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日前，2021年度“OPPO未来科技大会”正式在深圳召开。在本次会议上，OPPO正式发布了传闻已久的首款自研芯片——6nm工艺的马里亚纳MariSilicon X。
据 OPPO 创始人兼首席执行官陈明永介绍，该芯片经过 3 年研发，是由 OPPO 第一个自主设计、自主研发的影像专用 NPU 芯片。据悉，OPPO Find X 的下一代新品将首发搭载马里亚纳 X 芯片，并将在 2022 年第一季度发布，正式开启旗舰手机的通用平台 + 影像专用 NPU 的双芯时代。
OPPO 首款影像专用 NPU 芯片的问世，呼应了陈明永“打造硬件核心技术”的说法。
而在此之前，包括小米、vivo都推出自研的芯片。不过，与OPPO NPU芯片（神经网络处理器）不同的是，小米和vivo推出的是ISP芯处片（图像处理器），但二者都是针对手机图像优化的芯片。
从手机大厂推出自研芯片的超火趋势来看，我们可以思考两个方向：
为什么国产手机都加入自研芯片行列？
OPPO 的 NPU 芯片此时加入战局又能带来什么样的质变？
01 手机厂商齐聚自研芯片赛场
近年来，在芯片自主化的大背景下，越来越多的手机厂商开始走上自研芯片之路。
专业人士分析说道：“近几年，知名手机品牌在未来展望上都有评估自研芯片的可能性，希望透过自行研发的芯片，提供消费者更贴近品牌诉求的良好体验，并由此稳固消费者的品牌忠诚度，诸如三星手机、华为手机以及苹果手机等。” 自 2019 年年中开始，受中美贸易摩擦的影响，各手机厂商都在加速这一梦想蓝图的实现。
国内方面，除刚发布自研芯片的 OPPO，华为、小米、vivo 都已在自研芯片赛道发力。
华为加上海思的芯片研发团队，就是一个自研芯片带来巨大红利的典型案例。打从华为成功站稳自研芯片和影像技术两大赛道，在国内的手机市场份额一度超越苹果。
▲OPPO自研NPU芯片
而在国外，也有包括苹果、谷歌在内的多家公司聚焦在自研芯片赛道上。
从 2010 年亮相的 iPhone 4 搭载的 A4 芯片，到去年专为 Mac 打造的 M1 芯片，苹果在自研芯片道路上走得较为长远，性能实力也确实强劲。
就连科技巨头谷歌也走上自研 SoC 之路，宣布推出 Tensor 处理器。
眼前的国内高端手机市场因为华为的淡出而进入重构时期，尤其是手机市场增量受限，功能差异不大，谁能掌握系统底层技术，打造研发生态圈，创造核心竞争力将是未来获得更高市场份额，以及竖立高端品牌价值的突围关键。
而在所有手机能展现的功能中，如何让影像达到极致效果，是体现手机价值的最佳方式，加上目前短视频当道，消费者注重的已经不单是拍出完美照片，更要拍出好的视频。
02 OPPO造芯，早有计划
事实上，OPPO 造芯的决心早有迹象。
当谈到 OPPO 为什么要造芯？OPPO 芯片产品高级总监姜波表示：“未来十年，计算影像将主导整个影像新的技术发展。”
以往我们谈论手机影像时，多聚焦在 CMOS 传感器、摄像头的配置等，其实计算芯片在整个手机影像系统上是关键角色。曾经有人做过一个比喻，如果把摄像头视为前方打仗的士兵，计算芯片就是指挥官角色; 如果摄像头是“眼睛”，那影像芯片就是“大脑”。
芯片要肩负处理的重任，在当下更重了，包括暗光环境下的拍照表现、细节还原、降噪能力等。如果只是单纯以传统的 ISP 图像处理器来强化这些性能，那最终手机影像呈现出来的水平，将很难达到超出现有水平的效果。
所以，OPPO并未选择跟小米、vivo一样自研ISP芯片，而是结合了过去在图像传感器定制、摄像头模组定制、镜头定制方面的技术积累，更进一步选择了难度更高的影像NPU。传统ISP解决不了的暗光视频等需要AI才能解决的难题，影像NPU完全有机会给出一个更好的解答。
从官方信息来看，OPPO 这颗 NPU 芯片也是目前安卓手机中，唯一可以拍 4K 30fps + AI 降噪的极暗视频的芯片。
03为何采用成本高昂的6nm工艺？
要用 NPU 芯片来处理影像，首先要克服的最大难题是功耗，其次是解决功耗问题带来的高成本。这也是为什么 OPPO 这颗 NPU 芯片是采用台积电的 6nm 工艺技术打造。
OPPO 姜波透露，最初在 12nm 和 6nm 工艺技术上做评估时，12nm 芯片无论是研发周期、基础 IP 的可获取性都好很多，但最后 OPPO 仍是选择 6nm 工艺，同时也给OPPO带来了很多的难题。
姜波指出，由于这是 OPPO 第一颗芯片，在之前没有成功流片的经验下，这时需要公司的经验和能力，有时间还需要一点点的运气。过程就像走钢丝，一旦有些东西没有控制好，最后的目标是达不成的。
04 MariSilicon X有何过人之处？
对于MariSilicon X这款芯片的优势，可以总结为以下几大核心能力突破：
第一，AI 能效突破：据介绍，MariSilicon X的AI算力可达18TOPS@int8（72TOPS@int4 equivalent），高于苹果A15的15.8TOPS。在供强大AI算力的同时，MariSilicon X功耗也得到了很好的控制，其能效比达到惊人的11.6TOPS/W。其次，是运行 OPPO AI 降噪模型的速度是达到 Find X3 Pro（骁龙888）的 20 倍，能效达到 40 倍。
第二，20bit Ultra HDR：最高支持人眼级别的 20bit Ultra HDR，能覆盖 100 万:1 的最大亮度范围，即一张照片当中最暗和最亮的部分相差了100万倍，达到了新一代骁龙8及天玑9000的4倍。
HDR是图像处理非常关键的指标，最近行业里发布了两颗旗舰 SoC 不约而同都是 18bit。通过自研 IP MariLumi 和 MariSilicon X 芯片，得到的图片动态范围与目前旗舰相比是4倍的概念。
第三，实时 RAW 计算：对于经常玩单反相机的朋友来说，RAW格式并不陌生，这是一种未经过压缩的无损原生照片格式，它完整地记录了CMOS或者CCD图像传感器将捕捉到的光信号转化为数字信号的原始数据。
RAW 域是计算影像的黄金点。除了 HDR AI 降噪之外，所有复杂的算法和运算都是放在 RAW 域上做的，是实时的 RAW 域处理。
姜波介绍，手机处理影像过程中，首先是一个RAW信息，之后转成 RGB，再转成 YUV，每一步都有信息损耗。现在 FindX3 Pro 上 AI 降噪的算法是放在 YuV 上做的，已经非常吃算力，最多只能做到 18bit 的 HDR。而马里亚纳 X 这次的做法是把计算完全前置，把 YUV 的简单算法，刷新成针对 RAW 的复杂的 AI 算法，利用 RAW 的线性度、色彩比较好，会有更原始的信息，处理的效果也更好，而这颗芯片是支持 20bit RAW 计算。
第四，RGBW Pro：通过双链路的设计和 2x RAW 计算，实现 8.6dB 信噪比和 1.7 倍解析力提升。从这个例子来看，作为终端厂商自研芯片的最明显收益，就是可以做到从传感器的定制开始到接收处理，再到影像处理链条的优化，让算法在 NPU 上做到性能的最大化和最优化，这也是 OPPO 作为手机终端厂商可以达到的差异化的点。这一点，与此前华为自研麒麟芯片与定制RYYB的底层逻辑基本是一致的。
最后小结
MariSilicon X 的问世对于 OPPO 而言不单是自研芯片的第一步，更承载着一家企业对于未来研发转型的一种态度。
“马里亚纳MariSilicon X是 OPPO未来十年影像的开篇之作，它的问世标志着OPPO在计算影像领域首次实现了全链路垂直整合，将完全服务于OPPO定制化的计算影像需求。随着明年一季度搭载MariSilicon X的全新Find系列旗舰推出，将推动安卓终端第一次实现计算摄影的里程碑式跃迁，这将为整个行业的计算影像提供一个新的标杆，相信未来整个行业都会朝着这个方向发展。”姜波总结道。