OPPO 用几千人的团队,脚踏实地做自研芯片!两年迈出"一小步":推出影像专用NPU,AI算力击败iPhone13!

2021-12-15 09:50:03 EETOP
在2019年的第一届OPPO未来科技大会上,OPPO创始人陈明永提出,公司在未来三年内,要用500亿投入研发。就在这一年里,OPPO正式成了芯片技术委员会(TMG),吹响了进军自研芯片的号角。从去年开始传出OPPO开始广挖芯片专家,再到今年爆出OPPO 给应届生开出40万年薪,招揽芯片人才。可以看出OPPO造芯动力十足。

如今,传闻已久的OPPO自研芯片终于揭开面纱!就在昨天的OPPO未来科技大会2021(OPPO INNO DAY 2021)上,OPPO正式发布了首个影像专用NPU芯片马里亚纳®️ MariSilicon X。


 
不同于小米、vivo那样选择相对简单的ISP图像芯片,大家猜到了OPPO造芯,却没有猜到OPPO第一次做芯片,就选择了难度极高的6nm先进制程工艺、集成了30亿颗晶体管、AI算力超过了苹果iPhone13的影像专用NPU芯片

“马里亚纳是世界上最深的海沟,代表着自研芯片之艰难。”OPPO创始人兼首席执行官陈明永表示,“马里亚纳 MariSilicon X只是OPPO自研芯片的一小步,OPPO未来会持续投入资源,用几千人的团队,去脚踏实地做自研芯片。无论前路多少挑战,我们都将坚持不懈,咬定青山不放松。”

OPPO芯片产品高级总监姜波表示:“马里亚纳 MariSilicon X是 OPPO未来十年影像的开篇之作,它的问世标志着OPPO在计算影像领域首次实现了全链路垂直整合,将完全服务于OPPO定制化的计算影像需求。未来,马里亚纳MariSilicon X 将和通用平台一起构成了手机核心运算的左右大脑,正式开启‘一机双芯’时代。”

 
接下来看看这颗马里亚纳 MariSilicon X 芯片作为 OPPO 发布第一颗自研芯片拥有哪些特点:
 
作为OPPO首个自主设计和研发的影像专用NPU芯片,马里亚纳 MariSilicon X是全球首个采用6nm先进制程工艺的移动端独立NPU,具有四大技术突破:
  • 空前强大的AI计算能效

  • 行业领先的Ultra HDR

  • 无损的实时RAW计算

  • 最大化传感器能力的RGBW Pro



    6纳米先进制程

    采用台积电6nm工艺制程,可有效支撑同级最好的能效比,包括在RAW上的复杂算法处理;
  • 设计之初,OPPO曾经面临6纳米和12纳米的选择。6纳米芯片不仅造价昂贵,而且设计难度极高。在成本方面,比12纳米的高出2-3倍,并且其每次试验流片的费用高达1亿元,一旦失败,大量人力物力将付诸东流,推倒重来。
  • 姜波表示,做一款专用NPU,性能要强于现在的通用NPU,研制初期内部做了很多仿真,最后得出的结论是,即便有 MariNeuro、MariLumi 等自研的 IP 投入,用 12nm 也很难达到作为终端层面功耗性能极致的要求,因此认为是必须选择 6nm。
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    空前强大的AI计算能效
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    马里亚纳 MariSilicon X采用面向未来AI时代的新黄金架构理念——DSA(DomainSpecific Architecture),实现了“专芯专用”,马里亚纳 MariSilicon X集成了自研的MariNeuro®️ AI计算单元,提供高达18TOPS的最大有效算力!这个算力已经超过苹果iPhone13的A15。

 
此外能效可以做到惊人的11.6TOPs/w,面向OPPO自研AI算法,实现最高效的计算加速和功耗优化。
 
据悉目前大多数NPU能效比都没有超过10TOPs/w。姜波表示:“对于手机NPU来说,AI算力的提升并不是难点,因为这是可以通过增加NPU的面积把算力堆起来的。但是,手机内部的空间是有限的,并且有着严苛的功耗及热性能的限制,所以高能效比才是关键。而要想实现11.6TOPS/W能效比则是非常难的。”
例如在运行OPPO自研的AI降噪算法时,马里亚纳MariSilicon X能够以4K的规格,实现40fps的处理速度,相比于此前Find X3 Pro(骁龙888)通用NPU支持的2fps速度,实现了20倍的性能跃升,同时功耗降低超过50%,体现了越专用越高效的显著优势。
马里亚纳MariSilicon X还采用了创新的双层存储架构,为AI计算的卓越能效和实时性提供有力的支持。其中,马里亚纳MariSilicon X集成了片上的内存子系统,可提供高达每秒万亿比特的超大吞吐量,保障海量的AI数据在计算时无需离开AI计算单元,避免内外部数据交换带来的读写功耗。此外,马里亚纳 MariSilicon X还配备了独立DDR带宽,传输速度高达8.5GB/秒,为芯片内各个计算单元提供独立带宽,让超强算力不会被读写速度所限制。独立DDR带宽的加入,也为手机系统总带宽带来了17%的增量。
 
Ultra HDR 行业领先的影像处理能力,设立HDR新标杆
马里亚纳 MariSilicon X还集成了自研的MariLumi®️ 影像处理单元,并实现了HDR性能的新突破。

MariLumi影像处理单元支持最高20bit的处理位宽,并支持惊人的20bit Ultra HDR,是目前旗舰平台HDR能力的4倍。在即时呈现出的画面中,最亮与最暗之处的亮度对比极值达到100万比1,几乎与人眼真实的感受无异。
20bit 实时RAW计算,计算影像无损处理的新范式
马里亚纳 MariSilicon X的强大性能帮助OPPO重塑无损影像链路,将传统链路只能在后端完成的AI计算推向了拥有最多原始信息的最前端——RAW域,为计算摄影的未来发展带来革新。
传统计算摄影的视频处理基本是在影像链路的最末端,即YUV域执行,但链路中的多次转换会导致图像数据丢失了大量的信息和细节,这也导致传统计算摄影只能对有损的信息进行处理,无法实现最佳的效果。
马里亚纳MariSilicon X引领性地将复杂的AI算法以及20bit HDR融合全部前置到RAW域进行,让AI计算不再受限于信息量的损耗,为整个影像链路输出高质量的图像数据。与传统后端计算相比,马里亚纳 MariSilicon X的实时RAW计算能够带来8dB的图像信噪比提升。
专属的RGBW Pro模式,实现传感器能力的最大化
拥有马里亚纳 MariSilicon X之后,OPPO第一次完成了影像垂直链路整合,RGBW Pro模式就是最好的例证。通过双通路设计,马里亚纳MariSilicon X首次实现了对RGB和W像素的分隔处理,最大化利用每一种像素特性,释放出RGBW阵列的全部潜力。马里亚纳 MariSilicon X的RGBW Pro模式带来了8.6dB的信噪比提升,以及1.7倍的解析力提升,在传感器尺寸规格都没有变化的前提下实现大幅的影像效果增强。
AI夜景视频首次达到4K规格,计算影像的新标杆
在四项前沿技术突破的加持下,马里亚纳 MariSilicon X以同时支持4K+20bit RAW计算+AI+Ultra HDR的全新规格,为计算影像树立了全新标准,让安卓AI视频,首次拥有了4K表现;也让4K视频,第一次拥有了AI能力。
 
 

关键词: OPPO 芯片 半导体

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