vivo自研芯片大揭秘

　　首先要恭喜一下vivo拿下了2022年一季度国内手机市场份额第一名，尤其是在整个手机市场下滑的情况下，取得这样的成绩还是不容易的。
　　2022年一季度国内手机市场份额（图片来自Counterpoint）
　　按分析人士所说，而vivo能拿第一名的原因无外乎两点：深厚的技术积累和得当的市场战略。对于新技术的研发和应用，vivo一直有着敏锐的嗅觉，将这些技术整理并率先投放到市场。而其清晰的市场战略，跟技术研发配合的也是相得益彰，让vivo摆脱了之前线下机高溢价的印象，在线上线下都有比较出色的产品。其在芯片领域的探索也是如此，除了首发独显芯片，跟手机SoC厂商深度定制之外，vivo还在其X系列手机上推出了自研芯片V1以及升级版的V1+. 那么这个自研芯片到底有何用途，vivo自研它的用意又是为何呢?
　　vivo V1芯片（图片来自网络）
　　首先V1芯片是一颗ISP芯片，ISP的全称是Image Signal Processor，图像信号处理器。它的作用通俗来说就是对摄像头拍摄的图像数据进行处理，让数字图像呈现的效果尽可能美化。这里我们要先科普一下手机拍照的原理，首先，光线通过镜头进入相机模组内部，经过通过镜头过滤掉红外光，然后到达CMOS传感器。这个时候，相机的CMOS传感器会将光学信号转换为电信号，再通过内部的模数转换电路转换为数字信号，然后传输给ISP进行加工处理，再经历AI单元的一轮智能成像算法优化后，最终才能生成肉眼可见的图片或视频文件。
　　手机拍照处理过程（图片来自网络）
　　问题来了，镜头和CMOS在将光学信号转化为由0、1、0、1组成的数字信号时可能存在细节上的遗漏和错误，而ISP单元的主要任务就是进行＂纠错＂、＂校验＂和＂补偿＂。这就好比让你用英文翻译一段中文成语或谚语，需要翻译官具备足够的文学素养，才能用英语准确表达出中文语境的博大精深。没错，此时ISP扮演的就是＂翻译官＂的角色。在实际的手机使用场景中，ISP几乎参与了绝大部分拍照流程，包括拍摄前的对焦以及将光信号转变成电信号，生成照片图像，并在后期提供算力支持等等。另外，ISP与成像质量也有直接关系，它影响着传感器支持的像素，而诸如连拍速度、图像处理速度、色彩、感光度、HDR等等关键性能也均由ISP决定。
　　手机SoC里的ISP模块（图片来自网络）
　　ISP虽然不可或缺，但通常都是作为一个模块被集成进手机SoC里的，那么vivo为什么要单独把它做成一颗独立的芯片呢？实际上不止vivo，国内各家手机厂最近两年都在热衷于自研ISP芯片，在vivo之前小米已经率先推出了自研ISO芯片澎湃C1，而在小米之后，OPPO和荣耀（华为）也都发布了各自的ISP芯片。为什么大家都选择ISP作为自研芯片的突破口？
　　小米、OPPO、荣耀的自研ISP芯片（图片来自网络）
　　这背后的原因一是目前拍照功能基本已成为安卓手机对比苹果手机的唯一优势，安卓手机厂商都寄希望于在拍照功能上有更大的突破。虽然主流SoC芯片内置的ISP模块能够提供出色的性能支持，已经可以满足大部分场景需求，但实际上也有不少局限性。手机厂商只能根据集成在SoC芯片里的ISP模块特性进行适配和调整，有一定的局限性。另外由于SoC芯片的升级规律限制，ISP模块更新频率并不会很高，无法掌握具体的升级规律等，手机厂商对ISP的可控度非常低。而手机厂商通过自研ISP芯片，就能够有效解决上面提到的问题。自主设计ISP芯片，可根据手机产品具体需求实现更有针对性的定制，充分发挥手机影像系统实力，更容易实现影像系统突破。并且不用担心不同SoC平台之间ISP模块差异，换个SoC平台同样很容易就能保证成像质量。
　　V1+芯片可以同时支持天玑和骁龙CPU（图片来自vivo官网）
　　二是手机SoC芯片通常会集成CPU、GPU、NPU、ISP、通信基带等模块，做SoC芯片的门槛很高，不是谁都能做到海思那样，小米澎湃S1就是一个反例。而自研ISP芯片相对来说没这么复杂，不需要涉及到那么多技术层面，从ISP芯片开始自然是一个更优的选择。手机厂商自研ISP芯片，入门相对简单，也很容易让用户感受到自研芯片带来的好处，这种投入能以相对较快的速度产生回报，还能够在趋于同质化的配置中拿出独有优势，增加在高端市场的筹码，对于争夺高端手机市场尤为重要。
　　vivo自研芯片带来明显的夜景优化（图片来自网络）
　　再说回vivo这颗自研芯片，第一代V1芯片能够支持实时黑光夜视功能，通过取景器即可看到成片效果的亮度，并支持手动调节曝光强度，实现在夜景下自由创作。相比纯软件方式的功耗减少50%，有助于在夜景视频中创造更为出众的表现。而第二代自研芯片V1+既是专业影像芯片，又是显示性能芯片。V1+不仅用于视频、照片拍摄之类的影像处理，还能应用于游戏插帧,所以理论上这是一颗ISP+MEMC芯片。根据实际测试的结果，X80系统手机不仅拍照效果延续了前系产品的良好效果，游戏帧率和功耗的表现也很出色，这些都让X80系列手机不仅是拍照旗舰，更可以成为全能旗舰。
　　V1+功能介绍（图片来自vivo官网）
　　而对于自研芯片的研发过程，据vivo表示，为了研发V1芯片， vivo投入了超300人的研发人员，并且研发耗时24个月。不过，芯片研发并非手机厂商的强项， vivo自己的资源主要布局在算法、IP转化和芯片架构的设计上，IC线路设计、流片、生产等流程上会交托给合作伙伴，双方利用各自的专业和优势，合理分工协作。
　　可能很多小伙伴会质疑这种合作开发的产品还能叫自研吗？这里需要说一下芯片研发是一个复杂漫长的过程，尤其是在SoC领域，很少有哪个公司能够完全自己把各个模块全部自研实现，很多IP需要从第三方购买。因此对芯片设计来说，前期的算法和架构设计更为重要，在算法和架构设计基本确定的情况下，剩下的线路设计（物理实现）、流片、生产等环节就类似于委外加工一样。因此只要自主掌握了算法和架构，就可以说掌握了这颗芯片的核心，也就可以说是自研。
　　而芯片的物理实现和生产制造需要更多的工程经验，由专业的合作方来负责效率更高。业界有一些公司会专门提供这种芯片设计和生产的服务，可以帮助这种跨界造芯的厂商更快实现从算法设计到芯片量产。
　　某芯片设计服务公司的三种业务模式（图片来自网络），vivo的模式类似于第二种：客户+ASIC解决方案
　　此前vivo称，V1芯片是与某SoC大厂开展深度合作而完成。而外界大都认为vivo口中的＂某SoC大厂＂很可能就是三星。毕竟vivo曾经与三星在处理器芯片上深度定制。然而根据一些行业自媒体的透露，vivo自研芯片的＂幕后操刀者＂可能并非三星，而是一家因太过低调而显得神秘的老牌面板驱动芯片大厂——Novatek 联咏科技。
　　联咏科技总部位于中国台湾地区，于1997年5月成立，原为联华电子设计部门之一的商用产品事业部。从2003年起，联咏先后在中国大陆、日本等地成立子公司。联咏科技初期主要产品为电脑周边芯片组，曾是键盘与鼠标控制器的全球最大供货商。1999年决心跨足面板驱动芯片市场，2000年后转向液晶面板驱动芯片及系统单芯片。目前已成为全球平面显示屏幕驱动芯片的领导厂商。
　　根据iSuppli数据显示，2007年联咏在大尺寸液晶平面显示器驱动芯片全球市场占有率 22%，排名全球第一。2008 依 GSA 排行，联咏年营收排行全球第十一大芯片设计公司。2015年成功跻身全球前十大芯片设计公司，排名第十。到了2021年，联咏合并营业收入净额为新台币1353.66亿元，年增长69.3％，创历史新高，首度突破千亿元关卡，成功成为全球第六大芯片设计公司，也是台湾地区仅次于联发科的第二大芯片设计公司。
　　联咏排名2021年台湾第二大芯片设计公司（图片来自TrendForce）
　　vivo跟联咏合作，多少还是让人有些意外，毕竟联咏的强项是显示驱动芯片（设计和制造流程跟数字SoC芯片差别巨大）。但考虑到显示驱动芯片的重要作用——每块手机屏幕至少要配备一颗，以及之前报出的缺货涨价等新闻，或许vivo与联咏的合作不只是基于自研芯片的开发，更是考虑到显示驱动芯片的供应（纯属瞎猜）。
　　不积跬步，无以至千里。不管怎么说，vivo正在自主造芯的路上一步步前行，希望以后能看到更多自研甚至自造的国产芯片出现在国产手机里。