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隨著通信、芯片、AI等各類技術(shù)的快速發(fā)展，近年來我們在影音娛樂體驗方面的一個突出感受，就是內(nèi)容質(zhì)量越來越高。 視頻越來越清晰，邁向4K甚至8K時代，而曾經(jīng)只在專業(yè)音樂愛好者之間流行的無損音頻體驗也開始逐漸大眾化，被更多普通消費者所接觸到。 但問題也隨之而來：越來越高的內(nèi)容質(zhì)量，也反向?qū)夹g(shù)、設備提出了更高的要求。 即便是今天，我們在通勤的路上，想通過一副TWS藍牙無線耳機聆聽一首192kHz/24bit的無損音質(zhì)歌曲，都是幾乎不可能實現(xiàn)的。 我們需要找到一副有線耳機，甚至還需要外接編解碼設備，才能最終實現(xiàn)高品質(zhì)音樂的收聽，體驗遠不夠便捷。 這種設備與設備之間高質(zhì)量內(nèi)容的傳輸痛點，本質(zhì)上還是底層技術(shù)存在瓶頸，沒有實現(xiàn)打通。 說起設備協(xié)同互聯(lián)的流暢體驗，大家總會想到蘋果，其實蘋果正是因為實現(xiàn)了芯片、系統(tǒng)層面的全部自研，才最終讓設備之間的流暢協(xié)同成為了現(xiàn)實。 包括OPPO、vivo、小米在內(nèi)的國內(nèi)手機廠商們近年來也在積極探索相似的路子，重視自研軟硬件技術(shù)的打通，甚至一度掀起了自研芯片的熱潮。 但最終潮水褪去，能夠?qū)崿F(xiàn)自研芯片大規(guī)模量產(chǎn)落地、取得良好反饋，并實現(xiàn)產(chǎn)品迭代的廠商，卻不多。 就在今天的OPPO未來科技大會上，OPPO秀出了自家的第二顆自研芯片，一顆藍牙音頻SoC芯片馬里亞納 Y。
要知道，距離上次OPPO的首顆自研影像NPU馬里亞納 X發(fā)布，才過去了一年，OPPO在自研芯片這條賽道上的步速，顯然已經(jīng)超過了絕大部分同類企業(yè)。 不要小看這顆藍牙音頻SoC，實際上，馬里亞納 Y第一次讓無損藍牙音頻體驗成為了可能，不論是12Mbps的藍牙傳輸速率、590 GOPS算力的NPU，還是領先行業(yè)2代的N6RF制程工藝，這顆小小的芯片都將藍牙音頻體驗第一次推到了“無損時代”。
在OPPO的第二顆自研芯片發(fā)布之際，芯東西有幸與OPPO芯片研發(fā)團隊相關(guān)負責人進行了一次兩個多小時的深度交流，嘗試挖掘馬里亞納 Y背后所攻克的關(guān)鍵技術(shù)難題，并探討了OPPO對自研芯片的深入思考、底層邏輯以及長期戰(zhàn)略。 ? 01. 從馬里亞納 X到Y(jié) OPPO自研芯片扎入深水區(qū)
說到手機廠商自研芯片，很多人的第一反映或者疑問就是：到底靠不靠譜？ 很多廠商都在做自研芯片，這些芯片是面子工程、秀技術(shù)嗎？還是真正“要一個猛子扎下去，做上個十年八年”的大事？ 不論業(yè)內(nèi)有怎樣的討論，至少從OPPO的自研影像NPU馬里亞納 X到今天的自研藍牙音頻SoC馬里亞納 Y，我們能夠看到OPPO芯片發(fā)展的清晰軌跡。 根據(jù)官方數(shù)據(jù)，從去年發(fā)布至今，OPPO馬里亞納 X的出貨量已經(jīng)達到了千萬級，在Find X5、Reno8、Reno9系列這些主力熱銷產(chǎn)品中都已經(jīng)大規(guī)模商用，后續(xù)還會有更多手機搭載這顆芯片。
據(jù)了解，目前業(yè)內(nèi)對于這顆芯片的反饋都比較積極，也積累了良好的用戶口碑，即使在一年之后，其技術(shù)特性在行業(yè)中依然能夠處于領先位置。 從馬里亞納 X中，我們不難看出，OPPO的自研芯片絕不是面子工程，而是真正的做到了“從用戶中來，到用戶中去”的良性循環(huán)，并不斷迭代向前。 實際上，身為“系統(tǒng)廠”的OPPO來做自研芯片，優(yōu)勢就在于此：OPPO對于用戶場景的理解會優(yōu)于傳統(tǒng)芯片設計廠商，對于芯片性能的取舍，可以更好地把握優(yōu)先級。而在芯片完成后，團隊則可以根據(jù)用戶反饋來對其進行迭代升級。 OPPO芯片產(chǎn)品高級總監(jiān)姜波告訴芯東西，馬里亞納 X雖然是一顆協(xié)處理器，但總線架構(gòu)到完整系統(tǒng)的設計、芯片的實現(xiàn)、前端后端整個的設計，OPPO積累了大量的技術(shù)和經(jīng)驗。更為關(guān)鍵的是，馬里亞納 X加速了OPPO內(nèi)部垂直整合的體系化和進程。 馬里亞納 X之后，OPPO決定在自研芯片的深水區(qū)再進一步，推出了旗艦藍牙音頻SoC芯片馬里亞納 Y。 實際上，選擇發(fā)力藍牙音頻領域的原因也很簡單，就是因為該領域的用戶痛點十分明顯，而OPPO自研芯片的核心目的，正是改善用戶體驗。 當下中國移動音樂用戶已經(jīng)超過了7億人，這樣龐大的內(nèi)容消費量級，也催生了對高質(zhì)量音頻體驗的需求，無損音頻、計算音頻的已經(jīng)逐漸走入大眾視野，而隨著AI技術(shù)、環(huán)境感知、自然語義處理等技術(shù)融入計算音頻領域，更具個性化的聲音體驗也呼之欲出。 但現(xiàn)在的藍牙音頻芯片，實際上很難滿足這一系列新增的需求，此時，就需要有人突破行業(yè)的天花板，將產(chǎn)業(yè)的發(fā)展更快地帶向下個時代，從而解決這些突出的痛點。這一次，這個人正是OPPO。 ? 02. 做一顆藍牙音頻SoC芯片有多難？ 突破行業(yè)天花板，解決四大“從0到1”難題
雖然馬里亞納 Y看起來只是一顆藍牙音頻芯片，但實際上，它與傳統(tǒng)藍牙芯片完全不同。 馬里亞納 Y是一顆獨立的SoC，就如同手機SoC芯片一樣，它可以獨立驅(qū)動一臺音頻設備，比如一副TWS耳機或一臺智能音箱。 深度到馬里亞納 Y的架構(gòu)中，我們能看到，它包含諸多模塊，從藍牙、高性能DSP、超高算力NPU再到射頻模塊，可以說是“麻雀雖小五臟俱全”，這也證明了，OPPO已經(jīng)具備了SoC芯片解決方案的設計能力。
正如前文所說，OPPO做自研芯片就是瞄著用戶痛點去的，那么馬里亞納 Y核心到底要解決什么問題，這其中的難點又在哪里呢？ 在深入挖掘馬里亞納 Y的技術(shù)特性時，有四大方面升級給我留下了比較深刻的印象，這四方面的技術(shù)升級從某種程度上來說也是助推OPPO突破藍牙音頻體驗瓶頸的關(guān)鍵利器。
1、解決192kHz/24bit無損音頻的無線化難題
提到無線傳輸，目前應用最廣泛的連接技術(shù)非藍牙莫屬，過去五年里，藍牙設備出貨量已經(jīng)達到了203億臺，但藍牙的優(yōu)勢在于低功耗和靈活性，其峰值數(shù)據(jù)傳輸速率直到最新的藍牙5.3標準，也僅有3Mbps，而實際應用中的速率僅有一半左右，大約為1.5Mbps。 我們反復提及的“192kHz/24bit”，是一組形容音頻規(guī)格的數(shù)據(jù)，我們可以簡單理解為，192kHz/24bit代表了目前最高規(guī)格的無損音頻，而傳輸這種質(zhì)量的音頻，所需要的傳輸速率至少為9Mbps。 也就是說，藍牙的峰值速率，與高質(zhì)量無損音頻的傳輸需求之間，存在較大鴻溝。 為此OPPO自研了最高速率12Mbps的藍牙傳輸技術(shù)，第一次實現(xiàn)了高質(zhì)量無損音頻的“傳輸自由”。
值得一提的是，在4倍于標準藍牙速率、1.5倍于2022年旗艦手機SoC芯片藍牙速率的基礎上，OPPO還自研了高性能的編解碼技術(shù)URLC，而這項技術(shù)是專門為12Mbps超高速藍牙定制的。 簡單理解，URLC技術(shù)可以將音頻壓縮到更小的體積，從而提升無損音頻的傳輸效率。此前如FLAC、ALAC這些傳統(tǒng)藍牙編解碼技術(shù)只能做到70%左右的壓縮率，而OPPO的URLC定制音頻編解碼技術(shù)則可以將無損壓縮率提升至50%。 此外，URLC編解碼還支持80Kbps-10Mbps的動態(tài)碼率，這就意味著，即使在比較復雜的使用場景中，馬里亞納 X也可以精細地調(diào)節(jié)傳輸碼率，從而確保音頻傳輸?shù)牧鲿承裕从吃谟脩趔w驗上，就是惱人的斷連、卡頓會更少。
2、突破數(shù)據(jù)傳輸瓶頸之上，解決個性化音頻需求難題
如今AI已經(jīng)深度融入了手機的各個方面，從性能、視頻、拍照、游戲到通信，比如馬里亞納 X通過AI計算實現(xiàn)了4K視頻拍攝的實時降噪，通過AI計算讓手機憑借一顆攝像頭也能實現(xiàn)接近雙攝光學虛化效果的視頻拍攝體驗。 但在音頻領域，AI的融入顯然稍慢了一些。 雖然當下大火的空間音頻功能、主動降噪功能以及人耳自適應動態(tài)音頻調(diào)整等功能，都涉及到“計算音頻”，但目前音頻的絕大部分計算處理都是通過DSP（數(shù)字信號處理器）來完成的，包括音樂的播放、編解碼。 比如空間音頻功能，就是通過DSP來實現(xiàn)3D空間的渲染，再結(jié)合傳感器的頭部位置數(shù)據(jù)，實現(xiàn)頭轉(zhuǎn)跟隨的效果。 在這樣的行業(yè)大背景下，OPPO成為了第一個吃螃蟹的人，他們在馬里亞納 Y中集成了一個高性能的NPU單元，第一次讓AI與計算音頻實現(xiàn)了深度融合。
這個NPU單元的算力最高能夠達到590 GOPS，同時馬里亞納 Y中的DSP算力也做到了25 GOPS，相比之下，目前全球銷量最高的耳機芯片的算力僅為9 GOPS左右。 眾所周知，NPU相比于傳統(tǒng)DSP單元，運行AI算法時更加高效，可以說是事半功倍，而這個獨立NPU的加入，也讓音頻計算可以不依賴手機SoC，實時地在設備內(nèi)運行，降低了數(shù)據(jù)在耳機與手機之間傳輸所帶來的延遲。 姜波在交流中特別提到，針對音頻的NPU架構(gòu)設計，與針對視頻的NPU架構(gòu)設計是完全不同的，因此團隊在自研芯片IP架構(gòu)方面也做了很多工作。 依托NPU過硬的算力基礎，馬里亞納 Y第一次實現(xiàn)了音頻在端側(cè)的聲音分離。 簡單來說，我們可以將音頻中的不同音軌進行“自定義”修改，比如我們喜歡聽人聲，就可以將歌手的聲音拉近，這樣聽起來的效果，就像他們在我們耳邊歌唱一樣。 此外，得益于聲音分離技術(shù)，我們能夠通過音軌分離、重新定位渲染空間等功能，將一些復有年代感的懷舊的作品實時轉(zhuǎn)化成立體聲、環(huán)繞聲或者全景聲的音頻內(nèi)容，這樣的便捷體驗在過去是完全無法想象的。
3、緊跟先進工藝，突破傳統(tǒng)藍牙音頻芯片能效比天花板
提到芯片設計，一個避不開的話題就是工藝制程的選擇，而此次馬里亞納 Y所采用的臺積電最新N6RF射頻工藝，正是其核心優(yōu)勢之一。
提到芯片制程工藝，我們通常會想到7nm、5nm、4nm，甚至是3nm，實際上，相比于智能手機SoC芯片所使用的工藝，射頻芯片的制程工藝發(fā)展相對平緩，直至2021年，射頻工藝首次演進至N6節(jié)點。 要知道，目前全球范圍內(nèi)，用上臺積電N6RF先進制程工藝的只有蘋果的H2芯片、蘋果S8芯片中的GPS模塊和此次OPPO發(fā)布的馬里亞納 Y。 據(jù)姜波介紹，臺積電去年6月才宣布推出這一工藝，而今年OPPO就已經(jīng)將其用在了自研芯片里并成功商用落地。在這背后，OPPO早在臺積電對外發(fā)布該工藝前一年就開始雙方的合作對接了。 在這個過程中，OPPO的芯片研發(fā)團隊需要測試工藝的特性，更好地掌握這一工藝，這需要有過硬的中后端能力，這方面OPPO的團隊是很有經(jīng)驗的。 能夠第一時間掌握行業(yè)中最先進的工藝，并應用于芯片之中，這既是馬里亞納 Y出色能效比表現(xiàn)的基礎，也是OPPO研發(fā)團隊實力，以及與臺積電緊密合作關(guān)系的體現(xiàn)。
4、翻過射頻芯片設計這座“大山”
最后，OPPO在射頻芯片領域的突破也值得關(guān)注，正如行業(yè)中共識的那樣，射頻芯片一直被認為是芯片設計中的一座大山，也是最具挑戰(zhàn)性的一個領域。 姜波形象地說道，“做射頻的就像是老師傅和手藝人一樣，要是靠經(jīng)驗摸索去設計，如果沒有這樣的積累和積淀是很難做得非常好的。” 在射頻芯片設計中，各種指標的均衡沒有定論，很多指標的性能要求都需要挑戰(zhàn)工藝極限，或者設計創(chuàng)新性的電路結(jié)構(gòu)，這非?？简炑邪l(fā)設計人員的經(jīng)驗積累。 另一方面，還有工藝和封裝的客觀限制因素增加難度，比如RF CMOS技術(shù)中，噪聲系數(shù)和線性度存在天然短板，設計人員只能通過電路結(jié)構(gòu)和無法定量分析的隔離措施來緩解問題。 OPPO這次使用的是臺積電最新的射頻工藝，客觀上來說也是“摸著石頭過河”，因此每一步都必須走得非常小心謹慎。 總體來看，馬里亞納 Y在藍牙音頻芯片的不少關(guān)鍵技術(shù)上都有開創(chuàng)性的探索和突破，在藍牙傳輸、AI計算音頻、射頻等領域?qū)崿F(xiàn)了“從0到1”的技術(shù)創(chuàng)新。 在這些技術(shù)特性的加持下，馬里亞納 Y真正解決了當下藍牙音頻領域的用戶痛點，讓無線化享受高質(zhì)量無損音頻內(nèi)容成為了可能，而只有這種端與端之間底層的技術(shù)打通，才能實現(xiàn)更高質(zhì)量的用戶體驗。
03. 一次邊界的突破 為萬物互融生態(tài)奠定底層能力
從馬里亞納 Y這些核心特性和技術(shù)突破中我們可以想象，做這樣一款在行業(yè)中從0到1的芯片，其難度之高。OPPO是真的在自研芯片的深水區(qū)中堅定地扎了下去，并越潛越深。 通過與OPPO芯片研發(fā)團隊的深度交流，我們進一步了解到了OPPO為什么要做這顆馬里亞納 Y，以及這背后的更深層次意義。 姜波坦言，從商業(yè)角度來看，采用三方芯片的確更加節(jié)約成本，但是馬里亞納 Y這顆芯片背后所代表的自研能力，才是真正無法通過三方芯片獲取的。 去年，OPPO的馬里亞納 X主要聚焦影像方面的體驗升級，而此次的馬里亞納 Y則聚焦于音頻體驗的改善。從影像到音頻，是技術(shù)能力邊界的進一步拓展和變化，是對新領域技術(shù)的一次探索。 馬里亞納 Y作為OPPO首個SoC芯片解決方案，標志著OPPO首次進入了連接芯片設計的領域，具備了藍牙連接的軟硬件全套能力，這也意味著OPPO首次具備了“計算+連接”能力的藍牙SoC平臺設計能力。 其次，當我們將目光放得更遠時會發(fā)現(xiàn)，面向未來的“萬物互融”時代，這樣的自研芯片能力還有更廣闊的想象空間，可以成為技術(shù)基座般的存在。 實際上，OPPO這種端對端的連接技術(shù)，是硬件能力里面非常重要的基礎性技術(shù)，在OPPO強調(diào)“萬物互融”的大方向下，未來他們必定還會在短距通信、端到端體驗方面做更多探索和改進，這種“基礎能力”是OPPO必須要掌握的。 未來，各類智能設備的協(xié)同、交互，各類智能化體驗的打通，已經(jīng)是必然大趨勢，今天幾乎所有智能手機廠商都已經(jīng)轉(zhuǎn)型為“智能軟硬件生態(tài)”廠商，而在這其中，OPPO顯然在軟硬件自研技術(shù)方面走在了前列。 隨著此次大會上OPPO安第斯智能云的發(fā)布，OPPO硬件（馬里亞納自研芯片）、軟件（潘塔納爾跨端系統(tǒng)）和服務（安第斯智能云）的布局已經(jīng)正式完成。而“芯云一體、多端融合”也必然會成為OPPO這家科技巨頭面對未來競爭時核心優(yōu)勢。 此時自研芯片版圖的拓展、在更多智能硬件領域的落地，其重要性可想而知，這種底層能力的不斷鞏固、擴展、垂直整合，為萬物互融的實現(xiàn)奠定了基礎。
04. 三年攻堅秀出雙芯，死磕自研 用長期主義啃芯片硬骨頭
不論是馬里亞納 X還是馬里亞納 Y，兩款自研芯片從規(guī)格特性、技術(shù)前瞻性亦或是制程制程方面，都走在了行業(yè)前列，甚至填補了不少所在領域的空白，這背后，我們能清楚地看到OPPO希望長期布局自研芯片的決心。 從2019年11月開始，OPPO自研芯片團隊正式成立并立項，一年后的12月14日，第一款自研芯片馬里亞納X殺入了影像賽道，而今天，立項三年，OPPO已經(jīng)交出了第二款自研芯片產(chǎn)品。 其實除了影像、藍牙音頻，OPPO還在多年前就實現(xiàn)了快充全鏈路芯片自主定義、自主研發(fā)設計，這也是OPPO在手機快充技術(shù)上一直能夠保持領先的根本原因之一。 據(jù)了解，目前OPPO的芯片研發(fā)團隊規(guī)模已經(jīng)發(fā)展到了2000人以上，根據(jù)業(yè)內(nèi)信息，OPPO此前招集了芯片設計領域的諸多“精兵強將”，在人才的挖掘上不遺余力。 正如OPPO所說，他們是在用“十年磨一劍”的心態(tài)去做芯片。 今天，OPPO未來科技大會已經(jīng)走過三屆，在2019年的第一屆大會上，OPPO創(chuàng)始人兼CEO陳明永提出了“萬物互融”的概念，并宣布OPPO未來三年將投入500億元來布局“萬物互融”生態(tài)的研發(fā)。 從那時起，OPPO自研芯片就已經(jīng)成為自研技術(shù)日程表上的重要一環(huán)。 在2020年的未來科技大會上，OPPO提出了“3+N+X”的 戰(zhàn)略，其中3代表的三大基礎技術(shù)，分別是硬件、軟件和服務基礎技術(shù)，正對應了今天我們看到的馬里亞納自研芯片、潘塔納爾跨終端系統(tǒng)和安第斯智能云。 當然，在做自研芯片這條路上，OPPO必然還會遇到更多挑戰(zhàn)，在馬里亞納 X影像NPU、馬里亞納 Y藍牙音頻SoC之后，還會有更多技術(shù)空白需要OPPO去填補。 業(yè)內(nèi)曾經(jīng)有這樣一種說法，做自研芯片是“九死一生”，但在與OPPO芯片研發(fā)團隊的交流中，我能明顯感受到，OPPO的心態(tài)是非常積極的。 在OPPO看來，做自研芯片，他們會始終保持一顆“平常心”，因為他們知道這必定會是一場“持久戰(zhàn)”，做自研芯片既不會輕而易舉，但也不會無路可走。 “給用戶提供價值”既是OPPO做自研芯片的起點，無疑也會成為他們做自研芯片的最佳終點。 ?
05. 從影像NPU到藍牙音頻SoC OPPO自研芯片駛上快車道
從馬里亞納 X到今天的馬里亞納 Y，OPPO自研芯片的技術(shù)實力進一步提升，在諸多領域?qū)崿F(xiàn)了關(guān)鍵技術(shù)突破，OPPO自研芯片的技術(shù)邊界得到拓展，也為未來的互融生態(tài)打下了良好的基礎。 當下，OPPO的核心技術(shù)布局基本完成，軟硬一體、多端融合的態(tài)勢其實也對廠商自身的硬核技術(shù)能力提出了更高的要求。 自研芯片對于手機廠商的重要性愈發(fā)凸顯，尤其是專用自研芯片，在特定領域性能、功耗方面的優(yōu)勢是傳統(tǒng)通用芯片無法相比的，未來智能設備的連接不斷強化，自研芯片能力無疑會扮演越來越重要的角色，甚至左右戰(zhàn)局、市場格局。 未來，無論AI廠商、手機廠商亦或是互聯(lián)網(wǎng)廠商，自研芯片仍將是各家科技公司的核心戰(zhàn)場，OPPO的馬里亞納 Y芯片首次落地會帶來怎樣的表現(xiàn)，OPPO自研芯片還能在馬里亞納下潛多少，我們拭目以待。
編輯：黃飛
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