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解构OPPO自研芯片马里亚纳 X:走入6nm“深水区”

第一财经 2021-12-14 18:20:24

作者:李娜    责编:刘佳

供应链信息显示,先进制程芯片单次流片试验费用高达1亿元人民币。

被OPPO视为“底层技术”攻坚第一战的“马里亚纳”终于成型。

12月14日,OPPO在第三届未来科技大会上公布其首款自研芯片“马里亚纳 MariSilicon X”。MariSilicon X为一颗独立NPU(神经网络处理器),采用6nm制程工艺和DSA架构,而搭载 MariSilicon X的高端产品OPPO Find X系列新品将在2022年第一季度上市。

相较于其他自研芯片,这是国产手机厂商第二次进入台积电代工6nm制程客户群名单,在OPPO之前,与台积电展开先进制程工艺合作并且量产的只有华为。供应链信息显示,先进制程芯片单次流片试验费用高达1亿元人民币。

OPPO发布首颗自研芯片

在芯片产业竞争内卷的今天,OPPO为什么要自研芯片?OPPO创始人陈明永在演讲中表示,一个科技公司,如果没有底层核心技术,就不可能有未来。而没有底层核心技术的旗舰产品,更是空中楼阁。

神秘“马里亚纳 X”

虽然过去两年关于OPPO自研芯片的传闻很多,但做什么样的芯片,什么时间点推出,并没有官方信息。直到去年年初,OPPO才在内网第一次公布了在芯片上的一些想法。

在一篇《对打造核心技术的一些思考》的文章中,OPPO提出三大计划,分别涉及芯片业务、软件工程和云服务,其中的芯片计划被称之为“马里亚纳计划”,涉及软件工程和扶持全球开发者的叫做“潘塔纳尔计划”,打造云服务的为“亚马逊计划”,意图在5G时代进军技术上游。

根据当时透露的信息,在芯片业务上,OPPO已设立芯片TMG(技术委员会)保证自研芯片技术方面的投入,负责内外部资源协调、重点项目评审等。

“真正的自研芯片,投入都会很大,但芯片是重要的硬件能力基础。”作为技术委员会管理者之一,OPPO 芯片产品高级总监姜波对记者表示,MariSilicon X从立项到现在接近有两年的时间,也是业内第一次将AI的20bitRAW、4K、Ultra HDR集成在一起,实现了算法和芯片的紧密耦合。

在他看来,未来十年,计算影像将主导整个影像新的技术发展,只有通过影像专用NPU,才能解决ISP和通用算力不足的难题。

在手机芯片的构成中,NPU被称为神经网络处理器,擅长处理视频、图像类的海量多媒体数据,直接影响着手机AI影响能力的强弱。但真正实现一颗NPU芯片的国产自研,即便是对于华为这样的厂商,也需要投入大量的资深工程师和资金。

“这个过程有多难?”姜波对记者表示,OPPO选择了DSA架构,专芯专用,放眼芯片行业都是很奢侈的做法,此外,6nm先进制程工艺意味着高投入、高风险、高难度和高不确定性。

“因为你从来都没有成功流片过,模拟结果和最后芯片功率的对应关系是没有先验经验的。如果有一个芯片已经验证过,会对功耗性能有一个更好的掌控。没有掌控的时候需要公司的经验和能力,有时候还需要一点点运气。”姜波对记者表示,整颗芯片最开始预研的时候,功耗挑战很大。这个过程就像走钢丝,一旦有些东西没有控制好,最后的目标就达不成。“如果手机上没有功耗约束,谁都可能把性能做得很好,但一旦有了功耗约束后,很多事情都会变得非常难,甚至会变得不可能。”

“马里亚纳”是世界上最深的海沟,OPPO用其来形容开发顶级芯片的难度,并给芯片品牌用了这个名字。但除了技术外,OPPO也需要面临资金的挑战。

在集成电路设计领域,“流片”通常指的是“试生产”,如果测试通过则开始大规模生产。

华为曾向媒体透露7纳米的麒麟980研发费用远超业界的预估5亿美元,展锐的一名工作人员则对记者表示,5GModem研发费用在上亿美元,光流片就特别费钱。

“芯片的1次试验流片费用高达1个亿,正式流片实验前,没人知道是否成功,一旦失败需要推倒重来。”一位接近OPPO的行业人士对记者表示,但如果不做,企业在手机行业的竞争力将逐渐被削薄,洗牌中瞬间轰塌的巨头不在少数。

自研芯能成为破局高端市场的“核武器”吗?

在陈明永此前公布的500亿元研发投入中,相当部分被投入到了芯片领域。而在冲击高端市场的关键节点,马里亚纳X被OPPO寄予厚望,将在明年一季度的旗舰产品上亮相。

但从市场层面来看,当前国内高端智能手机市场的主要份额仍由苹果拿下。

过去一个季度,苹果在iPhone13定价上的“降维”打击让其在中国市场中取得巨大收获。根据Counterpoint数据显示,2021年10月,苹果公司iPhone手机在中国市场的销量环比增长46%,拿下22%市场份额,自2015年12月以来再次成为中国智能手机市场第一名。

对于包括OPPO在内的国产手机厂商而言,即便上游手机芯片巨头能够保持强劲的技术迭代速度,但硬件创新趋同。

如何取得关键器件的阶段性垄断,开始成为目前国产手机厂商布局高端市场的重心之一。华为的经验开始让国产手机厂商认识到,对上游器件资源的抢夺以及产业链管理能力将成为下一阶段产业竞争的焦点,手机的“双芯时代”已是必然。

姜波对记者表示,目前市面上没有任何6nm独立NPU的参考设计,OPPO必须从核心IP开始全部自研。同时,研发周期更长。“6nm制程工艺的生态并不发达,也缺乏现有IP,因此研发更加艰难,比成熟制程长6-9个月。成本方面,6nm和更先进的制程采用EUV光刻技术,而成熟制程只需要DUV光刻技术,6nm先进制程的成本达到千万级美元水平,要比12nm的高出2-3倍。”

“所有厂商在未来都必将面对垂直整合的难题,只有把整个影像链路上各个环节控制在自己手中,才能做好影像。”姜波对记者如是说。

但从时间维度来看,依靠自研芯片企稳高端芯片市场,目前对于国产手机厂商来说依然具有挑战。

尽管自研芯片的概念受到各大手机厂商的追捧,但反复提及下消费市场也会有审美疲劳。而芯片能力的建立和品牌信赖感的培养都需要时间。当商务人士或者高端人士无法从国产手机中感受到足够的竞争力,为情怀买单的人也许会越来越少。

“但中国手机厂商对芯片的探索是值得尊敬的,作为最大的消费电子市场火车头,国产品牌开始愿意将更多的收益放在无法在短期见效的底层创新上,浇灌中国电子产业链土壤,三五年也许成效没有那么明显,但十年甚至二十年一定能看到巨大的产业变化。”

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