臥龍鳳雛？國產手機廠商紛紛以ISP芯片切入芯片賽道

電子發燒友網報道（文/李誠）2021又是“缺芯”的一年，芯片產能的制約，限制了眾多行業的發展。半導體產業在政府的大力扶持下，各大廠商紛紛開啟了造芯計劃。在手機領域似乎也開啟了自研芯片的“明爭暗斗”。

芯片短缺讓不少國內手機廠商意識到了問題的嚴重性，紛紛將造芯計劃提到了更高的優先級。回顧2021，國內手機廠商可謂是臥虎藏龍。小米、vivo、OPPO、華為在這一年中陸續發布多款自研芯片。

小米于去年3月推出了新款自研澎湃C1手機ISP芯片，并搭載于小米MIX Fold折疊屏手機。12月，小米又發布了澎湃P1自研電荷泵芯片，搭載于小米12Pro機型中；同年9月，vivo推出了自研ISP芯片V1，該芯片應用于vivo X70 Pro+機型；12月，OPPO推出了首款自研的影像專用NPU芯片馬里亞納X；華為也在12月的安博會中推出了新一代的ISP芯片越影。

先拋開華為這位造芯賽道上的老玩家不說，從去年發布的芯片來看小米、vivo、OPPO這幾個手機廠商都是圍繞著圖像處理芯片來研發的，尤其是ISP。雖說OPPO發布的是NPU芯片，但NPU也包含了ISP的功能，確切地來說OPPO的NPU影像芯片是一款加入了具有影像專用AI算力的ISP芯片，通過AI算力提升ISP模塊的綜合性能。

什么是ISP？

ISP是攝像模組的重要組成部分，ISP主要負責對前端傳感器傳回的圖像信號進行運算處理，通過線性糾正、降噪、曝光校正等處理，實現最終成像質量的提升。

為什么手機廠商都以ISP進入造芯賽道？

以資歷來說，小米、vivo、OPPO在芯片設計的技術儲備上不如華為。華為的成功也不是一蹴而就的，上世紀90年代華為開始從事集成電路的研發工作，經過不斷的摸爬滾打，于2009年推出了第一款手機處理器K3用于試水，在后續的幾年中，華為持續投入對手機芯片的研發，直至2014年才正式推出首款手機旗艦芯片Kirin920，再到現在令人嘆為觀止的Kirin9000，亮眼成績的背后是華為長時間的打磨與不計成本地投入。

芯片產業一直奉行著“三高”定律，高風險、高投入、高回報。但事實上，高風險、高投入不一定能夠換來回報。因此對于vivo、OPPO這幾位初來乍到的選手來說，選擇以設計難度較為簡單的ISP芯片進場未嘗不是一個明智之舉。

小米早前發布的澎湃S1就是一個典型的例子，澎湃S1是小米首款自研手機處理器芯片，從產品立項到量產商用僅用了28個月，并搭載在小米5C機型中，不過由于產品調教的技術不夠成熟，小米5C存在發熱嚴重的問題，很多消費者并沒有為這款產品買單。

雖然小米S1的銷量不好，但小米也并未放棄對手機處理器芯片的研發，在澎湃S1發布之后網上也流傳了些關于澎湃S2的消息，更有網友爆料稱，澎湃S2五次流片失敗。經歷了五次流片失敗和S1的銷量不佳，給小米造成了不小的損失。

從今年小米發布的兩款芯片來看，小米似乎調整了芯片研發的策略，開始由設計難度相對簡單的周邊配套芯片開始入手，畢竟工欲善其事必先利其器，若想開發出高性能的處理器就必先有一定的技術積累。同時，新品牌的推出市場需要一個磨合認可的過程，即使新品牌產品的性能參數都十分優秀，但未得到市場的認可，一切都是徒勞的。因此從風險、成本等方面來看，從周邊配套芯片開始入手是最明智的做法。

從SoC走向專用芯片的小米

澎湃C1是小米去年在春季發布會新推出的一款自研圖像信號處理芯片。該芯片可脫離SoC，獨立于主板之上，目前已在小米MIX FOLD機型中批量使用。澎湃C1具有高性能、低內存和低CPU的占用特性，配合小米獨有的智能3A算法，能夠帶來更專業、準確的成像質量。

圖源：小米

3A算法主要是對自動對焦（AF）、自動白平衡（AWB）、自動曝光（AE）這三項關鍵的參數進行優化，實現更精準的對焦、白平衡以及曝光，提升高動態場景適應能力，以及暗光的成像質量。

據雷軍介紹，澎湃C1還內置了能夠高低頻并行處理的雙濾波器，數字信號處理效率提升一倍以上。與單濾波器相比，雙濾波器能夠更有效地保留圖像細節特征，并對目標圖像的噪聲進行抑制，以此提升畫質。

雖然小米在造芯的道路上不斷受挫，但澎湃C1的發布可以看出小米從未放棄造芯的決心。在澎湃C1推出的半年后，小米又發布了一款自研充電芯片澎湃P1。從今年發布的兩款芯片可以看出，小米的造芯路線由原本的激進開始向務實轉變。這兩款自研芯片的成功研發，有利于小米打造產品的差異性，助推小米手機的高端化。

vivo自研ISP V1

不斷刷新國產手機拍照“天花板”的vivo，于2021年9月，攜自研的ISP芯片在vivo的新品發布會上正式亮相。V1是一顆全定制特殊規格的ISP芯片，可與不同的主控芯片與顯示屏使用，起到擴充手機ISP算力的作用。

圖源：vivo

vivo V1最大的亮點在于將圖像處理算法硬件化，該功能主要是通過V1自帶的軟件算法與主芯片搭配使用實現的。例如，在夜景模式中V1通過芯片上集成的算法先對所拍攝的內容進行降噪、曝光，再將處理好的圖像數據交由原本主芯片的ISP進行二次降噪與曝光。通過兩枚芯片的二次圖像處理將拍攝畫面的精度自然的提升。據vivo表示，這一系列的操作不僅提升了手機夜間拍攝的成像效果，在一定程度上還降低了軟件算法50%的功耗。這也就意味著在相同條件下搭載該芯片的手機能夠比其他手機錄制更長的夜景視頻。

不止于影像方面，V1在游戲的應用場景中也有不錯的表現。在需要高幀數的游戲應用場景中，通過V1的MEMC插幀功能，可提升游戲中畫面的播放幀數，為用戶帶來更震撼的視覺體驗。

雖然這是vivo的第一款芯片，但其實在2019年，vivo就有了自研芯片的相關規劃，并注冊了帶有芯片相關字眼的商標“vivo SoC”和“vivo chip”。據有關資料顯示，這兩個商標涵蓋了處理信息\數據\聲音和圖像應用的中央處理器、黑匣子、集成電路卡、電子芯片、計算機芯片等領域。

V1是vivo在自研芯片道路上一個好的開始，據vivo的執行副總裁表示，目前vivo的芯片研發重點主要聚焦在夜景領域，在后期還將會推出V2、V3系列的自研芯片，并且不排除會深挖夜景領域，將該領域細分出更多應用場景進行多方面發展。

出道即巔峰的OPPO馬里亞納X NPU

在上個月，歷時三年的“馬里亞納計劃”終于迎來了首個落地成果。馬里亞納X是OPPO自研的一款影像專用NPU芯片。

圖源：OPPO

據悉，該新芯片采用了自主創新的IP設計和臺積電的6nm先進制程，片上集成的AI計算單元、影像計算單元均來自OPPO的自研技術。馬里亞納X最大的亮點在于AI算法與高動態范圍圖像的提升和無損的實時RAW計算，以及最大化傳感器能力的RGBW Pro。

OPPO通過自研的MariNeuro AI計算單元，極大限度地將該芯片的AI算力提升至了18 TOPS，遠高于蘋果最強的手機SoC A15（A15 AI算力15.8TOPS），即使在高算力面前馬里亞納X的計算能效也僅為11.6TOPS/W，通過算法的優化很好地做到了算力與能效的權衡。

馬里亞納X的影像處理單元，在HDR方面支持最高20bit的處理位寬，領先目前圖像處理旗艦芯片HDR能力的4倍，在4K Ultra HDR視頻錄制模式下，成像效果近似人眼。通過AI算力的加持，OPPO將馬里亞納X推向了手機圖像處理芯片的頂峰，同時也體現了專用芯片內的優勢。

結語

從陸續發布的幾款芯片中可以看出，各大廠商意識到了核心技術的重要性。而為何都以圖像處理芯片入手主要總結為以下兩點：

技術的問題，圖像處理芯片與處理器芯在研發難度上有很大的差距，小米、vivo、OPPO在芯片研發的領域沒有過多的經驗積累，從較為容易上手的圖形處理芯片開始是個不錯的選擇，畢竟華為在手機處理器領域摸爬滾打數年才真正地站穩了腳步。

資金成本問題，與手機處理器芯片相比，圖像處理器芯片的投資成本相對較低，也更易被國內廠商所接受，是作為切入芯片賽道不錯的一個選擇。