芯片拼图完成重要组成!OPPO发布第二颗自研芯片MariSilicon Y!

发布时间:2022-12-15  

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12月14日——OPPO自研芯片的一小步,也是本土产业的一大步!在今天召开的OPPO INNO DAY 2022上,OPPO第二款自研芯片正式发布!它就是MariSilicon Y,这是一颗旗舰级蓝牙音频SoC芯片,代表OPPO自研芯片能力更进一步提升,也标志着OPPO自研芯片拼图完成重要组成!它超强的性能也代表了本土蓝牙产业的突破!

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在OPPO体验区,笔者体验了基于MariSilicon Y的蓝牙音频演示,只有两个字可以形容笔者的心情:震撼!这颗芯片不但支持最高规格的无损音乐播放,更可以实现无与伦比的计算音频体验!
MariSilicon Y技术突破意义重大

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马里亚纳® MariSilicon Y是OPPO第二颗自研芯片。它有三个关键技术突破!凸显了OPPO在芯片设计上的突破!
(1)12Mbps全球最快蓝牙速率,突破传统蓝牙连接质量;
(2)高达590 GOPS最强算力NPU,用AI突破传统音频的计算范式;
(3)领先2代的N6RF制程工艺,突破蓝牙音频设备的能效标准。
首次将192kHz/24bit无损音频带入蓝牙设备,带来母带级的高品质音质的同时,也提供了更先锋的个性化音频体验。
我们来详细看看这三个指标的意义,首先是12Mbps全球最快蓝牙速率,我们都知道,自从1997年蓝牙标准发布以来,经过20多年的发展,蓝牙已经深入到我们生活的方方面面,大到汽车、电视,小到手机、耳机、遥控器,我们每天都处于无处不在的蓝牙连接环境中。据蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)公布的报告显示,过去5年(2017-2021)蓝牙累计出货量达到203亿,并且未来5年的复合增长率(CARG)还将维持在9%的稳定值。预计到2026年,蓝牙设备年出货量将首次突破70亿件!

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目前,视频显示技术已经演进到8K超高清,但是在无线蓝牙领域,很多设备还在使用20多年前的经典蓝牙技术,2016年,蓝牙技术联盟发布蓝牙5.0标准,其中一项重大升级是将传统的1Mbps PHY(蓝牙物理带宽速率)升级到2Mbps。在今天最新的蓝牙5.3标准中,EDR(Enhanced Data Rate)支持的最大速率为3Mbps。但在真实场景的应用中,因为现实信号环境等复杂因素的影像,理论值最高3Mbps的速率,往往只能发挥一半,也就是1.5Mbps的实际速率。
目前,随着5G技术发展,无损音频日益受到追捧,但如果手机仅仅支持蓝牙5.3,以3Mbps的速度,是无法承载无损音频传输的数据量的:48kHz/24bit无损音频数据量=2.25Mbps;96kHz/24bit无损音频数据量=4.5Mbps;192kHz/24bit无损音频数据量=9Mbps。即使经过优秀的编解码技术压缩至一半的体积,目前蓝牙标准速率最多也只能传输48kHz/24bit的无损音频,对于更高品质的音乐则无能为力。

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马里亚纳® MariSilicon Y通过私有协议实现了12Mbps超高速蓝牙速率,再加上定制研发性能领先的URLC无损编解码,首次实现了192kHz/24bit 无损音频的无线传输,让完美音质不被有线束缚,这不但是OPPO的一大突破,也是本土蓝牙产业的一大突破!
值得一提的是,这颗芯片还集成了OPPO自研的URLC(Ultra-Resolution Lossless Codec)音频编解码技术,它可将无损压缩率首次提升至50%,意味着同样的无损音频内容,URLC可以压缩至更小体积传输。URLC编解码协议配合12Mbps超高速蓝牙的设计,让物理硬件和软件编解码技术真正的合二为一,共同服务于无损音频的传输。
虽然目前市场上也有一些公司推出了无损编解码音频技术,但是一些其他编解码的采样率都低于URLC的192kHz, URLC是目前市面上唯二支持192kHz/24bit的编解码技术,另一个是ALAC。而目前主流的LHDC-V,无损编解码最高支持到48kHz/24bit;APTX-Lossless则支持44.1kHz/16bit的无损编解码。
可以说,马里亚纳® MariSilicon Y芯片所带来的独享体验,代表目前无线蓝牙耳机中最高规格的音频质量!
据悉,URLC编解码支持80kbps~10Mbps动态码率,相比通用方案,有更大的调节区间,这意味着在充满不确定性的外部环境中,马里亚纳® MariSilicon Y可以更精细地调节码率,确保音频传输的流畅性,既不会断连和卡顿,也不会大幅伤害音质。
此外,因为这颗芯片具备极高的兼容性,支持蓝牙5.3和LE Audio的LC3编解码,因此可以很好地兼容下一代所有支持LE Audio的设备。同时,马里亚纳® MariSilicon Y还支持LHDC、LDAC高清编解码,兼容传统OPPO产品和其他品牌产品时依然能够获得出色的音质。此外,马里亚纳® MariSilicon Y还兼容传统的SBC和AAC编解码,能够实现对传统蓝牙设备的的全面覆盖。这意味着,无论你使用什么设备,搭配马里亚纳® MariSilicon Y都可以获得优秀的音质。
最强NPU算力实现首个声音分离技术

在手机通过AI技术进入计算摄影时代后,计算音频时代也已经到来!我们看到OPPO第一颗自研芯片马里亚纳 MariSilicon X,通过AI计算,实现了性能更强的降噪处理,让实时的视频降噪首次达到了4K的清晰度,此外,马里亚纳 MariSilicon X 还通过AI实现了实时景深计算。传统景深计算需要通过至少2颗摄像头的双目测距判断举例,而AI可以在一颗摄像头的条件下,计算出准确的景深信息,实现更加自然,接近光学效果的视频虚化。

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这一次,马里亚纳® MariSilicon Y开启了AI+计算音频时代!作为首个集成NPU单元的蓝牙音频SoC,马里亚纳® MariSilicon Y高性能NPU单元的算力达到了超前的590 GOPS。与之相比,马里亚纳® MariSilicon Y中集成的高性能DSP算力则为25 GOPS,这也是全行业性能最强的DSP之一(目前全球销量最高的耳机芯片的算力为9 GOPS)。超强的算力结合先进的AI算法,马里亚纳® MariSilicon Y有望创造全新的计算价值。
590 GOPS高性能NPU具备以下三大优势:

能效高:相比于传统DSP单元,NPU在运行AI算法时更加高效,实现事倍功半的效果。

独立算力:独立的NPU设计,可以不依赖手机算力。计算能够实时在音频设备内的完成,降低因数据在耳机与手机之间传输所造成的延迟。

兼容性高:590 GOPS的高算力,能够面向未来快速发展的AI音频应用持续提供充足的支持。能够持续提供可升级的功能。

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有如此强大NPU的加持,就可以实现声音分离更“任性“的个性化听音方案,在今天的体验中,我体验到声音分离技术可以从一段完整的音频数据中,分离生成四条独立的音轨——人声、鼓声、贝斯、其他,传统上需要多轨的音频工程文件才能实现的事,现在AI可以针对任意一首普通的音乐文件轻松完成;
分离之后可以实现自定义全景声,可以轻松改变音轨的位置,例如喜欢听人声的用户,可以将歌手的声音拉近,就像他/她在耳边吟唱。或者喜欢听贝斯的朋友,可以单独将贝斯的声音增强,并定位在舞台“C位“,专注欣赏其他的声音跟随贝斯而律动,自定义全景声极大满足了用户千人千面的听音标准,让听音乐不再只是被动的过程,而是一种主动的参与,太酷了!
基于马里亚纳® MariSilicon Y的AI大算力音轨识别分离能力,可以无视音乐内容本身的格式,通过将音轨分离并重新定位渲染空间,能够将任意普通音频,实时转化成立体声、环绕声或者全景声,形成极具沉浸感的听觉体验。
据悉,自定义全景声和万能全景声只是马里亚纳® MariSilicon Y对NPU和声音分离技术结合的第一次尝试,未来还有更多空间可以探索。比如,利用声音分离技术,提取人声和噪音,实现更加纯净的通话降噪效果;又如,利用声音分离技术对老电视剧的人物对话进行增强;或者是利用这一技术实现更加随时随地的卡拉OK体验。
工艺大突破!全球最领先的N6RF制程工艺
马里亚纳® MariSilicon Y率先应用的N6RF先进工艺!N6RF先进工艺,是全球TOP1的射频工艺,相比于逻辑芯片(如影像专用NPU-MariSilicon X,如苹果A16)的工艺已演进至4nm,甚至3nm制程。但射频芯片的制程工艺发展相对平缓,直至2021年,射频工艺首次演进至N6节点。
马里亚纳® MariSilicon Y在6nm的基础上,进一步拓展至全球最先进的N6RF射频芯片工艺。这是OPPO首次应用全球最先进的工艺制程,意味着OPPO掌握了先进制程应用于射频系统的能力!
目前,全球范围内已应用台积电N6RF先进制程工艺的只有苹果H2芯片、苹果S8芯片中的GPS模块和OPPO的马里亚纳® MariSilicon Y芯片。马里亚纳Y也是迄今为止制造工艺最先进的蓝牙SoC芯片之一。
这个工艺的突破意义重大!首先,射频技术一直是芯片设计中皇冠上的明珠,最具挑战,一方面,射频设计需要长期经验积累,另一方面,工艺和封装会不对射频设计造成影响,例如RF CMOS技术中,噪声系数和线性度存在天然短板,只能通过电路结构和无法定量分析的隔离措施来缓解问题,OPPO这次使用的是也是台积电最新的射频工艺,马里亚纳® MariSilicon Y首次挑战射频芯片设计也为OPPO未来的芯片自研打下了坚实的基础!

OPPO自研芯片渐入佳境

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在去年12月14日的OPPO 未来科技大会上,OPPO正式发布了传言已久的第一颗自研芯片--马里亚纳® MariSilicon X,这颗由OPPO第一个自主设计、历时3年自主研发的影像专用NPU芯片,以超强的性能,领先的工艺开启了OPPO 高起点的造芯计划。详见《OPPO造芯,成了!》

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马里亚纳® MariSilicon X有超过30亿个晶体管,采用的是6nm工艺,在工艺上属于全球领先,该芯片完全由OPPO独立开发,核心IP均自研,并且芯片做到了一次性流片成功! 
据悉,这一次,马里亚纳® MariSilicon Y也是一次流片成功!这在芯片设计领域是比较少见的!据笔者所知,即便强大如海思当年麒麟芯片也有没有点亮的案例,目前,很多本土整机厂商都在启动造芯计划,但是,如果手机厂商缺乏长期的规划和投入,就有可能让造芯虎头蛇尾!
因为全球手机芯片平台厂商是不希望厂商自研芯片的,那样意味着未来自己的市场会被蚕食,加之这些芯片平台厂商都有大量的研发人才和长期的芯片设计积累,想要虎口夺食挑战非常大!但是手机厂商要实现差异化竞争,打造自己的独特的竞争力就必须从自研芯片上入手!
在OPPO第一颗自研芯片发布后,很多人在猜测OPPO的自研芯片之路要如何走下去?不过随着马里亚纳® MariSilicon Y发布后,我已经隐约感受到了OPPO的造芯计划,原来OPPO在用拼图的方式完成自研芯片战略,今天,随着马里亚纳® MariSilicon Y,OPPO自研芯片完成了重要一块拼图!这就是连接部分!下一步,必然是围绕手机芯片平台展开!
坊间传闻姜波在加入OPPO后就规划了OPPO 10年芯片自研战略,据传这个战略是姜波当初坐在只有两个人的办公室里手画出的,我认为这张图具有非常重大的历史意义,当OPPO自研芯片拼图完成的时候,把这张图拿出来对比看看就是姜波口中那句“长期主义、行胜于言!”的最好印证!

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“我注意到OPPO自研蓝牙芯片朝向更优化的性能迈进,我们乐见蓝牙技术被广泛地应用在我们生活的方方面面。SIG一直致力于推动蓝牙给我们带来智能舒适的体验,希望更多蓝牙芯片厂商持续发力,推动无线音频技术的普及!蓝牙技术联盟亚太暨中国市场总监李佳蓉点评OPPO这颗自研芯片。

老张认为,凭借OPPO的马里亚纳® MariSilicon Y强大的性能,这颗芯片未来潜在市场巨大,它不但可以给OPPO提供差异化竞争优势,还可以外供蓝牙音乐设备厂商,提升本土蓝牙音频产品的竞争力!从这点来说,OPPO自研芯片不但对OPPO未来长远发展意义重大,对本土终端产业的发展也意义重大!(完)

文章来源于:电子创新网    原文链接
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