OPPO自研芯片大冒险：有钱有人还有耐心

文︱ 王树一

图︱ OPPO、网络

在2021未来 科技 大会（OPPO InnoDay 2021）上，OPPO隆重推出首款自研芯片马里亚纳 X（MariSilicon X）影像专用NPU（神经网络处理器），这是OPPO自研芯片“深海计划”的第一个里程碑。

该芯片采用应用领域专用架构（DSA），对影像处理做出极致优化，内部集成ISP位宽达到20位，高通骁龙一代（ISP位宽为18位）等竞品，实现了目前手机处理影像单元的最高位宽，高位宽ISP带来高动态范围，从现场演示的马里亚纳 X 4K视频处理效果来看，与当前旗舰机型相比，效果有显著提升。

与传统手机影像处理算法在RGB域或YUV域不同，马里亚纳 X将影像处理算法提前至原始数据域（即RAW域），在RAW域处理，能有效避免信息损失，实现无损处理，根据OPPO提供的测试结果，相比传统方法，马里亚纳 X在RAW域处理能带来额外8dB信噪比提升；在图像传感器处理环节，马里亚纳 X支持RGBW Pro模式，实现了对RGB和W通道的分隔处理，最大化每一种像素特性，释放了RGBW矩阵的潜力，在图像传感器尺寸不变的情况下，与传统方法相比，可以提升8.6dB信噪比，解析力也提升1.7倍。

具体到计算能力，采用自研AI计算单元的马里亚纳 X，最高算力达到18TOPS，移动设备对于功耗的要求其实比性能还要严苛，因此OPPO芯片研发团队对该芯片的功耗做了大量优化工作，使其能效比达到11.6 TOPS/W，同样也是业界领先。

OPPO透露，马里亚纳 X采用台积电6纳米工艺，已经完成量产准备工作，将于2022年一季度首发于OPPO新一代Find X系列手机中。

从三年百亿开始

近年来，手机功能创新主导权已经从主芯片公司向整机厂转移，只有具备与大规模终端用户的直接沟通渠道，才能了解市场上真正需要什么，主芯片公司在这方面劣势越加明显，而整机厂自己开发芯片的需求也越强烈，有苹果和华为的成功案例在前，国内手机大厂不乏跃跃欲试者。

但随着手机功能越来越复杂，作为最核心元器件的手机主处理器（SoC）开发难度越来越高。目前旗舰手机处理器均采用当前可用到的最先进工艺，集成晶体管数量超过百亿个，要数千名工程师通力协作两年以上时间才能完成，仅把设计文件提交给晶圆代工厂去制造的流片费用就高达数千万美元，再加上IP购买、工具设备投入、专利授权等费用，从概念提出到正式量产，一款旗舰手机处理器芯片研发成本不低于造车，没有百亿投入最好不要想。

OPPO表示投入的3年500亿并不完全是花在芯片领域，但假设三分之一投入到芯片自研上，至少这个投入量级是对的，旗舰手机芯片研发是碎钞机，三年没有百亿投入，研发出来的产品基本不能用，这样的投入还不如不投入。

在本次发布会上，陈明永表示：“马里亚纳 MariSilicon X只是OPPO自研芯片的一小步，OPPO未来会持续投入资源，用几千人的团队，去脚踏实地做自研芯片。”

OPPO创始人兼首席执行官陈明永

OPPO自研芯片的冒险之旅

在马里亚纳 X发布环节和受访时，OPPO 芯片产品高级总监姜波一度接近哽咽，非常激动。“我们的建团的时间非常短，切入点又很陡峭，坦白说难度非常高，团队每个成员从一开始就承担了极大压力，”姜波说，“我们招的都是经验丰富的人才，如果现做一颗平庸的产品练手整合团队，相对还比较容易。但MariSilicon X，从核心IP到整个芯片前端、后端，包括软件、硬件，全部采用自研方式开发，这是非常大的挑战，理念上又追求极致，2019年我们去定规格设的目标非常高，哪怕到今天最顶级的SOC还做不到（注：指ISP位宽）。”

OPPO 芯片产品高级总监姜波

姜波表示，OPPO芯片工程团队非常辛苦，每天承受着巨大的压力，等到芯片点亮那一刻，自然激动异常。而且自2019年才开始建队，第一颗就采用6纳米工艺，马里亚纳 X却一次流片成功，后续连一道金属层修改（metal fix）都不需要即可量产，这其中研发人员付出的心血与决策者承担的风险可想而知。

姜波举了一个例子，2019年市场上能买到的MIPI（移动影像传输接口）接口IP最高速度只能支持到3.5Gbps，但由于马里亚纳 X指标定的高，需要至少做到4.5Gbps才能适配处理速度，由于没有成熟的商用第三方IP，OPPO团队只能靠自研来实现6纳米工艺下的4.5Gbps MIPI接口。模拟接口模块的性能对于工艺适配要求较多，而仿真通常不能覆盖全部场景，如果以前没有做过6纳米工艺，那么业内通行做法是先采用试车机会（Shuttle，即与多人拼盘购买晶圆厂测试性工程样品流片机会）把设计交给晶圆厂流片来测试设计与工艺的匹配度，测试样片拿回来测试以后，根据测试结果调整设计，设计与工艺匹配有把握以后，再正式流片，即所谓全光罩（full mask）流片。

“由于时间压力，我们把迭代流程完全取消了，这意味着做IP的同事面临非常大的压力。”姜波表示，由于模拟设计工程师超高的能力、经验和责任心，马里亚纳 X中集成的MIPI IP在未做工艺验证的情况下一次性成功，承受了巨大的压力，也体现了强大的能力。

马里亚纳 X首战告捷，确实体现了OPPO芯片军团的战斗力，但正如陈明永所说，这只是OPPO自研芯片的一小步。毕竟，NPU相比手机主处理器还是简化了很多，以海思的实力，也是在迭代数代之后才开始翻身，之前芯片都被视作华为手机的短板。OPPO起点更高，初期投入强度更大，迭代周期可能不需要海思那么长，但如何将这几千人的团队打造成如臂使指、信念统一的真正铁军，将这批芯片人的战斗力真正发挥出来，将是OPPO高管面临的考验。

对待芯片这样基础性技术的研发，一定要有耐心，要做好迭代三五代都可能做不出成功产品的心理准备。好在，从陈明永的话来看，他做好了心理准备。陈明永说：“马里亚纳是世界上最深的海沟，代表着自研芯片之艰难。无论前路多少挑战，我们都将坚持不懈，咬定青山不放松。”

手机创新主导权归于整机厂

前有苹果、华为，后特斯拉、OPPO，整机厂自己开发芯片又成潮流，其实复杂功能的产品定义主导权一直在芯片公司和整机厂商之间摇摆。

在半导体技术刚刚产业化时，独立半导体公司极少，多数是系统厂商（即整机厂）内部设置半导体部门，典型代表如摩托罗拉（后分出飞思卡尔）、飞利浦（后分出恩智浦）和西门子（后分出英飞凌）等，这些公司的半导体部门生成的芯片只供自用，理论上也可以为自家产品提供最优化设计。

但随着半导体产业逐渐成熟，更新迭代技术所需投入不断加大，靠单一公司难以维持相应投入，于是这些系统公司的半导体部门纷纷独立出来，开始向市场上所有潜在客户兜售其产品，这样就需要增加芯片的通用性，代价即成本增加，也难以对单一客户应用做到性能最优化——除非为该客户做定制化开发。但这些代价对当时而言都可以接受，所以在1990年代至2010年代，主流电子产品研发模式为芯片公司定义主要参与与指标，整机厂在芯片公司提供的芯片功能与性能基础上去做二次开发，整机需求通过与芯片公司产品经理沟通来实现。

但随着智能手机出现，情况出现了变化。首先是单一厂商出货量满足了复杂芯片开发的规模要求，从Canalys给出的数据来看，前五大手机厂商2020年出货量均超过一亿部，只有年出货量达到数千万或上亿才能符合用先进工艺开发手机处理器的先决条件——手机芯片产出利润能够覆盖百数十亿计的年研发成本。

再者，以手机为代表的现代智能设备，整机功能拓展方向既广又深，只有一线整机大厂才能积累足够的用户反馈与技术预研，芯片设计公司即便养再多的系统设计人员，也无法建立起类似一线整机大厂那样足够多出货量才能实现的设计反馈机制。这也就是姜波在接受 探索 科技 （techsugar）等媒体采访时，反复强调的系统优势。

“OPPO是终端厂商，更明白用户痛点在哪里，用户场景的价值点在何处，我们会根据应用场景来调整相应的硬件架构，提升能效比，提升有效算力。”姜波说，在手机上堆NPU算力其实不难，只要把面积放大就行，但芯片能效比要做到马里亚纳 X的水平，需要克服非常大的挑战，更离不开整机端同事的密切配合。

马里亚纳 X是OPPO自研芯片的第一步，是非常成功的一步，但确实只是万里长征的第一步，要挑战手机主处理器芯片还有很多难关要翻越。但只要OPPO坚定做好核心技术要有“咬定青山不放松”的恒心，勿忘勿助，给自己团队留出足够长的时间去迭代去成熟，芯片技术加终端能力，无疑将在以后的市场竞争中发挥巨大的威力。

最后，用我在个人社交媒体账号上的一段话作为结尾：

OPPO有望2023年推出自研AP芯片

OPPO有望2023年推出自研AP芯片，有消息称OPPO旗下的IC设计子公司上海哲库已展开应用处理器及手机系统单芯片的研发，预计在2023年推出首颗AP芯片，OPPO有望2023年推出自研AP芯片。

OPPO有望2023年推出自研AP芯片1

2021年12月，中国智能手机品牌大厂OPPO正式对外发布了首颗自研神经网络处理器（NPU）——马里亚纳X（MariSilicon X），由台积电6nm先进工艺打造，专门用于提升影像处理性能。

事实上，马里亚纳X芯片一经亮相，便在业内外赢得很多人的好评。目前，马里亚纳X已被OPPO用于旗下高端手机Find X5和Find X5 Pro。从OPPO踏上自研芯片的道路以来，马里亚纳X无疑是个很好的开篇作。而OPPO真正想要实现的目标，或者说最大的野心，则是希望自己也能够跟苹果、三星、华为一样，具备自主研发高端SoC芯片的实力。

根据中国台媒4月5日报道，来自业界人士消息，继马里亚纳X问世以后，OPPO旗下芯片设计子公司上海哲库已经在研发手机AP（应用处理器）和SoC。预计在2023年，OPPO将可推出首颗自研手机AP，由台积电6nm先进工艺代工。在2024年，OPPO可望再推出首颗整合了自研AP和Modem（调制解调器）的手机SoC，且仍由台积电4nm先进工艺制造。

业界人士分析，虽然OPPO首颗自研4nm工艺SoC可能没法与高通、联发科相比，但可以先行试用于低端手机产品线，而后再逐步提高自研SoC于自家手机产品线的渗透率。

就在3月24日，“手机晶片达人”在新浪微博又一次爆料，OPPO投入了百亿元人民币和数千名芯片设计研发人员，在深圳、上海、北京研发手机处理器、基带芯片，已经超过2年，政府应该给了OPPO不少补助，计划采用台积电6nm、5nm工艺。“手机晶片达人”认为，OPPO首颗自研手机处理器有机会在2023年下半年流片，2024年搭载于自家手机产品上。

现在打开哲库科技官网就可看到，公司对外放出了很多职位以供求职者选择，以及面向大学校招的信息。哲库面向社会招聘（包括内推），职位类别涵盖数字设计、模拟/射频、系统架构、芯片验证、硬件整合、测试开发、软件开发、算法、产品战略、项目管理、业务赋能和IT和其他；

而面向大学校园招聘，则有芯片、算法、软件、测试、产品和IT共六大类职位。简而言之一句话，对于芯片及相关人才，OPPO求贤若渴。

如今，外界可以很确信的是，OPPO是在正儿八经地做芯片——技术门槛极高的SoC芯片。按理说，即使不自研芯片，而是长期依赖高通、联发科供应，OPPO要想在市场上持续保住全球前五大手机厂商之一、中国前四大手机厂商之一的地位，倒也不是什么难事。

然而，在OPPO举办的2021未来科技大会上，CEO陈明永表示，自研芯片是OPPO战略层面的必然选择，必须通过关键技术解决问题，企业没有底层核心技术，就没有未来。“自研芯片注定是坎坷的路，我们会持续投入资源，用几千人团队去脚踏实地做自研芯片，咬定青山不放松。”

小米在2014年开始走上自研芯片的道路。2017年2月，小米正式发布第一颗自研手机SoC芯片澎湃S1。这颗低端芯片由台积电28nm工艺制造，在市场上并未受到热捧。而作为小米第二代手机SoC，澎湃S2（采用台积电16nm制程工艺）至今都是“只闻其名，不见其形”。

据传，到2019年底时，澎湃S2流片一共失败6次，每次损失高达几千万元。不过，在2021年3月，小米发布了第一款自研ISP芯片澎湃C1。澎湃C1是小到不能再小的芯片，也是消费者根本不会去关注的芯片。小米为澎湃C1耗时2年攻关，投入了1.4亿元。2021年12月，小米发布首颗自研电源管理芯片澎湃P1。

这颗芯片历经18个月，四大研发中心通力合作，也是耗资过亿。如果OPPO能如传言的那样在2023年发布首自研先进工艺手机处理器，那将是对小米的大大超越。

2009年，华为第一颗手机芯片采用180nm工艺；2012年，第二颗手机芯片采用40nm工艺；2014年，华为发布第一颗麒麟芯片，采用28nm工艺；此后一直到2018年，华为才发布第一颗7nm工艺麒麟芯片；2020年，华为发布5nm工艺芯片。作为对比，OPPO第一颗NPU芯片，便是由台积电6nm工艺制造；当前在研手机AP以及手机SoC，也都会是委托台积电6nm以下工艺代工。OPPO自研芯片，一开始就选择了7nm以下先进制程工艺，原因之一应该是希望尽可能追上主流大厂的脚步。OPPO能有这样的志气，还是蛮让人佩服的。

2022年1月，OnePlus中国区总裁李杰就向媒体表示，欧加集团在2021年全球手机出货量大约2亿部，其中一加2021年全球出货量1200万，比2020年增长一倍。再结合Omdia公布的数据，OPPO和realme在2021年全球手机出货量即达1.922亿部，市占率14%，位于三星和苹果之后，超过了小米。

其中，OPPO在2021年全球手机出货量1.341亿部，较2020年1.049亿部的出货量增长27.9%；realme在2021年全球出货5810万部手机，较2020年3910万部的出货量增长48.6%。在此不妨做个估计，OPPO及旗下两大子品牌OnePlus+realme在2022年全球手机出货量应该还能再创新高，甚至有可能超越此前华为+荣耀在全球2.4亿部的手机出货量。

根据Cinno research提供的数据显示，在中国本土市场， OPPO+OnePlus+realme的市场份额高达24.5%，也已经占据第一宝座。

每年全球手机出货量超过2亿部，收入达几千亿元，有了如此大的市场份额和如此高的收入规模后，一旦再在芯片设计领域闯出一片天地，相信OPPO在手机市场的地位只会更加稳固。并且，OPPO还可借此打入诸如平板电脑、笔记本电脑、智能电视等更加广阔的市场，进而扩大市占率。

与小米先后发布澎湃S1、澎湃C1、澎湃P1了后似乎就很难有下文相比，OPPO自研芯片恐怕更让人值得期待。

OPPO有望2023年推出自研AP芯片2

芯片研发，俨然成为当下备受行业关注的头等问题，无论是消费者还是手机厂商本身，都对相关问题秉持着高度重视的态度。如今，芯片研发不再是苹果三星华为三家独大的`，像OPPO、荣耀等厂商也都投入了巨大的成本，在历经数次的研发后成功得到了马里亚纳 X、AI ISP等自研芯片，让国产厂商的研发实力更进一步。

而在近日，有消息称OPPO旗下的IC设计子公司上海哲库已展开应用处理器及手机系统单芯片的研发，预计在2023年推出首颗AP芯片，2024年推出首颗手机SoC。

（@IT之家 爆料OPPO将在2023年推出首颗AP芯片）

对于如此猜测，有网友表示怀疑，也有部分人士满怀期待。事实上，OPPO在芯片领域拥有丰厚的技术累积，比如去年未来科技大会发布的马里亚纳 X，无论是前端设计、后端设计，还是IP设计、内存架构、算法、供应链流片等环节，都是由OPPO芯片团队自研完成。而这颗芯片的实际表现也没让我们失望，从首次应用的手机OPPO Find X5 Pro的成像效果来看，其在夜景视频方面有着明显的加成作用，尤其是阴暗过度等细节之处，相比同价位手机要清晰得多。

（OPPO Find X5 Pro成像表现）

不仅如此，马里亚纳 X还通过强力的算法，让OPPO Find X5 Pro成为业界首款支持4K超清夜景拍摄的智能手机，以最高20bit Ultra HDR的画面动态范围与像素级的AI降噪处理，打破了传统手机对夜景画质的限制，也为今后的旗舰手机在夜景表现方面提供参考。

同时，马里亚纳 X强力的算法也作用于第三方软件成像上，使抖音、快手等App的画质更接近原相机，省略了需要反复上传的步骤。

（马里亚纳 X加持下抖音、快手等App的画质更接近原相机）

OPPO能研发出表现如此出色的芯片，离不开这些年在科研领域上的投入。早在2019年的OPPO未来科技大会，就宣布OPPO已正式步入研发深水区，并确立手机仍将是5G时代的第一入口和控制中心。

而在此后召开的未来科技大会上，卷轴屏OPPO X 2021、折叠屏OPPO Find N等产品的发布，都以不同于常规手机的形态为消费者带来惊艳的 *** 作体验。值得一提的是，有博主爆料称OPPO或将开始商用卷轴屏，其他厂商也在筹备当中，或将于明年正式发布。

同时，OPPO还致力于不同领域的专利研发。截至2022年3月31日，OPPO全球专利申请量超过77000件，全球授权数量超过38000件。其中，发明专利申请数量超过69000件，在所有专利申请中占比90%。在如此丰厚的专利储备下，人们对OPPO第二枚芯片的表现也期待起来。

总的来说，在丰厚的专利储备与强大研发实力之下，OPPO发布的首颗自研芯片马里亚纳 X、卷轴屏OPPO X 2021、折叠屏OPPO Find N等产品皆让消费者感到耳目一新，也或多或少的改变了业界格局。

而爆料信息所指出的首颗AP芯片、首颗手机SoC也都在这些基础上进行研发，并井然有序的稳步推进中。这不免让我们期待，OPPO在芯片研发方面还有何种见解与造诣，在未来又将给我们带来何种惊喜。

OPPO有望2023年推出自研AP芯片3

近日，据半导体行业相关爆料，OPPO在去年推出首款自主研发的影像专用NPU芯片后，最近又有新动作，旗下IC设计子公司上海哲库，目前在着手研发AP应用处理器以及手机SoC芯片。预计在2023年会推出首款6nm工艺的AP芯片，2024年技术成熟后再推出整合AP和Modem的手机SoC芯片，并采用台积电4nm制程工艺。

（OPPO自主研发芯片）

说到手机SoC，即类似于麒麟9000、骁龙8 Gen 1这类处理器，相信大家都已经很了解。而对于AP芯片，可能在网上看到的频率不算太高，但其实它同样属于手机最核心的芯片之一。AP芯片全名为“应用处理器”，主要是用来运行 *** 作系统和应用软件，如Android、常用的APP这些功能。它与基带、射频芯片共同组成手机三大核心组件，同样需要深厚的技术积累，才能设计出来。

（骁龙8 Gen 1处理器）

此前，在去年12月14日的未来科技大会上，OPPO已经正式推出首款自研影像专用NPU芯片——马里亚纳MariSilicon X，据了解该芯片的整套设计方案和技术，都是由OPPO芯片设计团队自研完成，而其中整个团队又包括了设计、数字验证以及后端集成等多个部门组成，可见OPPO对于造芯这件事是认真的。

在NPU芯片成功量产的基础上，如果要做AP芯片，相信OPPO也是有自研实力的。

（马里亚纳X 影像芯片）

OPPO的马里亚纳X芯片还是有点东西的，它是全球首个移动端6nm影像专用NPU，AI算力高达每秒18万亿次，比苹果A15的AI算力还要高，影像上支持4K超清HDR夜景输出。平心而论，这种影像专用NPU芯片虽然看似没有SoC那么“高大上”，但不可否认的是，它已经给新机带来了更出色的拍照体验。

好比如首发搭载马里亚纳X的新机OPPO Find X5 Pro，它的综合影像实力就得到了大幅度提升。Find X5 Pro采用5000万像素双主摄，配合1300万像素长焦镜头组成的三摄系统，加上哈苏影像和13通道色温传感器，让色彩把控更为精准，照片的噪点更低，可以让用户随手拍就能出大片。

（OPPO Find X5 Pro）

通过下面的实拍样张，也能看出Find X5 Pro的成片率是非常高的。各种场景下表现都不错，4K夜景HDR视频录制，光线压制到位，画面观感真实自然，细节也有很好的保留。无论是白天还是夜晚拍照，照片都相当纯净，色彩表现很自然。可见，自研影像芯片对于拍照体验有很大帮助。

（拍照样张）

所以说，手机厂商自研这类影像芯片或者AP芯片，还是十分有必要的。结合回行业人士的分析，OPPO预计在两年后推出4纳米手机SoC芯片，虽说效能设计上可能还没发跟高通、联发科相比，但会先在低阶手机产品线中试用，再逐步提高自有SoC芯片渗透。这起码已经踏出了第一步，不得不说OPPO在芯片研发这一块做出的努力是值得肯定的，更多国产自研芯片，值得拭目以待。

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