臥龍鳳雛？國產(chǎn)手機(jī)廠商紛紛以ISP芯片切入芯片賽道
臥龍鳳雛？國產(chǎn)手機(jī)廠商紛紛以ISP芯片切入芯片賽道
電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李誠）2021又是“缺芯”的一年，芯片產(chǎn)能的制約，限制了眾多行業(yè)的發(fā)展。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在政府的大力扶持下，各大廠商紛紛開啟了造芯計(jì)劃。在手機(jī)領(lǐng)域似乎也開啟了自研芯片的“明爭暗斗”。
芯片短缺讓不少國內(nèi)手機(jī)廠商意識到了問題的嚴(yán)重性，紛紛將造芯計(jì)劃提到了更高的優(yōu)先級?；仡?021，國內(nèi)手機(jī)廠商可謂是臥虎藏龍。小米、vivo、OPPO、華為在這一年中陸續(xù)發(fā)布多款自研芯片。
電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李誠）2021又是“缺芯”的一年，芯片產(chǎn)能的制約，限制了眾多行業(yè)的發(fā)展。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在政府的大力扶持下，各大廠商紛紛開啟了造芯計(jì)劃。在手機(jī)領(lǐng)域似乎也開啟了自研芯片的“明爭暗斗”。
芯片短缺讓不少國內(nèi)手機(jī)廠商意識到了問題的嚴(yán)重性，紛紛將造芯計(jì)劃提到了更高的優(yōu)先級?；仡?021，國內(nèi)手機(jī)廠商可謂是臥虎藏龍。小米、vivo、OPPO、華為在這一年中陸續(xù)發(fā)布多款自研芯片。
小米于去年3月推出了新款自研澎湃C1手機(jī)ISP芯片，并搭載于小米MIX Fold折疊屏手機(jī)。12月，小米又發(fā)布了澎湃P1自研電荷泵芯片，搭載于小米12Pro機(jī)型中；同年9月，vivo推出了自研ISP芯片V1，該芯片應(yīng)用于vivo X70 Pro+機(jī)型；12月，OPPO推出了首款自研的影像專用NPU芯片馬里亞納X；華為也在12月的安博會(huì)中推出了新一代的ISP芯片越影。
先拋開華為這位造芯賽道上的老玩家不說，從去年發(fā)布的芯片來看小米、vivo、OPPO這幾個(gè)手機(jī)廠商都是圍繞著圖像處理芯片來研發(fā)的，尤其是ISP。雖說OPPO發(fā)布的是NPU芯片，但NPU也包含了ISP的功能，確切地來說OPPO的NPU影像芯片是一款加入了具有影像專用AI算力的ISP芯片，通過AI算力提升ISP模塊的綜合性能。
什么是ISP？
ISP是攝像模組的重要組成部分，ISP主要負(fù)責(zé)對前端傳感器傳回的圖像信號進(jìn)行運(yùn)算處理，通過線性糾正、降噪、曝光校正等處理，實(shí)現(xiàn)最終成像質(zhì)量的提升。
為什么手機(jī)廠商都以ISP進(jìn)入造芯賽道？
以資歷來說，小米、vivo、OPPO在芯片設(shè)計(jì)的技術(shù)儲(chǔ)備上不如華為。華為的成功也不是一蹴而就的，上世紀(jì)90年代華為開始從事集成電路的研發(fā)工作，經(jīng)過不斷的摸爬滾打，于2009年推出了第一款手機(jī)處理器K3用于試水，在后續(xù)的幾年中，華為持續(xù)投入對手機(jī)芯片的研發(fā)，直至2014年才正式推出首款手機(jī)旗艦芯片Kirin920，再到現(xiàn)在令人嘆為觀止的Kirin9000，亮眼成績的背后是華為長時(shí)間的打磨與不計(jì)成本地投入。
芯片產(chǎn)業(yè)一直奉行著“三高”定律，高風(fēng)險(xiǎn)、高投入、高回報(bào)。但事實(shí)上，高風(fēng)險(xiǎn)、高投入不一定能夠換來回報(bào)。因此對于vivo、OPPO這幾位初來乍到的選手來說，選擇以設(shè)計(jì)難度較為簡單的ISP芯片進(jìn)場未嘗不是一個(gè)明智之舉。
小米早前發(fā)布的澎湃S1就是一個(gè)典型的例子，澎湃S1是小米首款自研手機(jī)處理器芯片，從產(chǎn)品立項(xiàng)到量產(chǎn)商用僅用了28個(gè)月，并搭載在小米5C機(jī)型中，不過由于產(chǎn)品調(diào)教的技術(shù)不夠成熟，小米5C存在發(fā)熱嚴(yán)重的問題，很多消費(fèi)者并沒有為這款產(chǎn)品買單。
雖然小米S1的銷量不好，但小米也并未放棄對手機(jī)處理器芯片的研發(fā)，在澎湃S1發(fā)布之后網(wǎng)上也流傳了些關(guān)于澎湃S2的消息，更有網(wǎng)友爆料稱，澎湃S2五次流片失敗。經(jīng)歷了五次流片失敗和S1的銷量不佳，給小米造成了不小的損失。
從今年小米發(fā)布的兩款芯片來看，小米似乎調(diào)整了芯片研發(fā)的策略，開始由設(shè)計(jì)難度相對簡單的周邊配套芯片開始入手，畢竟工欲善其事必先利其器，若想開發(fā)出高性能的處理器就必先有一定的技術(shù)積累。同時(shí)，新品牌的推出市場需要一個(gè)磨合認(rèn)可的過程，即使新品牌產(chǎn)品的性能參數(shù)都十分優(yōu)秀，但未得到市場的認(rèn)可，一切都是徒勞的。因此從風(fēng)險(xiǎn)、成本等方面來看，從周邊配套芯片開始入手是最明智的做法。
從SoC走向?qū)Ｓ眯酒男∶?/strong>
澎湃C1是小米去年在春季發(fā)布會(huì)新推出的一款自研圖像信號處理芯片。該芯片可脫離SoC，獨(dú)立于主板之上，目前已在小米MIX FOLD機(jī)型中批量使用。澎湃C1具有高性能、低內(nèi)存和低CPU的占用特性，配合小米獨(dú)有的智能3A算法，能夠帶來更專業(yè)、準(zhǔn)確的成像質(zhì)量。
圖源：小米
3A算法主要是對自動(dòng)對焦（AF）、自動(dòng)白平衡（AWB）、自動(dòng)曝光（AE）這三項(xiàng)關(guān)鍵的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的對焦、白平衡以及曝光，提升高動(dòng)態(tài)場景適應(yīng)能力，以及暗光的成像質(zhì)量。
據(jù)雷軍介紹，澎湃C1還內(nèi)置了能夠高低頻并行處理的雙濾波器，數(shù)字信號處理效率提升一倍以上。與單濾波器相比，雙濾波器能夠更有效地保留圖像細(xì)節(jié)特征，并對目標(biāo)圖像的噪聲進(jìn)行抑制，以此提升畫質(zhì)。
雖然小米在造芯的道路上不斷受挫，但澎湃C1的發(fā)布可以看出小米從未放棄造芯的決心。在澎湃C1推出的半年后，小米又發(fā)布了一款自研充電芯片澎湃P1。從今年發(fā)布的兩款芯片可以看出，小米的造芯路線由原本的激進(jìn)開始向務(wù)實(shí)轉(zhuǎn)變。這兩款自研芯片的成功研發(fā)，有利于小米打造產(chǎn)品的差異性，助推小米手機(jī)的高端化。
vivo自研ISP V1
不斷刷新國產(chǎn)手機(jī)拍照“天花板”的vivo，于2021年9月，攜自研的ISP芯片在vivo的新品發(fā)布會(huì)上正式亮相。V1是一顆全定制特殊規(guī)格的ISP芯片，可與不同的主控芯片與顯示屏使用，起到擴(kuò)充手機(jī)ISP算力的作用。
圖源：vivo
vivo V1最大的亮點(diǎn)在于將圖像處理算法硬件化，該功能主要是通過V1自帶的軟件算法與主芯片搭配使用實(shí)現(xiàn)的。例如，在夜景模式中V1通過芯片上集成的算法先對所拍攝的內(nèi)容進(jìn)行降噪、曝光，再將處理好的圖像數(shù)據(jù)交由原本主芯片的ISP進(jìn)行二次降噪與曝光。通過兩枚芯片的二次圖像處理將拍攝畫面的精度自然的提升。據(jù)vivo表示，這一系列的操作不僅提升了手機(jī)夜間拍攝的成像效果，在一定程度上還降低了軟件算法50%的功耗。這也就意味著在相同條件下搭載該芯片的手機(jī)能夠比其他手機(jī)錄制更長的夜景視頻。
不止于影像方面，V1在游戲的應(yīng)用場景中也有不錯(cuò)的表現(xiàn)。在需要高幀數(shù)的游戲應(yīng)用場景中，通過V1的MEMC插幀功能，可提升游戲中畫面的播放幀數(shù)，為用戶帶來更震撼的視覺體驗(yàn)。
雖然這是vivo的第一款芯片，但其實(shí)在2019年，vivo就有了自研芯片的相關(guān)規(guī)劃，并注冊了帶有芯片相關(guān)字眼的商標(biāo)“vivo SoC”和“vivo chip”。據(jù)有關(guān)資料顯示，這兩個(gè)商標(biāo)涵蓋了處理信息\數(shù)據(jù)\聲音和圖像應(yīng)用的中央處理器、黑匣子、集成電路卡、電子芯片、計(jì)算機(jī)芯片等領(lǐng)域。
V1是vivo在自研芯片道路上一個(gè)好的開始，據(jù)vivo的執(zhí)行副總裁表示，目前vivo的芯片研發(fā)重點(diǎn)主要聚焦在夜景領(lǐng)域，在后期還將會(huì)推出V2、V3系列的自研芯片，并且不排除會(huì)深挖夜景領(lǐng)域，將該領(lǐng)域細(xì)分出更多應(yīng)用場景進(jìn)行多方面發(fā)展。
出道即巔峰的OPPO馬里亞納X NPU
在上個(gè)月，歷時(shí)三年的“馬里亞納計(jì)劃”終于迎來了首個(gè)落地成果。馬里亞納X是OPPO自研的一款影像專用NPU芯片。
圖源：OPPO
據(jù)悉，該新芯片采用了自主創(chuàng)新的IP設(shè)計(jì)和臺(tái)積電的6nm先進(jìn)制程，片上集成的AI計(jì)算單元、影像計(jì)算單元均來自O(shè)PPO的自研技術(shù)。馬里亞納X最大的亮點(diǎn)在于AI算法與高動(dòng)態(tài)范圍圖像的提升和無損的實(shí)時(shí)RAW計(jì)算，以及最大化傳感器能力的RGBW Pro。
OPPO通過自研的MariNeuro AI計(jì)算單元，極大限度地將該芯片的AI算力提升至了18 TOPS，遠(yuǎn)高于蘋果最強(qiáng)的手機(jī)SoC A15（A15 AI算力15.8TOPS），即使在高算力面前馬里亞納X的計(jì)算能效也僅為11.6TOPS/W，通過算法的優(yōu)化很好地做到了算力與能效的權(quán)衡。
馬里亞納X的影像處理單元，在HDR方面支持最高20bit的處理位寬，領(lǐng)先目前圖像處理旗艦芯片HDR能力的4倍，在4K Ultra HDR視頻錄制模式下，成像效果近似人眼。通過AI算力的加持，OPPO將馬里亞納X推向了手機(jī)圖像處理芯片的頂峰，同時(shí)也體現(xiàn)了專用芯片內(nèi)的優(yōu)勢。
結(jié)語
從陸續(xù)發(fā)布的幾款芯片中可以看出，各大廠商意識到了核心技術(shù)的重要性。而為何都以圖像處理芯片入手主要總結(jié)為以下兩點(diǎn)：
技術(shù)的問題，圖像處理芯片與處理器芯在研發(fā)難度上有很大的差距，小米、vivo、OPPO在芯片研發(fā)的領(lǐng)域沒有過多的經(jīng)驗(yàn)積累，從較為容易上手的圖形處理芯片開始是個(gè)不錯(cuò)的選擇，畢竟華為在手機(jī)處理器領(lǐng)域摸爬滾打數(shù)年才真正地站穩(wěn)了腳步。
資金成本問題，與手機(jī)處理器芯片相比，圖像處理器芯片的投資成本相對較低，也更易被國內(nèi)廠商所接受，是作為切入芯片賽道不錯(cuò)的一個(gè)選擇。
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