在2021未來科技大會（OPPO InnoDay 2021）上，OPPO隆重推出首款自研芯片馬里亞納 X（MariSilicon X）影像專用NPU（神經網絡處理器），這是OPPO自研芯片“深海計劃”的第一個里程碑。
該芯片采用應用領域專用架構（DSA），對影像處理做出極致優化，內部集成ISP位寬達到20位，高通驍龍一代（ISP位寬為18位）等競品，實現了目前手機處理影像單元的最高位寬，高位寬ISP帶來高動態范圍，從現場演示的馬里亞納 X 4K視頻處理效果來看，與當前旗艦機型相比，效果有顯著提升。
與傳統手機影像處理算法在RGB域或YUV域不同，馬里亞納 X將影像處理算法提前至原始數據域（即RAW域），在RAW域處理，能有效避免信息損失，實現無損處理，根據OPPO提供的測試結果，相比傳統方法，馬里亞納 X在RAW域處理能帶來額外8dB信噪比提升；在圖像傳感器處理環節，馬里亞納 X支持RGBW Pro模式，實現了對RGB和W通道的分隔處理，最大化每一種像素特性，釋放了RGBW矩陣的潛力，在圖像傳感器尺寸不變的情況下，與傳統方法相比，可以提升8．6dB信噪比，解析力也提升1．7倍。
具體到計算能力，采用自研AI計算單元的馬里亞納 X，最高算力達到18TOPS，移動設備對于功耗的要求其實比性能還要嚴苛，因此OPPO芯片研發團隊對該芯片的功耗做了大量優化工作，使其能效比達到11．6 TOPS／W，同樣也是業界領先。
OPPO透露，馬里亞納 X采用臺積電6納米工藝，已經完成量產準備工作，將于2022年一季度首發于OPPO新一代Find X系列手機中。
從三年百億開始
近年來，手機功能創新主導權已經從主芯片公司向整機廠轉移，只有具備與大規模終端用戶的直接溝通渠道，才能了解市場上真正需要什么，主芯片公司在這方面劣勢越加明顯，而整機廠自己開發芯片的需求也越強烈，有蘋果和華為的成功案例在前，國內手機大廠不乏躍躍欲試者。
但隨著手機功能越來越復雜，作為最核心元器件的手機主處理器（SoC）開發難度越來越高。目前旗艦手機處理器均采用當前可用到的最先進工藝，集成晶體管數量超過百億個，要數千名工程師通力協作兩年以上時間才能完成，僅把設計文件提交給晶圓代工廠去制造的流片費用就高達數千萬美元，再加上IP購買、工具設備投入、專利授權等費用，從概念提出到正式量產，一款旗艦手機處理器芯片研發成本不低于造車，沒有百億投入最好不要想。
在2019年的未來科技大會上，OPPO創始人兼首席執行官陳明永宣布“未來3年將投入500億元研發資金打造技術護城河”，構建最核心的底層硬件技術以及軟件工程和系統架構能力。當時OPPO并未公開自研芯片計劃，但隨著子公司哲庫科技成立，外界對OPPO自研芯片進展日益關注。2020年OPPO發布的內部文章《對打造核心技術的一些思考》一文，提到三大計劃，涉及軟件開發和扶持全球開發者的“潘塔納爾計劃”，打造云服務的“亞馬遜計劃”，以及關于芯片的“馬里亞納計劃”，對外正式公布自研芯片計劃。
OPPO表示投入的3年500億并不完全是花在芯片領域，但假設三分之一投入到芯片自研上，至少這個投入量級是對的，旗艦手機芯片研發是碎鈔機，三年沒有百億投入，研發出來的產品基本不能用，這樣的投入還不如不投入。
在本次發布會上，陳明永表示：“馬里亞納 MariSilicon X只是OPPO自研芯片的一小步，OPPO未來會持續投入資源，用幾千人的團隊，去腳踏實地做自研芯片。”
OPPO自研芯片的冒險之旅
在馬里亞納 X發布環節和受訪時，OPPO 芯片產品高級總監姜波一度接近哽咽，非常激動。“我們的建團的時間非常短，切入點又很陡峭，坦白說難度非常高，團隊每個成員從一開始就承擔了極大壓力，”姜波說，“我們招的都是經驗豐富的人才，如果現做一顆平庸的產品練手整合團隊，相對還比較容易。但MariSilicon X，從核心IP到整個芯片前端、后端，包括軟件、硬件，全部采用自研方式開發，這是非常大的挑戰，理念上又追求極致，2019年我們去定規格設的目標非常高，哪怕到今天最頂級的SOC還做不到（注：指ISP位寬）。”
姜波表示，OPPO芯片工程團隊非常辛苦，每天承受著巨大的壓力，等到芯片點亮那一刻，自然激動異常。而且自2019年才開始建隊，第一顆就采用6納米工藝，馬里亞納 X卻一次流片成功，后續連一道金屬層修改（metal fix）都不需要即可量產，這其中研發人員付出的心血與決策者承擔的風險可想而知。
姜波舉了一個例子，2019年市場上能買到的MIPI（移動影像傳輸接口）接口IP最高速度只能支持到3．5Gbps，但由于馬里亞納 X指標定的高，需要至少做到4．5Gbps才能適配處理速度，由于沒有成熟的商用第三方IP，OPPO團隊只能靠自研來實現6納米工藝下的4．5Gbps MIPI接口。模擬接口模塊的性能對于工藝適配要求較多，而仿真通常不能覆蓋全部場景，如果以前沒有做過6納米工藝，那么業內通行做法是先采用試車機會（Shuttle，即與多人拼盤購買晶圓廠測試性工程樣品流片機會）把設計交給晶圓廠流片來測試設計與工藝的匹配度，測試樣片拿回來測試以后，根據測試結果調整設計，設計與工藝匹配有把握以后，再正式流片，即所謂全光罩（full mask）流片。
“由于時間壓力，我們把迭代流程完全取消了，這意味著做IP的同事面臨非常大的壓力。”姜波表示，由于模擬設計工程師超高的能力、經驗和責任心，馬里亞納 X中集成的MIPI IP在未做工藝驗證的情況下一次性成功，承受了巨大的壓力，也體現了強大的能力。
馬里亞納 X首戰告捷，確實體現了OPPO芯片軍團的戰斗力，但正如陳明永所說，這只是OPPO自研芯片的一小步。畢竟，NPU相比手機主處理器還是簡化了很多，以海思的實力，也是在迭代數代之后才開始翻身，之前芯片都被視作華為手機的短板。OPPO起點更高，初期投入強度更大，迭代周期可能不需要海思那么長，但如何將這幾千人的團隊打造成如臂使指、信念統一的真正鐵軍，將這批芯片人的戰斗力真正發揮出來，將是OPPO高管面臨的考驗。
對待芯片這樣基礎性技術的研發，一定要有耐心，要做好迭代三五代都可能做不出成功產品的心理準備。好在，從陳明永的話來看，他做好了心理準備。陳明永說：“馬里亞納是世界上最深的海溝，代表著自研芯片之艱難。無論前路多少挑戰，我們都將堅持不懈，咬定青山不放松。”
手機創新主導權歸于整機廠
前有蘋果、華為，后特斯拉、OPPO，整機廠自己開發芯片又成潮流，其實復雜功能的產品定義主導權一直在芯片公司和整機廠商之間搖擺。
在半導體技術剛剛產業化時，獨立半導體公司極少，多數是系統廠商（即整機廠）內部設置半導體部門，典型代表如摩托羅拉（后分出飛思卡爾）、飛利浦（后分出恩智浦）和西門子（后分出英飛凌）等，這些公司的半導體部門生成的芯片只供自用，理論上也可以為自家產品提供最優化設計。
但隨著半導體產業逐漸成熟，更新迭代技術所需投入不斷加大，靠單一公司難以維持相應投入，于是這些系統公司的半導體部門紛紛獨立出來，開始向市場上所有潛在客戶兜售其產品，這樣就需要增加芯片的通用性，代價即成本增加，也難以對單一客戶應用做到性能最優化——除非為該客戶做定制化開發。但這些代價對當時而言都可以接受，所以在1990年代至2010年代，主流電子產品研發模式為芯片公司定義主要參與與指標，整機廠在芯片公司提供的芯片功能與性能基礎上去做二次開發，整機需求通過與芯片公司產品經理溝通來實現。
但隨著智能手機出現，情況出現了變化。首先是單一廠商出貨量滿足了復雜芯片開發的規模要求，從Canalys給出的數據來看，前五大手機廠商2020年出貨量均超過一億部，只有年出貨量達到數千萬或上億才能符合用先進工藝開發手機處理器的先決條件——手機芯片產出利潤能夠覆蓋百數十億計的年研發成本。
再者，以手機為代表的現代智能設備，整機功能拓展方向既廣又深，只有一線整機大廠才能積累足夠的用戶反饋與技術預研，芯片設計公司即便養再多的系統設計人員，也無法建立起類似一線整機大廠那樣足夠多出貨量才能實現的設計反饋機制。這也就是姜波在接受探索科技（techsugar）等媒體采訪時，反復強調的系統優勢。
“OPPO是終端廠商，更明白用戶痛點在哪里，用戶場景的價值點在何處，我們會根據應用場景來調整相應的硬件架構，提升能效比，提升有效算力。”姜波說，在手機上堆NPU算力其實不難，只要把面積放大就行，但芯片能效比要做到馬里亞納 X的水平，需要克服非常大的挑戰，更離不開整機端同事的密切配合。
馬里亞納 X是OPPO自研芯片的第一步，是非常成功的一步，但確實只是萬里長征的第一步，要挑戰手機主處理器芯片還有很多難關要翻越。但只要OPPO堅定做好核心技術要有“咬定青山不放松”的恒心，勿忘勿助，給自己團隊留出足夠長的時間去迭代去成熟，芯片技術加終端能力，無疑將在以后的市場競爭中發揮巨大的威力。
最后，用我在個人社交媒體賬號上的一段話作為結尾：
從藍圖到交付，每一個取舍，背后都有大量的工作要做。尤其是面向大眾的終端產品，看得到的外觀與功能，看不到的性能與可靠性，很多看起來差異不大的選擇，都可能讓研發人員大傷腦筋。
還是以手機和平板舉例，兩個形態很相似的產品，因為尺寸不同，其實開發過程中的選擇差異非常大，平板由于尺寸大，在續航、性能和功能實現上的限制小多了。
OPPO這款智能眼鏡也一樣，可以吸附在普通眼鏡上的設備與頭戴式眼鏡也幾乎是兩個不同的產品，尺寸縮小帶來的硬件選擇限制和性能平衡難度會大幅上升。
而且，相對而言，芯片等整機內部器件，只需要對性能參數下功夫，外觀不重要，當然ISP是18位還是20位，開發者很焦慮，但多數用戶可能并不理解這其中的區別，也不想了解這些區別，他們只想知道你費勁力氣增加的參數指標，對于實際應用有沒有好處，哪怕只是滿足終端用戶顯擺的心態，那也就是有價值的。
但作為面向個人用戶的產品，除了性能硬指標，還必須考慮外觀、易用性和趣味性，一款好用的個人終端產品，要有顛倒眾生的能力，要有溫情與人文情懷，當然也要求產品推介者也具備類似魅力，才能打破市場信息過載帶來的傳播障礙。
