小米自研ISP芯片開(kāi)場(chǎng)，手機(jī)SoC接力

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃晶晶）2021年3月，小米發(fā)布澎湃C1 ISP芯片，搭載于小米折疊屏MIX Fold。

2021年9月，vivo發(fā)布V1 ISP 芯片，搭載于vivo X70系列手機(jī)。

OPPO自研的ISP芯片也正在路上。據(jù)悉，將于2022年搭載在OPPO最新一代手機(jī)上亮相。那么，手機(jī)廠(chǎng)商為什么都選擇自研ISP芯片？ISP之后他們還會(huì)自研什么芯片呢？

為什么自研ISP芯片

小米、OV為了自研芯片高薪挖人的消息早就傳遍了行業(yè)。有的應(yīng)屆畢業(yè)生已經(jīng)開(kāi)到40萬(wàn)元年薪。芯片是復(fù)雜、且高技術(shù)含量的研發(fā)。小米手機(jī)部ISP架構(gòu)師左坤隆博士曾表示，他帶領(lǐng)上百人研發(fā)團(tuán)隊(duì)，從2019年開(kāi)始著手設(shè)計(jì)，各種試驗(yàn)重復(fù)了上千次。并最終實(shí)現(xiàn)了C1的量產(chǎn)。在最近vivo ISP芯片發(fā)布會(huì)上，vivo介紹說(shuō)300人研發(fā)團(tuán)隊(duì)、花費(fèi)24個(gè)月才終于推出這顆V1芯片。

為什么手機(jī)廠(chǎng)商都開(kāi)始自研影像芯片呢？安謀科技高級(jí)產(chǎn)品經(jīng)理柴衛(wèi)華在接受電子發(fā)燒友網(wǎng)采訪(fǎng)時(shí)表示，旗艦智能手機(jī)的SoC處理器已經(jīng)趨于同質(zhì)化，通用手機(jī)SoC成為了手機(jī)巨頭們提升競(jìng)爭(zhēng)力的瓶頸。為了打破這種同質(zhì)化，讓自家產(chǎn)品形成差異化，同時(shí)手機(jī)廠(chǎng)商對(duì)于畫(huà)質(zhì)有著極致追求，于是各家手機(jī)廠(chǎng)商都開(kāi)始研發(fā)ISP芯片。

小米和vivo的ISP芯片有什么不同？

圖像信號(hào)處理器技術(shù)的主要作用是對(duì)前端圖像傳感器輸出的信號(hào)做后期處理，主要功能有線(xiàn)性糾正、噪聲去除、壞點(diǎn)去除、內(nèi)插、白平衡、自動(dòng)曝光控制等。ISP 技術(shù)在很大程度上決定了攝像機(jī)的成像質(zhì)量，依賴(lài)于 ISP 才能在不同的光學(xué)條件下都能較好地還原現(xiàn)場(chǎng)細(xì)節(jié)。

澎湃C1是小米首款專(zhuān)業(yè)影像芯片，主要功能是3A提升，即“AF”更快且更精準(zhǔn)度的對(duì)焦性能，大幅提升暗光、小物體及平坦區(qū)域的對(duì)焦能力；“AWB”更精準(zhǔn)的AWB白平衡算法，復(fù)雜混合環(huán)境光源精準(zhǔn)還原；“AE”更準(zhǔn)確的曝光策略，更好的夜景及高動(dòng)態(tài)場(chǎng)景表現(xiàn)。

vivo VI是服務(wù)高速計(jì)算成像的專(zhuān)業(yè)影像芯片，是一顆全定制的特殊規(guī)格集成電路芯片。位于主芯片和顯示面板之間，可以搭配不同主芯片和顯示屏，與主芯片ISP之間采用高速雙向互聯(lián)，以極低延時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。起到擴(kuò)充ISP高速成像算力，釋放主芯片ISP負(fù)載的作用，同時(shí)服務(wù)用戶(hù)在預(yù)覽和錄像的需求。

V1作為專(zhuān)業(yè)定制芯片在處理特定功能時(shí)具有三大特性，高性能、低延時(shí)、低功耗。比如夜景視頻的拍攝，通過(guò)V1進(jìn)行降噪和插幀，可以用計(jì)算量大的算法模塊，即MEMC技術(shù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，在V1協(xié)助下主芯片在低光錄像時(shí)以低功耗運(yùn)行全高清60幀的MEMC去噪和插幀，提升了夜景影像效果。并且配合主芯片的降噪功能，進(jìn)行二次提亮二次降噪。

由此可以得到主芯片ISP與定制ISP V1的1+1大于2的效果。由于將軟件算法轉(zhuǎn)移至V1專(zhuān)用硬件電路中，在高速處理同等成像計(jì)算算法時(shí)，V1專(zhuān)用硬件電路的功耗降低50%。

可以看到，小米澎湃C1側(cè)重對(duì)焦、白平衡、曝光等方面的優(yōu)化，V1主要是智能降噪、智能插幀，V1芯片在X70 Pro上發(fā)揮三大落地價(jià)值，包括夜景、視頻、游戲MEMC幀率增強(qiáng)。

小米、OPPO ISP IP供應(yīng)商曝光，ISP IP賦能還將深化

ISP的產(chǎn)業(yè)鏈既有IP供應(yīng)商包括芯原、安謀科技、翱捷科技，也有ISP芯片廠(chǎng)商華晶科、興芯微等。最近翱捷科技就表示公司的ISP IP已經(jīng)與OPPO、小米達(dá)成授權(quán)合作。據(jù)供應(yīng)鏈消息，vivo也采用了第三方IP。

翱捷科技的ISP單元采用新型多pipeline架構(gòu)，具有低功耗、低帶寬、高并行計(jì)算能力、高度靈活性的優(yōu)勢(shì)。ISP單元同時(shí)集成了高動(dòng)態(tài)圖像視頻處理能力、二維和三維圖像去噪和增強(qiáng)能力和鏡頭畸變矯正等能力，使得公司ISP單元圖像分辨率、顏色還原能力、圖像動(dòng)態(tài)范圍處于業(yè)界領(lǐng)先水平。

翱捷科技表示，目前已與國(guó)內(nèi)知名手機(jī)廠(chǎng)商O(píng)PPO、小米就ISP授權(quán)達(dá)成合作。通過(guò)IP授權(quán)業(yè)務(wù)，公司實(shí)現(xiàn)了自研IP的成果轉(zhuǎn)化。同時(shí)與知名手機(jī)廠(chǎng)商建立了互信基礎(chǔ)，為雙方未來(lái)在智能手機(jī)基帶芯片方面合作創(chuàng)造了良好條件。據(jù)悉，高性能ISP設(shè)計(jì)技術(shù)的IP授權(quán)業(yè)務(wù)方面，2020年1-9月?tīng)I(yíng)收達(dá)到5131萬(wàn)元。

芯原目前擁有用于集成電路設(shè)計(jì)的GPU IP、 NPU IP、 VPU IP、 DSP IP、 ISP IP五類(lèi)處理器IP。根據(jù) IPnest 報(bào)告，芯原 GPU IP（含 ISP）市場(chǎng)占有率排名全球前三，2019 年全球市場(chǎng)占有率約為 11.8%。

芯原 Vivante圖像信號(hào)處理器 IP（ISP IP）技術(shù)支持圖像傳感器的多曝光高動(dòng)態(tài)范圍合成、原始圖像高級(jí)三維降噪、局部色調(diào)映射、非局部均值降噪、多攝像頭支持和多核內(nèi)存共享等，并具備高性能低功耗鏡頭畸變矯正功能。

不過(guò)，芯原相關(guān)負(fù)責(zé)人對(duì)筆者表示，芯原主要用戶(hù)包括安防監(jiān)控、汽車(chē)輔助駕駛、智慧家庭以及AIoT等含攝像頭的產(chǎn)品。至于有些在進(jìn)行的客戶(hù)則不方便透露。

去年12月，安謀科技發(fā)布了“玲瓏”i3/i5 ISP處理器。它在降噪、清晰度和寬動(dòng)態(tài)等指標(biāo)上達(dá)到業(yè)界領(lǐng)先水平，具有高畫(huà)質(zhì)、低延時(shí)、可配置能力強(qiáng)、擴(kuò)展兼容性高等特點(diǎn)，可廣泛適用于安防監(jiān)控、AIoT 及智能汽車(chē)等領(lǐng)域的視頻、圖像處理工作，能夠滿(mǎn)足不同場(chǎng)景的多樣化數(shù)據(jù)處理需求。柴衛(wèi)華對(duì)筆者表示，目前玲瓏ISP已經(jīng)有多家面向不同應(yīng)用場(chǎng)景的客戶(hù)芯片導(dǎo)入。

下一步會(huì)是什么芯片？手機(jī)SoC、下一代ISP……

此前，小米的左坤隆博士在接受央視采訪(fǎng)時(shí)已經(jīng)明確提到了小米自研芯片的后續(xù)規(guī)劃。他說(shuō)：“ISP只是起點(diǎn)，小米還是要回到手機(jī)心臟器件SoC的研發(fā)中?！監(jiān)PPO、vivo關(guān)于手機(jī)SoC也總有著不少令外界關(guān)注的潛在動(dòng)作。

手機(jī)廠(chǎng)商研發(fā)手機(jī)SoC已經(jīng)不是新鮮事，例如華為、蘋(píng)果、三星他們都有自己的芯片。如今，隨著華為的淡出，小米、OV等都希望在智能手機(jī)上沖擊更高的市占，小米更是打出了要三年成為全球第一的目標(biāo)。那么，對(duì)手機(jī)SoC的追求和突破，會(huì)是這些廠(chǎng)商致勝未來(lái)的重要因素。

除了手機(jī)SoC之外，柴衛(wèi)華認(rèn)為手機(jī)廠(chǎng)商仍將持續(xù)優(yōu)化手機(jī)影像的效果和體驗(yàn)，但從目前來(lái)看，他們借助ISP進(jìn)行了局部?jī)?yōu)化，還有許多可優(yōu)化的空間。因此，在首批推出ISP芯片之后，預(yù)計(jì)應(yīng)該還會(huì)有進(jìn)一步的ISP芯片研發(fā)計(jì)劃。

如果看蘋(píng)果的自研之路，手機(jī)處理器、電源芯片、GPU等無(wú)所不有，小米、OPPO、vivo等的自研芯片之路必將會(huì)予以借鑒。

如今，手機(jī)廠(chǎng)商已經(jīng)在天時(shí)（沖擊市占）、地利（國(guó)產(chǎn)化）、人和（吸納人才）盤(pán)踞大量?jī)?yōu)勢(shì)，ISP才只是開(kāi)始。

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