2021年12月14日-15日，第三屆OPPO未來科技大會（OPPO INNO DAY 2021）在深圳舉辦，大會主題為“緻善·前行”。此次大會上，OPPO首個影像專用NPU芯片-馬裡亞納® MariSilicon X正式發布。

NPU是什麼或許你知道CPU、GPU是什麼，但什麼是NPU？NPU是neural-network processing units的縮寫，意即“嵌入式神經網絡處理器”，可以理解為是專為處理海量視頻、圖像類多媒體數據所用的處理器。形象地說，如果傳統的攝像頭可以看作是“眼睛”的話，那麼配備了NPU的攝像頭就是“帶着大腦的眼睛”。NPU最初隻能配備給監控攝像頭使用，但随着半導體技術的進步和制程小型化，已經有越來越多的攝像頭可以通過NPU來實現更強大的功能。而此次OPPO發布的NPU芯片MariSilicon X，則是芯片新黃金架構時代基于DSA架構和6nm先進工藝制程下，OPPO的首款影像專用NPU。它具備強大算力、能效比和計算速度，讓AI算法的運行速度達到空前水平。同時整合和進化了視頻流趨勢下影像處理的能力，将計算影像推向了4K 20bit RAW AI Ultra HDR的新極限。

MariSilicon X作為影像專用NPU，與SoC 一起構成了手機核心運算的左右大腦，開啟一機雙芯時代。“馬裡亞納”下的兩個分層馬裡亞納 MariSilicon X這個名字，很明顯來自“馬裡亞納海溝”。這條位于菲律賓東北、馬裡亞納群島附近太平洋底的海溝，是人類已知的海洋最深處。在手機影像行業，多年來難以跨越的屏障是影像鍊路的垂直整合，而OPPO通過一塊NPU芯片在行業内将逾越這個“天塹”。

在Ultra HDR方面，馬裡亞納 MariSilicon X最高支持20bit位寬的計算，這是旗艦芯片的水準25萬:1 vs 100萬：1。OPPO為了馬裡亞納 MariSilicon X專門集成了獨立帶寬，百萬兆級AI專用帶寬和千兆級影像帶寬，在芯片行業中堪稱奢侈。在OPPO的馬裡亞納 X 的深處，我們看到了兩個分層，這是OPPO在兩個問題上的努力和探索：第一個問題是，計算影像的發展方向是什麼？第二個問題是，中國科技企業應當如何對待底層硬件研發？NPU AI計算方式，才是計算影像的未來“計算影像”這一概念對于傳統的攝影攝像來說，是颠覆性的。計算影像涉及的方向包括增強現實、光場建構、三維重建、數字孿生等等，是以強大的計算機能力來完善、彌補光學影像中的不足，而進一步的概念，則是運用AI、大數據算法來對海量的圖像進行歸類整合，讓其具備學習能力和自我成長能力。而傳統計算影像的“計算”部分，是通過手機的CPU/GPU來完成的。在基礎應用方面，這種做法固然可以滿足部分影像需求，但随着圖像精度越來越高，視頻數量越來越多，配備專用芯片進行影像計算，已經成為一種行業趨勢。但為了影像這一個功能而專門研發制造一個芯片，實現“專芯專用”，從當下來看始終是一種比較奢侈的做法。有一種比較折中的辦法，是專門設計一塊TPU（Tensor Processing Unit），專門負責AI處理的工作，而它也可以處理圖像方面的AI功能。而如今OPPO設計專用NPU的做法，可以說是吃了行業的“螃蟹”，用核心技術解決了關鍵問題。中國科技企業的底層硬件開發之路OPPO為什麼敢吃這個“螃蟹”，又是怎樣吃這個“螃蟹”的，就要涉及到第二個問題了：中國科技企業，到底應當如何對待底層硬件研發？這個問題并不新鮮。“技工貿”還是“貿工技”之争尚無定論，但經曆過近年來的各種國際情勢和技術市場變化後，恐怕所有的中國科技企業都有了一個共識：無論順序如何，但“技”是必不可少的，尤其是底層技術。“一個科技公司，如果沒有底層核心技術，就不可能有未來。而沒有底層核心技術的高端産品，更是空中樓閣。” OPPO創始人陳明永表示，馬裡亞納X，隻是我們的一小步，我們的腳步不會停止。我們會持續投入資源，用幾千人的團隊，去腳踏實地搞自研芯片。OPPO的這個馬裡亞納 MariSilicon X，其實算是一場“豪賭”。這是OPPO第一個自研NPU芯片，就選擇了難度更高的6nm先進制程工藝，這意味着高投入、高風險、高難度和高不确定性。1次試驗流片費用就高達1個億，正式流片實驗前，沒人知道是否成功，一旦失敗需要推倒重來。而相對來說，6nm制程工藝的生态并不發達，也缺乏現有IP，因此研發更加艱難，研發周期更長，比成熟制程長6-9個月。此外，6nm和更先進的制程采用EUV光刻技術，而成熟制程隻需要DUV光刻技術，6nm先進制程的成本達到千萬級美金水平，要比12nm的高出2-3倍。目前，全國能設計并量産商用的僅有4家，華為海思、OPPO、聯發科和阿裡。但最終成品的推出，證明OPPO成功邁出了底層硬件研發的第一步。馬裡亞納 MariSilicon X中的核心IP-MariNeuro和MariLumi都是OPPO自研核心IP，目前市面上沒有任何6nm獨立NPU的參考設計，開發生态更難，因此OPPO必須也隻能選擇從核心IP全部自研。這顆芯片由台積電代工，也代表着OPPO或進入台積電戰略客戶名單，這也為馬裡亞納的下一程和OPPO的未來，鋪平了道路。結語：一家中國科技企業要真正掌握自己的命運，必須用于踏入研發深水區乃至無人區，用關鍵技術解決關鍵問題。如今，越來越多的中國科技企業在 以真金白銀的投入走人核心技術領地，這将成為未來二十年中國科技企業真正成為世界一流的基礎。

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