卧龙凤雏？国产手机厂商纷纷以ISP芯片切入芯片赛道

卧龙凤雏？国产手机厂商纷纷以ISP芯片切入芯片赛道

电子发烧友网报道（文/李诚）2021又是“缺芯”的一年，芯片产能的制约，限制了众多行业的发展。半导体产业在政府的大力扶持下，各大厂商纷纷开启了造芯计划。在手机领域似乎也开启了自研芯片的“明争暗斗”。

芯片短缺让不少国内手机厂商意识到了问题的严重性，纷纷将造芯计划提到了更高的优先级。回顾2021，国内手机厂商可谓是卧虎藏龙。小米、vivo、OPPO、华为在这一年中陆续发布多款自研芯片。

小米于去年3月推出了新款自研澎湃C1手机ISP芯片，并搭载于小米MIX Fold折叠屏手机。12月，小米又发布了澎湃P1自研电荷泵芯片，搭载于小米12Pro机型中；同年9月，vivo推出了自研ISP芯片V1，该芯片应用于vivo X70 Pro+机型；12月，OPPO推出了首款自研的影像专用NPU芯片马里亚纳X；华为也在12月的安博会中推出了新一代的ISP芯片越影。

先抛开华为这位造芯赛道上的老玩家不说，从去年发布的芯片来看小米、vivo、OPPO这几个手机厂商都是围绕着图像处理芯片来研发的，尤其是ISP。虽说OPPO发布的是NPU芯片，但NPU也包含了ISP的功能，确切地来说OPPO的NPU影像芯片是一款加入了具有影像专用AI算力的ISP芯片，通过AI算力提升ISP模块的综合性能。

什么是ISP？

ISP是摄像模组的重要组成部分，ISP主要负责对前端传感器传回的图像信号进行运算处理，通过线性纠正、降噪、曝光校正等处理，实现最终成像质量的提升。

为什么手机厂商都以ISP进入造芯赛道？

以资历来说，小米、vivo、OPPO在芯片设计的技术储备上不如华为。华为的成功也不是一蹴而就的，上世纪90年代华为开始从事集成电路的研发工作，经过不断的摸爬滚打，于2009年推出了第一款手机处理器K3用于试水，在后续的几年中，华为持续投入对手机芯片的研发，直至2014年才正式推出首款手机旗舰芯片Kirin920，再到现在令人叹为观止的Kirin9000，亮眼成绩的背后是华为长时间的打磨与不计成本地投入。

芯片产业一直奉行着“三高”定律，高风险、高投入、高回报。但事实上，高风险、高投入不一定能够换来回报。因此对于vivo、OPPO这几位初来乍到的选手来说，选择以设计难度较为简单的ISP芯片进场未尝不是一个明智之举。

小米早前发布的澎湃S1就是一个典型的例子，澎湃S1是小米首款自研手机处理器芯片，从产品立项到量产商用仅用了28个月，并搭载在小米5C机型中，不过由于产品调教的技术不够成熟，小米5C存在发热严重的问题，很多消费者并没有为这款产品买单。

虽然小米S1的销量不好，但小米也并未放弃对手机处理器芯片的研发，在澎湃S1发布之后网上也流传了些关于澎湃S2的消息，更有网友爆料称，澎湃S2五次流片失败。经历了五次流片失败和S1的销量不佳，给小米造成了不小的损失。

从今年小米发布的两款芯片来看，小米似乎调整了芯片研发的策略，开始由设计难度相对简单的周边配套芯片开始入手，毕竟工欲善其事必先利其器，若想开发出高性能的处理器就必先有一定的技术积累。同时，新品牌的推出市场需要一个磨合认可的过程，即使新品牌产品的性能参数都十分优秀，但未得到市场的认可，一切都是徒劳的。因此从风险、成本等方面来看，从周边配套芯片开始入手是最明智的做法。

从SoC走向专用芯片的小米

澎湃C1是小米去年在春季发布会新推出的一款自研图像信号处理芯片。该芯片可脱离SoC，独立于主板之上，目前已在小米MIX FOLD机型中批量使用。澎湃C1具有高性能、低内存和低CPU的占用特性，配合小米独有的智能3A算法，能够带来更专业、准确的成像质量。

图源：小米

3A算法主要是对自动对焦（AF）、自动白平衡（AWB）、自动曝光（AE）这三项关键的参数进行优化，实现更精准的对焦、白平衡以及曝光，提升高动态场景适应能力，以及暗光的成像质量。

据雷军介绍，澎湃C1还内置了能够高低频并行处理的双滤波器，数字信号处理效率提升一倍以上。与单滤波器相比，双滤波器能够更有效地保留图像细节特征，并对目标图像的噪声进行抑制，以此提升画质。

虽然小米在造芯的道路上不断受挫，但澎湃C1的发布可以看出小米从未放弃造芯的决心。在澎湃C1推出的半年后，小米又发布了一款自研充电芯片澎湃P1。从今年发布的两款芯片可以看出，小米的造芯路线由原本的激进开始向务实转变。这两款自研芯片的成功研发，有利于小米打造产品的差异性，助推小米手机的高端化。

vivo自研ISP V1

不断刷新国产手机拍照“天花板”的vivo，于2021年9月，携自研的ISP芯片在vivo的新品发布会上正式亮相。V1是一颗全定制特殊规格的ISP芯片，可与不同的主控芯片与显示屏使用，起到扩充手机ISP算力的作用。

图源：vivo

vivo V1最大的亮点在于将图像处理算法硬件化，该功能主要是通过V1自带的软件算法与主芯片搭配使用实现的。例如，在夜景模式中V1通过芯片上集成的算法先对所拍摄的内容进行降噪、曝光，再将处理好的图像数据交由原本主芯片的ISP进行二次降噪与曝光。通过两枚芯片的二次图像处理将拍摄画面的精度自然的提升。据vivo表示，这一系列的操作不仅提升了手机夜间拍摄的成像效果，在一定程度上还降低了软件算法50%的功耗。这也就意味着在相同条件下搭载该芯片的手机能够比其他手机录制更长的夜景视频。

不止于影像方面，V1在游戏的应用场景中也有不错的表现。在需要高帧数的游戏应用场景中，通过V1的MEMC插帧功能，可提升游戏中画面的播放帧数，为用户带来更震撼的视觉体验。

虽然这是vivo的第一款芯片，但其实在2019年，vivo就有了自研芯片的相关规划，并注册了带有芯片相关字眼的商标“vivo SoC”和“vivo chip”。据有关资料显示，这两个商标涵盖了处理信息\数据\声音和图像应用的中央处理器、黑匣子、集成电路卡、电子芯片、计算机芯片等领域。

V1是vivo在自研芯片道路上一个好的开始，据vivo的执行副总裁表示，目前vivo的芯片研发重点主要聚焦在夜景领域，在后期还将会推出V2、V3系列的自研芯片，并且不排除会深挖夜景领域，将该领域细分出更多应用场景进行多方面发展。

出道即巅峰的OPPO马里亚纳X NPU

在上个月，历时三年的“马里亚纳计划”终于迎来了首个落地成果。马里亚纳X是OPPO自研的一款影像专用NPU芯片。

图源：OPPO

据悉，该新芯片采用了自主创新的IP设计和台积电的6nm先进制程，片上集成的AI计算单元、影像计算单元均来自OPPO的自研技术。马里亚纳X最大的亮点在于AI算法与高动态范围图像的提升和无损的实时RAW计算，以及最大化传感器能力的RGBW Pro。

OPPO通过自研的MariNeuro AI计算单元，极大限度地将该芯片的AI算力提升至了18 TOPS，远高于苹果最强的手机SoC A15（A15 AI算力15.8TOPS），即使在高算力面前马里亚纳X的计算能效也仅为11.6TOPS/W，通过算法的优化很好地做到了算力与能效的权衡。

马里亚纳X的影像处理单元，在HDR方面支持最高20bit的处理位宽，领先目前图像处理旗舰芯片HDR能力的4倍，在4K Ultra HDR视频录制模式下，成像效果近似人眼。通过AI算力的加持，OPPO将马里亚纳X推向了手机图像处理芯片的顶峰，同时也体现了专用芯片内的优势。

结语

从陆续发布的几款芯片中可以看出，各大厂商意识到了核心技术的重要性。而为何都以图像处理芯片入手主要总结为以下两点：

技术的问题，图像处理芯片与处理器芯在研发难度上有很大的差距，小米、vivo、OPPO在芯片研发的领域没有过多的经验积累，从较为容易上手的图形处理芯片开始是个不错的选择，毕竟华为在手机处理器领域摸爬滚打数年才真正地站稳了脚步。

资金成本问题，与手机处理器芯片相比，图像处理器芯片的投资成本相对较低，也更易被国内厂商所接受，是作为切入芯片赛道不错的一个选择。