文/柳书琪
编辑/谢丽容
在上一个十年，对于科技产业的发展，人们热衷于谈论应用与产品层面的创新。而到了新的历史周期，半导体等硬科技的必要性愈发显现。
造芯热浪，一股不可小觑的势力来自中国手机产业，华为、OPPO、小米等头部手机厂商无一不在夯实自己的硬科技实力。
12月14日，OPPO在2021 INNO DAY上发布了首款自研芯片，影像专用NPU芯片“马里亚纳X”，揭开了OPPO造芯计划的面纱。
当天，OPPO创始人兼首席执行官陈明永说，“2019年，我们说要有十年磨一剑的勇气，勇于踏入研发深水区。历时三年，现在我可以说，我们踏入深水区的第一步就是这颗芯片。”
不同于小米的澎湃C1与vivo V1这两颗ISP图像处理器，马里亚纳X的定位是一款影像专用的NPU芯片（神经网络处理器）。据OPPO研究院院长刘畅介绍，马里亚纳X采用台积电6nm先进制程工艺，在控制能耗比的同时，聚焦影像AI算法与HDR（高动态范围图像）的提升。
这几年来，手机产业的竞争越发趋于内卷，在一个红利见顶、创新缓慢的市场里，各家手机厂商疲于缠斗。手机厂商之所以在今年并未拉开明显差异，一大要害就是都缺乏底层研发实力。
OPPO的目标绝不是仅止步于一颗影像处理芯片。造芯计划最早可以追溯到2018年。自2018年成立研究院起，OPPO就有意向基础研究领域深耕，此后OPPO将芯片、软件工程、云服务三大核心技术项目分别命名为“马里亚纳计划”、“潘塔纳尔计划”以及“亚马逊计划”。有OPPO人士向《财经》记者透露，OPPO芯片团队规模已有数千人，OPPO最终的目标是从芯片开始，打造全套的自研能力。
马里亚纳计划已有了初步的成果，但终端厂商与传统的芯片公司相比，积累有限，要想拥有成熟的SoC（主芯片）研发能力，还需要漫长的过程。
从芯片产业链上来，中国最明显的短板是先进制程的生产能力，但实际在高端芯片的设计环节也相对薄弱。拥有主芯片设计能力的厂商仅有华为海思、联发科与紫光展锐，且后二者主要生产中低端芯片，具备6nm以内的芯片设计能力的厂商也屈指可数。
OPPO此时正努力补齐最后一块短板。多位接受《财经》记者采访的专业人士预测，头部终端厂商加入芯片设计战局，将是一个不容小觑的变量，自研芯片将与主芯片共同构成手机核心运算的左右大脑，终端厂商与芯片厂商的关系将被重塑。
非自研不可？
手机厂商要不要自研芯片？一个观点是，芯片产业已有非常成熟的解决方案，手机厂商在芯片设计上的积累难以与专业队媲美，因此没有必要非得采用自研芯片。
高通产品管理副总裁Judd Heape12月初在骁龙技术峰会上谈到，手机厂商在骁龙平台上增加的芯片特性，后续将会被集成在主芯片中，取代目前额外增加硬件的方式。高通全球CEO安蒙在接受《财经》记者专访时评论称，手机厂商的专长在于打造完整的手机终端交付体验，如果芯片与终端两头兼顾，要耗费不小的精力，最终它们还是会选择业界最佳的芯片。
但另一个观点是，对手机厂商而言，这件事情不得不做，还得做好。
仅从手机行业来看，可以自主设计制造芯片，是手机厂商通往顶级的门票。全球高端手机厂商，苹果、华为、三星无一不具有自主研发的芯片实力。苹果手机的创新力近年来屡遭诟病，但其在A系列芯片的发布依然备受瞩目，并被认为是苹果手机能保持强有力竞争优势的关键。
核心芯片技术都采购自专业芯片厂商，是绝大多数厂商的选择。但距顶级科技企业始终差一个身位。近年来的国际环境，让中国手机厂商更意识到了将自主研发实力掌握在自己手中的迫切性。
“科技公司必须通过关键技术解决关键问题，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。”陈明永说。
如果萌生了这个想法，手机厂商自研芯片接下来的逻辑显得顺理成章。从前芯片厂商虽然能提供通用平台，但仍然需要终端厂商进行定制化、有针对性的性能调校，这本身就要求终端厂商懂芯片。在此基础上，再向前进一步就进入到了自研的阶段。
OPPO芯片产品高级总监姜波告诉《财经》记者，单纯依靠通用芯片，想达到极致的用户体验，依然有不少痛点。比如，定制化的传感器需要与主芯片打配合，但主芯片研发周期长，而传感器的周期短，二者间总有时间差。一个市面上现成的传感器，要针对它在主芯片上做链路的优化处理，研发上需要有极大的调整，花费也会增加。
对于“主芯片厂商可能会集百家所长，将手机厂商自研芯片的特性汇于一身”的观点，姜波的看法是，这并不意味着手机厂商没必要自研芯片。一方面，通用芯片要同时支持多家公司的算法，做全集，研发周期必然更长。另一方面，手机厂商自研芯片的特性和思路如果被纳入主芯片中，表明这的确是业内公认的价值点，吸纳所长会促进全行业的共同发展。
对于OPPO来说，OPPO手机一向以擅长影像为点，选择在该领域做自研芯片的第一步，顺理成章。手机要对标的影像品质，是单反相机这样的专业设备，但因为手机外形所限，传感器尺寸不能无限增大。“依靠AI算法，可以接近甚至达到单反的水平。”
之所以选择从影像领域切入造芯，也是由于通用芯片和ISP无法满足计算影像在算力和能效上的需求，这就需要自研专用NPU来解决。姜波表示，算法与芯片、软件与硬件的结合在计算影像中起到了决定性作用。当算法和芯片不能做到互相间完全开放、完全紧密耦合的时候，是无法发挥出最大效益的。
“只有将AI算法引入影像，才能大幅提高影像体验的上限。影像专用NPU将成为手机影像发展的主流方向。”他说。
此外，影像体验是最容易被用户感知、影响购买决策的因素，也是高端手机最直观的性能体现之一。Judd Heape表示，定制影像部分的芯片所取得的成效是更明显的，尤其在骁龙平台基础上，可以在软件层进一步定制。
姜波认为，OPPO从影像专用NPU入手，优势在于此前已有十年的相关积淀。过去OPPO已在不同的手机上实现了传感器、摄像头模组、镜头的定制，在10倍混合光学变焦等影像技术方面有一定先发优势。此外基于通用芯片平台，OPPO也在AI算法上有所积累。到了今天这个时间点，是时候推出自己的芯片了。
自研需要跨越几道坎？
术业有专攻，手机厂商造芯，能做到哪一步？
《财经》记者获悉，在决定自研一颗影像专用NPU时，OPPO团队定下一个目标：如果我们做出来的芯片，还不如5nm制程的SoC的整体效果，或者以iPhone作为参照系，达不到它的效果，那加一颗芯片没有意义。
姜波2019年加入OPPO，此前他曾在头部手机芯片厂商负责产品工作，目前他在OPPO主持马里亚纳X的研发工作，从团队搭建、到确定研发方向、设立性能指标，再到自研核心IP、批量生产。简单说，这是一支全新的团队，所做的工作从0到1、从无到有。
但工作还要做。第一步，评估各种工艺制程，找到适合自己的路径。《财经》记者获悉，OPPO最初考虑过以12nm的制程设计，毕竟12nm芯片在研发周期、基础IP和资源的可获取性上都更有优势。但他们综合评估后，发现12nm很难达到终端层面对功耗和性能的极致要求，最终选择了研发难度几何级上升的6nm。
首次发布的芯片就采用了6nm先进制程工艺。由于市面上没有6nm独立NPU的参考设计，核心IP需要全部自研。姜波回忆，当初团队研究了不少公共IP，也有厂商可以提供NPU，但综合考虑了场景、算法以及能耗效率，OPPO依然决定自研核心IP。此次马里亚纳X中核心IP MariNeuro和MariLumi都来自OPPO自研。
“大原则是，IP本身一定要带来差异化。如果有现成的IP可以满足要求，我们是非常开放的，但如果第三方NPU达不到能耗效率，那还是没法用。”姜波说。
从工艺制程来看，6nm及更先进的制程采用的是EUV光刻技术，而成熟制程采用的是DUV光刻技术，前者的成本达到千万级美元水平，比12nm高出2-3倍。
除了决心，这款芯片的成型还有一些运气的成分。量产芯片前往往要经过多次试验流片，单次成本就高达一亿元。据《财经》记者了解，这枚芯片只经历了一次流片，没有常规的调整、修改的过程，只花费了一次流片的费用。
姜波曾多年在专业芯片设计公司工作，他感受到最大的区别在于芯片公司更看重需要什么规格的芯片，而终端公司造芯的视角是从用户场景反推，有什么用户痛点。芯片只是整个智能手机精密体系中的一环，它需要与其他零部件和功能协调配合。
最初在设计马里亚纳X时，不断有OPPO终端产品线的同事询问，额外增加这颗芯片对电池容量、手机使用时长的影响有多少，又会带来多大的增益，这与芯片厂商的设计思路截然不同。
OPPO目前对影像芯片的未来演进方向看起来已经有清晰的规划。姜波透露，OPPO将要打通影像的垂直整合，将影像链路的各个环节掌握在自己手中，拥有完全独立自主的技术体系。
只有一条路
选择从6nm先进制程的影像专用NPU切入，这意味着OPPO已拿到了高阶制程的入场券，开端不错。
在前两年的OPPO未来科技大会上，创始人陈明永曾宣布要在三年内投入500亿研发预算，用于5G、人工智能等前沿技术，以及构建底层硬件核心技术与软件工程和系统能力。一位接近OPPO人士对《财经》记者透露，预算中相当大一部分即被用在了造芯上，马里亚纳X只是初步成果。
未来技术创新方向上，OPPO提出“3+N+X”战略，“3”代表硬件基础技术、软件基础技术和服务基础技术；“N”代表能力中心，包括互联互通、多媒体、人工智能和安全隐私等；“X”代表差异化技术，包含闪充、影像、新形态和AR增强现实技术等。
芯片是这块战略拼图中至关重要的一块。对终端厂商而言，芯片实力从前相对薄弱，但现在这是一块不得不补齐的能力。这不仅影响着手机公司能否在当前的高端战役中成功突围，从长远看，它将决定了一家公司是诸多零部件的组装厂商，还是世界级的科技公司，二者未来的想象空间和市场潜力不可同日而语。
2018年设立研究院是OPPO的标杆性事件，这意味着OPPO将加大在底层核心技术领域的研究与投入。截至三季度末，OPPO全球专利申请量超过7.3万件，全球专利授权量超过3.3万件，其中发明专利申请量占所有专利申请的90%，发明专利授权量连续三年位居中国企业前三位。
除了自研，OPPO也在通过加速扩大投资版图，获得更丰富的能力。据第三方数据机构IT桔子显示，今年OPPO的投资项目数量达到14起，其中芯片已成为重点投资领域。近几年OPPO已投资仟目激光、灵明光子、杰开科技等10家芯片公司，被投企业主要从事智能终端的电子零部件芯片设计和制造。
如今的时代背景下，芯片等核心技术的国产化替代布局已在加速。云岫资本发布的报告显示，2020年中国半导体行业股权投投资金额超过1400亿元，较2019年增长了近4倍。
人们越来越清楚地认识到，必须将核心技术牢牢握在自己手中，自主打造系统化的生态和解决方案。OPPO看起来打算在这条路上走到底。“马里亚纳是世界上最深的海沟，这意味着这注定是一条坎坷而曲折的路。”陈明永说，“但只要是对的路，就不怕远，更不能怕难。”
