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一周前，OPPO召開了未來科技大會(huì)。會(huì)上最重磅的發(fā)布，就是發(fā)布了他們的第二代自研芯片：馬里亞納MariSilicon Y。去年OPPO發(fā)布第一代自研芯片的時(shí)候，我就做過深入解讀，當(dāng)時(shí)他們做的是一顆影像專用NPU芯片。這個(gè)芯片做的很成功，性能指標(biāo)不錯(cuò)、戰(zhàn)略意義也很大，所以很多人其實(shí)都非常期待今年的第二代芯片的發(fā)布，大家也在猜想，這次OPPO會(huì)不會(huì)進(jìn)軍手機(jī)處理器芯片。
不過出乎很多人意料的是，這一代芯片竟然只是一個(gè)放在耳機(jī)里的、看起來貌似「平平無奇」的藍(lán)牙音頻芯片。
事實(shí)上，大會(huì)之前我也和OPPO的芯片團(tuán)隊(duì)做過深入交流，他們也非常坦誠和明確的表示，如果單從商業(yè)角度來看，做這顆芯片的投入產(chǎn)出肯定是不劃算的。我翻譯一下，就是做這顆芯片是賠錢的，畢竟市面上并不缺少藍(lán)牙和音頻芯片的解決方案。
那么問題就來了，一個(gè)智能手機(jī)里有大大小小幾十顆芯片，OPPO到底是基于怎樣的考慮，放著手機(jī)里大量的核心芯片不做，而要花大力氣去做一個(gè)放在耳機(jī)里的小小芯片呢？
OPPO肯定沒瘋，這次選擇做藍(lán)牙音頻芯片也并不是隨意的選擇，而是基于兩個(gè)主要原因。從表面上看，音樂和音頻一直是智能手機(jī)這些移動(dòng)終端用戶的核心需求，計(jì)算音頻也成為未來發(fā)展比較確定的趨勢。OPPO這顆馬里亞納Y芯片，也是從用戶需求出發(fā)的理智選擇。
但更重要的是，我深挖了一下OPPO造芯的過程，再結(jié)合前一顆芯片的產(chǎn)生和定位，其實(shí)就能發(fā)現(xiàn)，這顆芯片是OPPO構(gòu)建完整芯片設(shè)計(jì)能力的關(guān)鍵試驗(yàn)，有點(diǎn)醉翁之意不在酒的那個(gè)味兒了。
接下來，我們就來深入分析一下OPPO第二顆自研芯片背后的本質(zhì)邏輯。
OPPO造芯回顧
為了理解OPPO為什么要做這顆藍(lán)牙音頻芯片，我們需要首先來回顧一下他們的造芯歷程。去年我們深入解讀過，OPPO的第一顆自研芯片叫馬里亞納MariSilicon X?？偨Y(jié)一下，它是一個(gè)智能影像芯片，集成了圖形圖像處理器ISP和AI加速器NPU，采用了6納米工藝制造，AI峰值算力能達(dá)到每秒18萬億次。不管你能不能看懂，都可以理解成這顆芯片性能很高，實(shí)際應(yīng)用在手機(jī)里進(jìn)行雙芯拍攝，對影像效果也有立竿見影的提升。
關(guān)鍵是這顆芯片的名字取得很妙，馬里亞納海溝是世界上水最深的地方。當(dāng)時(shí)我們就說過，自研芯片的水很深，一般人把握不住。但OPPO直接用馬里亞納來命名，內(nèi)涵非常豐富，說明他們明知水很深，卻非要蹚一蹚。當(dāng)時(shí)他們在發(fā)布里也說，其實(shí)很清楚自研芯片的難度，往前走的每一步都很有挑戰(zhàn)。
從2019年起，OPPO要做自研芯片當(dāng)時(shí)在業(yè)界幾乎是人盡皆知，已經(jīng)是公開的秘密了，OPPO也組建起了規(guī)模龐大的芯片團(tuán)隊(duì)，甚至還傳出給應(yīng)屆生開出了超過40w的總包待遇，當(dāng)時(shí)還一度沖上了熱搜。面對這種熱度，人們也肯定在期待OPPO的第一顆芯片，會(huì)不會(huì)是手機(jī)里最關(guān)鍵的處理器芯片。但出人意料的是，OPPO選擇了比較「偏門」的影像NPU芯片。原因很簡單，影像是他們的用戶最關(guān)心的關(guān)鍵需求，也是最能直觀提升影像體驗(yàn)的方案。
一顆好的影像芯片，不僅能給用戶帶來優(yōu)秀的拍攝體驗(yàn)，還能給處理器減負(fù)，從而讓系統(tǒng)變的更加流暢，實(shí)現(xiàn)了DSA也就是領(lǐng)域?qū)Ｓ玫膶Ｐ膶Ｓ玫睦砟睢Ｋ設(shè)PPO的這個(gè)雙芯策略一經(jīng)推出就獲得成功。
一年過去了，OPPO發(fā)布的第二顆自研芯片同樣出乎很多人的意料，至少我在得知他們做的是藍(lán)牙音頻芯片的時(shí)候，心里是有很多問號(hào)的。
音頻芯片：為需求而生
前面說過，OPPO自研藍(lán)牙音頻芯片有兩層原因，我們先說第一層，那就是為了用戶的需求。作為音頻來說，它一直都是智能手機(jī)甚至是手機(jī)的核心功能。十幾年前我上大學(xué)的時(shí)候，有一個(gè)索愛的音樂手機(jī)是很多人的夢想。就算是現(xiàn)在視頻影像、游戲等其他功能紛紛成為智能手機(jī)的核心應(yīng)用，但音頻仍然是這些應(yīng)用的重要組成。有話說的好：沒聲音，再好的戲也出不來。
當(dāng)然了，音頻和音樂本身也在不斷進(jìn)化。Luminate 2022年上半年報(bào)告顯示，全球流媒體音樂同比增長了24.7%，視頻流媒體播放增長28.1%。QuestMobile 2022上半年報(bào)告也有數(shù)據(jù)表明，中國移動(dòng)音樂用戶規(guī)模已達(dá)到龐大的7.06億。
如此龐大的用戶基數(shù)，必然產(chǎn)生大量的需求，并由此不斷推動(dòng)在線音樂平臺(tái)曲庫數(shù)量持續(xù)增長。國內(nèi)兩大音樂app網(wǎng)易云音樂和騰訊音樂，在2021年一季度的曲庫數(shù)量是5500萬，而2021年底就增長到1.4億，增幅達(dá)到150%以上。
隨著音頻市場的增長，藍(lán)牙耳機(jī)也已經(jīng)成為很多人的剛需和標(biāo)配。而TWS耳機(jī)，也就是真無線立體聲耳機(jī)，也稱為最近幾年終端市場增長的爆發(fā)點(diǎn)。
不過和幾年前的無線耳機(jī)相比，現(xiàn)在的TWS耳機(jī)早就不是只用來聽個(gè)響了。人們也越來越追求高保真和無損音質(zhì)。根據(jù)《2022音頻產(chǎn)品使用現(xiàn)狀調(diào)研報(bào)告》顯示，超過58%的受訪者表示希望獲得高解析度或無損音質(zhì)。61%的消費(fèi)者希望獲得比MP3更好的音質(zhì)，包括CD音質(zhì)（44.1KHz/16bit）、高解析音質(zhì)（高于96KHz/24bit）、無損音質(zhì)。此外，有66%消費(fèi)者認(rèn)為無損音質(zhì)會(huì)決定他們是否購買設(shè)備。
有需求，就有供給。越來越多的曲庫和在線音樂平臺(tái)都在加速升級(jí)曲庫質(zhì)量，比如我全球最大的流媒體音樂平臺(tái)Spotify，已經(jīng)宣布即將推出Spotify HiFi服務(wù)，提供高品質(zhì)無損音樂；Apple Music目前也有超過7500萬首無損音頻；國內(nèi)騰訊音樂旗下的QQ音樂、酷狗、酷我音樂，也提供了Hi-Res高解析音頻和無損壓縮音頻；網(wǎng)易云音樂也在2022年正式上線Hi-Res專區(qū)。
說了這么多，其實(shí)就是想說一件事，那就是無損音頻已經(jīng)從小眾發(fā)燒友體驗(yàn)，慢慢走向了大眾化。只要你的耳機(jī)和播放設(shè)備能支持，平臺(tái)早就提供了這些無損音頻了。
除了前面說的兩點(diǎn)，智能音頻和計(jì)算音頻也在最近幾年迅猛發(fā)展。最典型的有兩個(gè)應(yīng)用：主動(dòng)降噪和空間音頻。當(dāng)我第一次戴上大法的降噪耳機(jī)的時(shí)候，感覺世界都清凈了，特別是對于經(jīng)常通勤和出差的人來說，降噪絕對是回不去的體驗(yàn)。而最近幾年，主動(dòng)降噪變的更加智能化，比如用戶可以根據(jù)自己所處的環(huán)境，選擇完全隔離還是開放通透、還是只能聽見人聲等等。
當(dāng)然，空間音頻也很香，比如我日常使用的AirPods Pro就一直開啟空間音頻，特別是聽書聽播客這些語言類內(nèi)容的時(shí)候，空間音頻可以創(chuàng)造一種交互感，讓你感覺講述內(nèi)容的人就站在某個(gè)方向。
目前，計(jì)算音頻已經(jīng)步入了新的發(fā)展階段，那就是更加個(gè)性化、定制化。比如新一代的空間音頻可以根據(jù)用戶的頭型和耳朵的形狀，去定制相關(guān)的模型，獲得最符合個(gè)人的聽感。除此之外，包括自然語言處理在內(nèi)的先進(jìn)AI技術(shù)、環(huán)境感知技術(shù)等等，都在融入計(jì)算音頻領(lǐng)域，目的就是幫助用戶獲得更加個(gè)性化的體驗(yàn)。之前視頻里也說過很多次，這種量體裁衣式的進(jìn)化，也是很多技術(shù)的未來發(fā)展趨勢。
那么話說回來，為了支持這些越來越復(fù)雜的算法和軟件，必然需要更強(qiáng)的算力和硬件，而這些的核心，就是芯片。比如蘋果的H系列芯片，以及OPPO這次做的馬里亞納Y，都是基于這樣的考慮。
從技術(shù)的角度來看，這顆馬里亞納Y芯片主要有兩個(gè)獨(dú)特之處，分別是藍(lán)牙傳輸速率、以及集成了NPU的AI算力。我們一個(gè)一個(gè)來看。
用藍(lán)牙耳機(jī)聽無損音頻，要解決的第一個(gè)問題就是傳輸。無損音頻有好幾種編碼格式，但他們的理論速率最小也要2.25Mbps，最高要達(dá)到9Mbps。即使能進(jìn)行壓縮，也超過了現(xiàn)在藍(lán)牙的傳輸速率了。
這樣就尷尬了，雖然平臺(tái)提供了無損音源，但需要用有線耳機(jī)才能聽，藍(lán)牙耳機(jī)還是只能聽個(gè)響。
為了解決這個(gè)問題，馬里亞納Y超高速藍(lán)牙集成了12Mbps藍(lán)牙速率，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)牙的4倍，可以覆蓋目前最高規(guī)格的192kHz采樣率、24位采樣位深。
不僅速率提升了，OPPO還提供了URLC私有無損編解碼技術(shù)，它能將無損壓縮率提升到50%。也就是說，可以通過壓縮，把所需要的傳輸速率再砍一半。有了超高藍(lán)牙速率和URLC編解碼，就從根本上解決了數(shù)據(jù)通信的瓶頸。
第二，馬里亞納Y集成了NPU、也就是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理單元，算力達(dá)到590 GOPS。這就讓計(jì)算音頻的大量AI計(jì)算過程都能在耳機(jī)里完成，同時(shí)也能降低數(shù)據(jù)在耳機(jī)和手機(jī)之間傳輸?shù)难訒r(shí)，獲得更加實(shí)時(shí)的聲音效果。
有了NPU，就相當(dāng)于打開了算力的大門，讓很多想法都能實(shí)現(xiàn)了，比如這次發(fā)布提到的聲音分離技術(shù)就是這樣。這個(gè)技術(shù)能把音頻里的聲音分離開，比如把一段音樂分成人聲、鼓聲、貝斯、還有其他聲音，然后可以分別調(diào)整各個(gè)音軌的空間位置、大小、音效，就像你站在樂隊(duì)中間一樣。
還有一個(gè)功能是萬能全景聲，可以把普通音頻進(jìn)行音軌識(shí)別和分離，從而實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)化成立體聲、環(huán)繞聲或者全景聲，提供不同的具有沉浸感的體驗(yàn)。而這樣一來，也不用再考慮杜比全景聲的文件格式了，基本上每一首歌都能通過NPU進(jìn)行全景聲計(jì)算，從而創(chuàng)造空間感。
馬里亞納Y：深層邏輯
前面說的是OPPO自研馬里亞納Y芯片的第一層原因，但正如我和OPPO芯片團(tuán)隊(duì)交流的時(shí)候說的，用關(guān)鍵技術(shù)解決關(guān)鍵問題，這個(gè)沒毛病，而且這些技術(shù)和優(yōu)勢都非常有用，這個(gè)也沒毛病，但他們兩顆自研芯片似乎不計(jì)成本去造芯，而且投入產(chǎn)出似乎并不成比例。
這其實(shí)就是我們要說的第二層、也是更本質(zhì)的原因，那就是馬里亞納Y這顆芯片其實(shí)是OPPO造芯過程中的非常重要的嘗試，那就是一方面整合完整SoC設(shè)計(jì)能力，一方面整合對先進(jìn)工藝的理解和掌握，分別來說。
首先，這顆芯片是一個(gè)片上系統(tǒng)SoC芯片，這個(gè)和第一代有本質(zhì)區(qū)別。之前我們解讀過，前一代馬里亞納X是個(gè)領(lǐng)域?qū)Ｓ眯酒?，更多是扮?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/521851.html">協(xié)處理器的角色，必須配合主芯片，也就是手機(jī)處理器，才能正常工作。
但這次的馬里亞納Y，是一個(gè)完整架構(gòu)的SoC，也就是說它可以獨(dú)立工作，不僅有藍(lán)牙和音頻功能，還有外設(shè)接口、存儲(chǔ)計(jì)算通信等等完整的功能，里面也包含了一個(gè)小型的處理器。我們常說麻雀雖小五臟俱全，通過跑通這顆芯片的完整設(shè)計(jì)流程，讓OPPO的芯片設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)掌握了設(shè)計(jì)更加完整架構(gòu)芯片的關(guān)鍵要素，該踩的坑都踩了，該蹚的水都蹚了；我們常說的know how，也就是一些經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)積累也都完成了。這對于OPPO下一步進(jìn)軍更加有挑戰(zhàn)的芯片，是非常有用的鍛煉和實(shí)驗(yàn)。
第二，可能很多人沒注意到，這次OPPO使用的是臺(tái)積電的N6RF工藝，也就是6納米的射頻工藝。為什么說這個(gè)這么重要呢，因?yàn)?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/499771.html">射頻技術(shù)一直芯片技術(shù)里最具挑戰(zhàn)的領(lǐng)域之一。我當(dāng)年上學(xué)的時(shí)候，就是因?yàn)樯漕l太難了，才學(xué)的數(shù)字芯片設(shè)計(jì)。它之所以難，就是因?yàn)?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E5%B0%84%E9%A2%91%E8%8A%AF%E7%89%87/">射頻芯片在很多地方都非常依賴經(jīng)驗(yàn)和積累，這個(gè)領(lǐng)域的工程師都是越老越吃香。射頻領(lǐng)域存在很多不確定性，各種參數(shù)的調(diào)節(jié)非常玄學(xué)，靠經(jīng)驗(yàn)才能判斷調(diào)試的方向。調(diào)對了就對了，調(diào)不對、或者不知道怎么調(diào)，可能要花大量時(shí)間去試錯(cuò)、交學(xué)費(fèi)。所以對于很多芯片大廠來說，射頻都是不碰的。
而且，N6RF是目前業(yè)界最先進(jìn)的射頻工藝，全球范圍內(nèi)也只有蘋果的H2芯片、S8芯片里的GPS模塊、以及馬里亞納Y芯片成功使用了這個(gè)工藝。把6納米工藝整合到設(shè)計(jì)流程里，本身就是很有挑戰(zhàn)的事情。所以馬里亞納Y對于OPPO的芯片設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)來說意義重大，代表OPPO掌握了先進(jìn)工藝制程。吃透一個(gè)工藝，意味著翻過一座大山，在這個(gè)過程中積累下來的經(jīng)驗(yàn)，特別是無線連接和射頻這些關(guān)鍵技術(shù)，都可以直接用在接下來芯片的設(shè)計(jì)中。
和OPPO的芯片團(tuán)隊(duì)交流下來，我有一個(gè)非常強(qiáng)烈的感受，就是他們是堅(jiān)定的長期主義者。他們并沒有一上來就高喊口號(hào)、或者一上來就挑戰(zhàn)最高的高峰，而是根據(jù)用戶需求和自己的產(chǎn)品線、結(jié)合自身的技術(shù)特點(diǎn)和能力、尊重事務(wù)的客觀發(fā)展規(guī)律，然后針對性的做研發(fā)選擇、做長遠(yuǎn)的布局，并且把握住自己的節(jié)奏，不幻想彎道超車。這些是長期主義的典型體現(xiàn)。
芯片和軟硬件的開發(fā)有很多種模型，其中有一個(gè)冰川模型。它非常形象，大家能看到海平面上露出來的冰山一角，這個(gè)就是實(shí)際產(chǎn)出的產(chǎn)品。但其實(shí)把這一角推出來的，是海平面下很大的冰山主體，這些才是一個(gè)芯片團(tuán)隊(duì)的核心與基礎(chǔ)能力。通過OPPO這兩年的芯片發(fā)布，也不難看到，除了冰山上的兩顆芯片，他們真正在做的，是不斷構(gòu)建水面下的部分，也就是更大更扎實(shí)的底層能力。
人們經(jīng)常說一句話，叫做「要堅(jiān)持做長期而正確的事情」。但事實(shí)上，很多時(shí)候我們并不知道某件事情是否正確，只有做完回頭來看才能知道。從OPPO的造芯過程能看到，他們在做的其實(shí)是「長期而困難的事情」，因?yàn)槿绻患虑榧刃枰L期投入、又非常難，那就大概率是正確的。這個(gè)精神，其實(shí)也適用于我們每個(gè)人。也希望我們的每一位讀者，能找到一個(gè)足夠困難的事情，然后長期做下去，相信肯定會(huì)有收獲。
（注：本文不代表老石任職單位的觀點(diǎn)。）
