以前,海思半导体因为能够自主研发先进的手机处理器SoC,实现了规模化商用,华为不仅在中国手机市场上是当之无愧的领头羊,力压小米、OPPO、vivo等国产友商品牌,也一度被外界公认为是最有资本与三星、苹果鼎足而立的智能手机大厂。在某种程度上,或许正是基于这样的原因,华为消费者业务CEO余承东曾大胆且乐观地预言,未来手机市场上将只剩2~3个玩家。甚至于,华为对外毫不掩饰自己的野心——全球手机市场出货量超越三星,高端手机市场至少要与苹果平起平坐。 但随着2020年华为遭遇芯片断供,国内、外手机市场格局急速变化。如今的华为,已经从一个手机大厂转为了一个手机小厂,智能手机业务前景难以捉摸。子品牌荣耀也跟华为彻底分了离,当下荣耀最重要的就是在市场上站稳脚,只有站稳了脚,才能够好好地活下去,只有好好地活下去,后面才会有更美好的盼头。华为在手机市场上无奈败退,三星、苹果、小米、OPPO、vivo、高通、联发科和紫光展锐,按理说都会是受益者。而很多国人都希望,作为国产手机品牌大厂的小米、OPPO和vivo,也能够像华为一样,可以拥有自主研发芯片的实力,拥有自己的绝活——核心技术。 跟小米相比较,一向坚守本分,更爱保持低调、务实风格的蓝绿兄弟大厂OPPO(OPPO+realme+OnePlus)和vivo(vivo+iQOO)。可能更讨人喜欢。 举例来说,根据Canalys数据显示,今年第一、二季度,OV系在中国手机市场出货量份额合计其实已经高达50%左右。而在印度、欧洲等海外重点市场,OV系的市占率同样在增长。再比如,源自ETSI数据显示,截至2021年5月,全球5G标准必要专利持有数前十大企业分别是,华为(5170项)、LG电子(3215项)、高通(3201项)、中兴通讯(3041项)、三星电子(2790项)、诺基亚(2010项)、大唐电信(1703项)、爱立信(1659项)、OPPO(1594项)、vivo(1529项)。换言之,OPPO与vivo两家合起来在全球5G标准必要专利持有数量便超过3100项。 1,ISP芯片看似简单,实则有着较大的技术壁垒,与AI融合是未来重要的技术方向之一 在手机处理器SoC中,包含了CPU、GPU、ISP、DSP和基带等不同功能的模块组合,分管计算图像、通信等不同任务。所谓ISP,是Image Signal Processor的缩写,中文翻译过来就是图像信号处理器,用以对前端图像传感器输出信号进行处理的单元。通俗来说,ISP芯片所要做的就是,将"数字眼睛"的视力提升到"人类眼睛"的水平,让人眼看到数字图像时的效果尽可能接近人眼看到实景时的效果。 ISP架构方案包括外置(独立)和内置(集成)。外置 ISP架构是指在应用处理器(AP)外部单独布置ISP芯片用于图像信号处理。而内置架构是指在应用处理器内部嵌入ISP IP,直接用应用处理器内部的ISP进行图像信号处理。就外置ISP芯片而言,一个十分显而易见的好处就是,能够实现产品的差异化。内置ISP是封装在应用处理器内部的,与应用处理器紧密联系在一起,如果应用处理器相同,那么ISP也一样。因此基于同样应用处理器生产出来的手机,其ISP的性能也是一样的,可供调教的条件也是固定的,这样就不利于实现手机产品的差异化。而如果选择外置ISP,那么同一颗应用处理器,可以搭配不同型号的ISP芯片,这样可以实现产品的差异化,为用户提供更丰富和优质的产品。 如今,每款配置了摄像头的移动设备,都搭载ISP芯片。国产智能手机厂商通常宣称自己的产品用了索尼CMOS图像传感器,甚至将此感光元件的具体型号公开出来,还给出一个多镜头阵列的分解图。但消费者拿到手机,拍出的照片不如预期的那么好,其中一个很大的原因就在于ISP。目前,业界主要芯片设计厂商、IP供应商以及智能手机制造商争相推出自己的ISP芯片,但是ISP仍然存在着较大的技术壁垒。首先,ISP中大量模块的算法相互影响,众多算法需要诸多调教工作在其中,需要长期且大量经验积累。其次,作为商用的ISP芯片,需要众多新功能模块,这也增加了ISP的技术壁垒。再则,ISP技术需要长期积累,需求少、学习周期长,人才匮乏。因此,ISP人才团队的组建,其实很考验公司在投入上的力度,以及技术上的积累。 有必要强调的是,具有AI能力的视觉处理VP芯片与ISP芯片共生共成,将是未来市场新机遇。AI作为全新的技术变革要素进入到成像产业领域,致使图像处理和计算迎来更多挑战,除了ISP芯片外,还需要加入具有AI能力的视觉处理器VP芯片。站在消费者的角度,最直接的感受就是手机功能,包括人脸识别, AI美颜和拍照识物等。在更加广泛的智能视觉领域,VP+ISP的融合已经掀起了一场全新的智能化变革,未来可以适用于安防监控、AIoT 及智能汽车等领域的视频、图像处理工作,满足不同场景的数据处理需求。 根据Yole的一份市场统计,VP芯片从2018年至2024年期间的复合年增长率高达18%,预计2024年将达到145亿美元规模。同时,ISP芯片保持低速稳定增长态势,2018年至2024年期间的复合年增长率仅为3%,预计2024年市场规模将达到42亿美元。 2,vivo加入手机芯片自主大战,先以ISP芯片作为突破口,长期目标是手机处理器SoC vivo预热多时的自研芯片总算是于日前揭开了面纱。vivo发布自主研发的首款ISP芯片——V1,并将搭载在旗舰手机vivo X70系列,包括vivo X70、vivo X70 Pro 和 vivo X70 Pro。这也就是说,算上华为、小米和OPPO,vivo也已经加入到了自研芯片大潮。 据介绍,在整体影像系统设计中,V1 芯片可搭配不同主芯片和显示屏,起到扩充ISP高速成像算力,释放主芯片ISP负载的作用,同时服务用户拍照和录像的需求。在既定业务下,V1芯片既可以像CPU一样高速处理复杂运算,也可以像GPU和DSP一样完成数据的并行处理。所不同的是,V1芯片在处理特定任务时具有高性能,低功耗的特点。面对大量复杂运算,V1在能效比上相比DSP和CPU会有指数级提升。 一时间,vivo此款芯片成为了热点,同时,外界也在热议vivo这款芯片将由谁代工?据vivo介绍,此次V1芯片的研发,用了2年的时间,投入超过300人的研发团队,并与手机SoC厂商展开了深度合作。只不过,vivo并未透露具体厂商名称。此前,vivo曾与三星联合研发了Exynos 980 5G SoC。今年,据传vivo X70系列旗舰手机将搭载三星Exynos 1080 SoC。那么由此可知,vivo跟三星合作较为紧密,在前有芯片设计深度合作下,此次vivo ISP芯片的合作厂商,猜测大概率仍然会是三星。 作为vivo此款ISP芯片的深度合作厂商,vivo将芯片代工交给三星似乎是顺理成章。事实上,当前市场大多数手机中用的都是应用处理器内置ISP方案,与整个SoC芯片相比,独立ISP芯片在设计上不像SoC那样复杂,通常也不需要特别先进的制程工艺。不过就vivo此款ISP芯片来说,在代工制程上也更趋向先进的制程工艺。况且,据此前供应链消息,OPPO正在规划一款基于6nm制程工艺的ISP芯片。而比照OPPO正在酝酿的ISP芯片,vivo此款芯片在工艺上也应该不会太逊色。 在全球晶圆代工厂市场中,目前只有台积电和三星两家厂商推进到了7nm以下制程节点。以6nm工艺为例,自今年以来,6nm工艺呈现火热行情,成为市场宠儿,凭借性能、成本方面的超高性价比优势,在7nm制程迭代演进,5nm制程产能吃紧的情况下,6nm制程产能受到手机芯片厂商追捧。联发科抢得先机,高通快速跟进,紫光展锐强势入局。甚至英特尔也释出,其基于Xe HPG微架构的全新游戏独立式SoC订单交台积电6nm制程代工。各家争抢6nm制程产能,致使台积电产能供不应求。一边是众厂追捧却产能不足的台积电,一边是有合作经验的老"朋友"三星。对于vivo自研的ISP芯片,其代工订单花落谁家,答案似乎已很明显的指向了三星。 早在2019年,市场便已传出vivo自研芯片的消息。当时,vivo执行副总裁胡柏山对外表态,vivo在2018年初就已经考虑参与到处理器SoC的设计当中。他还表示,实现这个目标就需要相关专业人才,vivo会建立300~500人的芯片团队,这个芯片团队不仅仅从事芯片研发。就在近期,胡柏山再次对外表示,vivo会将资源重点放在算法、IP转化和芯片架构设计,而芯片流片等生产制造环节,都交给合作伙伴完成。 有行业人士对于vivo的评价其实很高。其表示,vivo在芯片领域的投入早有果实。vivo在引入专业芯片升级用户体验上积累了大量经验:在vivo X1、X Play中,vivo就将定制Hi-Fi芯片放入手机,提升手机行业的音频体验。vivo将定制的DSP图像芯片放入到X9 Plus中,提升整个手机行业的影像HDR表现。此外,vivo还在手机中率先导入三星Exynos 980芯片,解决了5G SA初期芯片来源单一的困境。从vivo芯片布局可以看出,vivo通过积极与上游伙伴合作,既保证了芯片稳定供应,也通过不断加大芯片研发投入,在芯片中拥有了越来越大的话语权,最终实现了自己手机芯片、硬件、软件一体化最优的效果。 3,OPPO大胆布局芯片领域,长期目标是拥有自主设计处理器SoC的能力 OPPO对芯片的布局,可以追溯到2017年,甚至更早。OPPO不仅自己成立芯片相关公司,还在半导体领域积极展开对外投资。2017年,OPPO便注册成立了上海瑾盛通信科技有限公司。2018年,瑾盛通信将"集成电路设计和服务"纳入经营项目。2019年8月,守朴科技(上海)有限公司成立,后更名为哲库科技(上海)有限公司,公司经营范围包含了半导体设计、开发、销售,芯片、半导体元器件销售等。 近日"晚点"发布消息称,OPPO旗下芯片子公司 ZEKU(哲库科技)ISP芯片已在今年初流片,该款芯片可能搭载于2022年上半年发布的OPPO Find X5手机上。除了ISP芯片外,ZEKU也正在研发手机处理器SoC。ZEKU 成立于2019年,2020年底时人数大约1000,至今年9月已增至2000人左右,在短短8个月时间内员工人数翻了一番。并且,ZEKU员工中,有部分便是来自华为海思、紫光展锐和某些台湾半导体厂商。 公开资料显示,在ZEKU团队里,工作五年以上的工程师占80%。但资料中并未说明是员工总人数的80%,还是仅限于技术人员。若是按最大投入估算,参考市场行情价,工作五年以上的芯片工程师年薪大约50万元,意味着ZEKU一年下来对大约1600名主力工程师的薪资开支就多达8亿元。如果这样的推测与真实情况很接近,那也就是说,OPPO为做芯片确实在大笔砸钱投入,是玩真格的。 另据"芯智讯"在今年7月份发文称,OPPO首款自研芯片基于台积电6nm制程工艺,可能是一颗简易版的 SoC,也可能会是一款图像信号处理器ISP芯片,并且部分IP技术或将与国产通信芯片厂商翱捷科技(ASR)合作。 根据翱捷科技招股书显示,在半导体IP业务上,翱捷科技自主研发并积累了包含2G至5G的多模通信协议栈IP、ISP、LPDDR 2/3/4x、USB 2/3 Phy、PCIe Phy 等SoC芯片所需的大部分模拟IP及数字IP,可运用于各类芯片设计,部分IP已向国内知名手机厂商授权。而翱捷科技的半导体IP授权业务主要客户正是OPPO。此外,在2021年1月,翱捷科技还与小米移动软件签署了IP授权协议,授权IP也主要为ISP芯片相关IP。基于此,外界不难猜测,OPPO首款手机芯片可能只是一颗手机ISP芯片,结合OPPO自研的算法,可以作为手机主控芯片的协处理器,帮助手机进行更精细、更先进的图像处理。另外,特别值得一提的是,翱捷科技自研的5G基带芯片已成功流片,最快年底将量产。由此猜测,OPPO今后若是打算推出自研手机处理器SoC,可能会考虑与翱捷科技合作。 4,小结 目前全球范围内,只有高通、联发科、紫光展锐、苹果、三星和华为拥有研发手机处理器SoC的实力。如今,不仅是小米,OPPO和vivo也争相下场自主造芯,这也就等于是说,在华为海思遭遇芯片断供(制造环节)了后,国产手机处理器自主设计的潮流并未因此而退去。以前,在国产手机品牌第一梯队"华米OV"四强中,仅有华为真正具备强悍的芯片研发能力,小米、OPPO和vivo都要仰赖第三方芯片供应商(高通、联发科)。如今,小米、OPPO和vivo都加入自研芯片行列,长期目标都剑指技术门槛极高的系统级芯片SoC。因而,也就可以说,华为海思不再是孤军苦战。如果核心技术都只能靠华为一家企业去做,其他大厂们都只想躺平式赚钱,那显然是不行的,于行业而言更是没什么希望的。