find N购机用户40%来源于苹果， 预定用户中10%用户为iPhone13 Pro Max用户。能吸引到苹果最高端的圈层用户“跨系统”换机，足见Find高端产品思路对了，并直接推动OPPO在国内7000元+这一真正的旗舰档位完成突破。
自研影像专用NPU马里亚纳X的出现，真正实现了“用关键技术解决关键问题”，给安卓厂商的影像突破提供了新想象。“一帧影像，动用两块芯片”，是OPPO通过掌握核心技术打通影像垂直整合的尝试，更是安卓厂商真正深入底层站到技术制高点的决心。
而从 “自研芯片已经向台积电下单超千万颗”来看，OPPO对2022年的高端市场的继续突破充满了信心。值得一提的是，Find X5系列今天正式开售，随即包揽全平台手机品类全价位段销量&销售额双冠军。
即使如此，OPPO内部仍然保持克制，OPPO副总裁、中国区总裁刘波对此表示：“我希望Find X5卖爆，但是如果别人做同样的事情，也可以爆，说明这件事的门槛还不够高”。
从2018年停下娱乐营销至今，OPPO逐步摆脱了“明星代言”的固有标签。如今OPPO主打的有新形态Find N系列、创新科技Find X系列、主打人像视频的Reno系列。过去大众更多了解的是Reno系列，而如今伴随Find系列进入固定更新节奏、包括芯片与系统底层技术在内的强力加持，以及营销资源对Find系列的全面投入，OPPO在高端品牌层面也正迎来标志性的节点。
陈明永近期接受媒体专访时也对此表示：“OPPO营销部门这两年是最痛苦的，以前营销做法都被我停下来了。因为我发现它不起作用了，新的方法需要重新去学习，重新去摸索打法”。陈明永强调称：OPPO打造高端产品并不存在“时间窗口”，因为高端产品首先是一个人群的刚需，假如苹果这代不行那么他们就会等下代。吸引高端用户换机关键还是手机企业自己要耐得住寂寞，在技术创新和产品打磨上真正为高端用户解决一些痛点的体验问题，能够带来真正的使用便利，不能急于求成。
进入5G时代，OPPO开始密集“变阵”，从技术创新领域来看尤为明显。
2019年底的首届OPPO未来科技大会上，陈明永明确提出了OPPO面向未来新十年万物互融时代的全新定位与战略思考，包括“OPPO早已不只是一家手机公司，未来整个行业将不会再有纯粹意义上的手机企业”，并计划未来三年投入500亿研发预算，目标转型为“一家综合型全能科技公司”。值得关注的是，OPPO马里亚纳芯片团队也在2019年组建与启动研发立项。
一年之后的2020 OPPO未来科技大会上，陈明永提出了“3+N+X”的OPPO科技跃迁战略，其中“3”代表了OPPO目标长期投入的软件工程能力、硬件基础技术、服务能力。OPPO随后在内部推出了推动软件工程和扶持全球开发者的“潘塔纳尔计划”、硬件芯片领域的“马里亚纳”计划，以及打造云服务的“亚马逊计划”。目标聚合公司内外部的优势资源，强化结构性的底层科技创新，加速推进“万物互融”生态系统实现。
与此同时，OPPO的技术积淀也在不断加深。过去一年，OPPO与40多所国际知名院校、150多位专家学者、40多个顾问建立了合作，新增了120多个合作项目。OPPO也正式成立了健康实验室，搭建了一支融合了生物医学、算法、传感器和数据科学等领域的跨学科研究团队。2月10日，世界知识产权组织（WIPO）在日内瓦发布的数据显示，OPPO以2208件PCT国际专利申请量位列申请人排行榜全球第六位。
三年投入500亿的研发承诺，当初外部还有很多不同声音。两年之间，伴随真金白银的投入，OPPO的科技之树逐渐开花结果，马里亚纳X无疑就是其中一个最曙目的果实。
“手机产品线不再像过去只是一个单一的产品，它背后有很多相互连接的技术，而这些技术需要通过底层来将软件、硬件两个层面打穿，这就是OPPO做芯片的逻辑”， 陈明强调称。
苹果已经在这条路上飞奔，继手机、平板、穿戴之后，苹果在PC上也采用了自研的M1处理器，并且获得了成功。而华为如果没有外部制裁，同样也将延续这一赛道，即使芯片自研被打断华为仍坚持通过软件系统与应用创新达成这一目标。这都在不断印证了OPPO的准确判断。而这也应该是OPPO直接越过ISP深入NPU专用影像芯片的重要原因。
马里亚纳X无论对OPPO芯片、影像，还是万物互融时代的连接构建来说，都将是一个新的开始。比如媒体们在提前十多天拿到Find X5 Pro评测时发现不断伴随固件升级影像体验快速提升，表明6nm制程的马里亚纳X还具备很大的挖掘潜力。比如2000人规模的芯片团队搭建，以及架构、算力指标、软硬件与传感器配合形成的包括芯片经验，让OPPO的芯片团队接下来的动作想象力巨大。再比如陈明永提出对OPPO核心技术的渴望：“科技公司必须通过关键技术解决关键问题，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旗舰产品更是空中楼阁”。
2022 OPPO未来科技大会上，姜波手里拿着一颗马里亚纳X芯片首次走向大众，并宣布“这颗NPU芯片不仅是过去十年的总结，也是OPPO未来十年影像的新开篇之作”；刘作虎发布了之后打破折叠屏首销单月记录的Find N；OPPO研究院院长刘畅发布了OPPO三年来推出的第三代智能眼镜OPPO Air Glass，并在三个月之后宣布了量产、售价与上市信息。这一切，都很像是科技公司对“良将如云，产品强悍”的理想追求。
陈明永也一改“内敛”表现出了足够的激情，宣布了OPPO的新品牌主张——微笑前行，并表示OPPO“要做微笑前行的爬坡者”。之后的媒体采访中，陈明永解释这源于OPPO本分的价值观：“坚持做正确的事情，对的路，就不怕远，不怕难”。
OPPO发展到今天，已经证明了自己并不是一家向市场妥协的公司：既是一个实用产品主义者，同时也充满了技术与品牌理想主义。这为其赢得了越来越多的用户、员工与合作伙伴的理念，并在价值观层面上获得了认同。带来的结果就是：对内不刻意追求销量的OPPO，长期稳定地处于全球与中国市场主要TOP手机品牌；对外不炒作 “科技驱动”，却成为如今在芯片领域继华为之后走的最远的企业。
对于马里亚纳X或者是OPPO芯片的未来，我们不妨回头去看k3v2芯片时代的海思麒麟，即使一度被外界喷的很惨，但华为还是“头铁”的扛了下来，直到麒麟920完成翻转，并最终成为华为在影像、高端市场超越苹果的核心支点。今天的马里亚纳X，显然要比麒麟的起步更要顺利，而时间和市场也一定会给坚持投入的创新者以超出预期的褒奖。
可以说，OPPO通过技术求变与自我刷新已经走出了传统的舒适区，而唯有如此OPPO才真正有机会在万物互融时代成长为“一家综合型全能科技公司”。
就像陈明永所说：“走出自己舒适区，才能去迎接一种新的变化”，“我认为现在OPPO是在正确的路上”。
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