300多人死磕一年！这颗国产自研芯片带飞天玑9000

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  新智元报道  

编辑：桃子 好困

【新智元导读】蓝厂这次又是诚意十足！超300人研发团队历时350多天，自研芯片V1+终于露面了。再搭配上联发科天玑9000，简直强的一批。

4月16日，是神舟十三号英雄回家的日子。

 

下面现场拍摄的照片便记录了中国航天的非凡时刻。

 

 

话说，这是用什么手机拍摄的。

 

还未面世的vivo X80系列，现在已经有网友等不及了...

 

 

不如先看看这款高端产品背后的技术如何？

地表最强天玑9000即将诞生？！

 

前段时间，安兔兔曝光了一款搭载联发科最新旗舰的新机跑分。

 

这颗天玑9000的总成绩超过了107万分，其中CPU为277291分，GPU为422365分。

 

 

由此也毫无悬念地坐上了天玑平台第一名的宝座，甚至比联发科自己发布的还要高了6万多分。

 

而跑出这个成绩的，正是即将发布的vivo X80 Pro。

 

 

不过，想要实现到这种程度的提升，仅凭一方力量是远远不够的。

 

性能提升7%，对于天玑9000这个级别的芯片来说绝非易事，这还要归功于vivo的积极介入。

 

不同于传统的单方面「压榨」CPU，vivo的思路是叫上联发科一起搞——把自己的算法、架构固化到芯片层面，与联发科开展深度联调。

 

于是，当天玑9000还在定义初期的时候，vivo就和联发科展开了深度合作，目标就是全面释放天玑9000平台作为旗舰的性能。

 

当性能和功耗同时具备惊人表现的天玑9000，遇上vivo的自研芯片，结果就是，「焕然一新」的天玑9000不仅有了更高的能效比、更快的响应速度，而且还拥有更强的游戏体验。

 

 

说到游戏，就必须提一下联合团队在业界首发的全新技术GPU Fusion了。

 

众所周知，游戏画面大量的素材由GPU完成渲染。

 

虽然近几年CPU、GPU的性能越来越好，但在追求分辨率和画质提高的过程中，不得不面对耗电迅速、发热严重等问题。

 

由此产生的后果就是，堂堂一个「旗舰级」处理器愣是在游戏中各种卡顿和掉帧。比如，开着中画质的某888竟然在帧数上只有三四十。

 

 

对此，联合团队给出了自己的答案——GPU Fusion。

 

通过两个创新技术的结合，GPU Fusion让性能和功耗达到了一个完美平衡：

 

1. 利用联发科APU的AI运算能力，联动内外部多枚处理器的协同工作，与GPU共同完成游戏的画面渲染，进而释放GPU一部分的负载；
2. 同时调用vivo自研芯片的硬件级插帧算法，对帧率稳定性进行优化。

 

就拿刚才提到的游戏不流畅这个问题来说吧。

 

其实在PC端、移动端甚至是主机上，都可以先降低分辨率，再用超分辨率技术拉高清晰度从而得到一个令人满意的帧率和功耗。比如用在老黄家RTX20系以上显卡的DLSS，以及AMD最近发布的FSR2.0。

而这一次，团队不仅首次把超分辨率带到了手机上，而且在vivo自研芯片和天玑9000 AI渲染的共同加持下，游戏中GPU的频率下降了20%，整机功耗也节省了近10%。

 

为了达到这个效果，光模型的训练，就花了6个多月的时间。

 

 

那么，vivo的「自研芯片」又是何方神圣呢？

唯一通吃全平台的自研芯片

 

时间回到2021年，随着首颗自研影像芯片V1的推出，vivo的手机影像正式迈入了硬件级算法时代。

 

而就在刚刚结束的双芯影像技术沟通会上，vivo再次发布了第二代自研影像芯片「V1+」。

 

这颗全新的V1+不仅进一步延续了算法的硬件化，而且还通过创造性的CPU与GPU调度，让整机发挥出最佳性能的同时，大大降低了功耗。

而且，最厉害的一点是，这个V1+芯片不仅能和联发科的芯片配合，而且也能用在高通的平台上，实现多平台适配。

 

话不多说，我们先来看看纸面的参数如何。

 

 

在V1+的IC里，vivo封装了3个可能是手机影像上最消耗性能的算法：

1. AI超分（AISR）
2. MEMC插帧
3. 3D实时立体夜景降噪

 

这第一个算法，就是刚才看到的超分辨率功能。

 

而第二个MEMC插帧，则可以让多达16款游戏的帧率达到90fps，甚至是120fps。妥妥的游戏神器啊。

 

第三个，一看就是到了vivo向来擅长的图像和视频的拍摄领域，而且还是最难搞的夜景。

 

展开了讲就是，经过vivo精细化调优的V1+能够实现小于1 lux环境的极夜视频功能。

 

等下，小于1 lux是个什么概念？

 

通常来说，室内日光灯的亮度大概为100 lux，20厘米外烛光的亮度大约是10～15 lux。而1 lux就相当于是十分之一个蜡烛的亮度，对于肉眼来说，已经很难看清了。

 

那么，这功能又有什么用呢？ 其实举个简单的例子就很好理解了。

比如，你周五下班之后约了几个好久不见的小伙伴去小酒吧聚上一聚。来都来了，又难得见一面，总得拍个照或者视频留念吧。

而在这种非常昏暗的环境之中，V1+就派上用场了。不管是用主摄像头还是前置摄像头，甚至连超广角摄像头都可以得到亮度和噪声表现明显提升的画质。

 

怎么样，把搭载了V1+的手机称为「微光手机夜视仪」不为过吧？

 

此外，再加上vivo自研的算法以及和蔡司的联合研发，X80的影像水平自然也就达到了巅峰级别。

说回到硬件上来，除了刚才那些，vivo还给V1+上集成了一块等效32MB主机级别的SRAM。

 

好处嘛，很明显。

 

不仅可以让数据的吞吐速度维持在约8GB/s（实际值），而且在结合了SRAM之后，V1+的能效提高了300%，功耗降低了72%。

 

缺点倒也显而易见，就是「贵」。

 

 

脖子越卡越紧，蓝厂下场造芯

 

那么，vivo为什么要自研双芯系统？

 

这还得从最本质问题入手：为什么要自研芯片？

 

要知道，这种烧钱又费力的事搁在几年前，国内手机厂商根本不会感兴趣，那么为啥现在都纷纷入场了呢？

 

一方面，在当下这个国际大环境，芯片产业作为科技行业的高端产业，一直以来都被欧美国家霸占。

 

再加上华为近年来接连被美国打压，让大众更加认识到自研芯片的重要性。如果自己手中没有研发的芯片，那么一但国外厂商断供，后果将不堪设想。

 

 

另一方面，「软硬兼施」其实是每家公司都要考量的因素，苹果就是一个典型的例子。

 

这家公司从一开始便专注于软件和硬件的统一，而非先有鸡还是先有蛋的问题。直白来讲，苹果的软硬件从研发阶段就是整合一体的。

 

苹果自研M1芯片不仅仅在MacBook，也在新款iPad Pro 2021上大获成功，其性能、功耗远远超出许多人的预期，就连M2都已经开始投产了。

 

另外，IDC数据显示，2017年以来，全球智能手机出货量开始持续下滑。2021年，全球智能手机出货量为13.55亿台，同比增长5.7%，为近来首次增长。

 

vivo在2021全年以21.5%的市场份额稳居中国市场第一，年出货量超7100万台，同比增长23.3%。

 

图源：IDC

 

尽管vivo手机的出货量已经名列前茅，但在自研芯片方面，直到今天，苹果、华为、三星都比其他手机厂商走得更远。

 

对于vivo来说，没有理由止步不前。

 

提起自研芯片，从广义上来讲，更多指的是SoC（系统级芯片）。

 

 

这个微型系统就包括中央处理器（CPU）、图形处理器（GPU）、数字信号处理器（DPS）、存储器（ROM/RAM）、基带芯片（Modem）、图像处理器（ISP）以及神经处理单元（NPU）等元器件组成的集合。

 

可以看到，SoC是一个更庞大更复杂的系统。研发SoC系统需要投入大量人力、物力、甚至是巨额的资金。而在短期之内，这些资源都是有限的。

 

由简易芯片逐渐向更复杂芯片推动，对一家企业来讲无疑是最好的发展套路。

 

上面提到的V1，以及升级后的V1+都是一种专用芯片ASIC（专用集成电路）。

 

 

ASIC芯片是为了某种特定的需求而专门定制的芯片的统称，比如专用的音频、视频处理器。

 

就vivo自身来讲，追求高影像的质量仅凭光学器件升级是不够的，当面对暗光场景、复杂光线等复杂因素，还是需要手机芯片进一步升级进化。

 

再加上SoC系统已经有很多成熟的企业在做，vivo需要把资源聚焦到一个点，一个用户可以感知的点。

 

而图像处理的专用ASIC芯片，就很容易被用户感知。

 

当前，「一机双芯」将智能手机带入了一个全新的时代。在vivo率先推出了「双芯」系统之后，包括OPPO、荣耀等国内厂商也在这一赛道展开了布局。

 

可见，像vivo等企业给手机加上了专用的影像芯片后，切切实实带了更加出色的拍摄体验。

 

下一站，在哪？

要说vivo自研之路，还得从2019年，最先爆出要组建芯片团队的消息开始。

 

那时的手机还只有一颗芯片，算法也都运行在CPU、GPU等通用计算单元之上。

 

然而，运算中的调度过程，却需要耗费大量的算力。于是，随着手机对计算摄影的依赖越来越大，算力也就成为了限制手机影像前进的关键瓶颈。

 

尽管vivo在自研算法上看到了大有可为的广阔天地，但无奈，算力限制了想象力。

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既然「软」的不行，干脆直接上「硬」的。

 

为此，vivo组织了超300人的研发团队，历经2年研发，最终在2021年9月发布了首款自研芯片V1，由vivo X70系列首发搭载。

 

正如上面所提到的，V1是vivo自研的第一颗影像芯片。它并非单兵作战，而是与主芯片协作，来扩充ASIC算力，还释放了主芯的负载。

 

此次，vivo双芯沟通会上发布自研芯片V1+，成功适配天玑9000平台，真正实现「一芯二用」，也意味着第二代双芯旗舰的面世。

 

vivo与联发科双方的合作从一开始就确立了一个目标，那便是要做天玑9000之王！软硬协同，实现平台性能全方面的突破。

 

围绕这一目标，双方投入300多人的精英开发团队，经过超过350天的开发周期，大幅革新了软件通路架构，将V1+芯片与天玑9000调通。

 

双芯合璧，实现了1+1>2的效果。而vivo也成为首个在自研影像芯片上，与联发科旗舰平台完成调通的终端手机厂商。

V1，以及V1+芯片的成功说明vivo有能力完成从硬件到软件的整体布局。至此，vivo在影像技术赛道上愈行愈远。

 

未来，vivo还会带来怎样的惊喜？