OPPO突圍AI底層技術(shù),，首顆自研影像NPU攪動(dòng)AI產(chǎn)業(yè)。

　　如今每個(gè)人對(duì)于“AI”這個(gè)名詞或許都能聊上兩句,。各類智能硬件設(shè)備不斷深度介入我們的生活中，大到智能汽車,、小到一部手機(jī)。在智能硬件爆發(fā)的背后，AI算法也在快速迭代發(fā)展,，算法模型越來越復(fù)雜,，對(duì)于硬件的要求也更高，“AI芯片”這個(gè)概念也成為了近幾年來AI產(chǎn)業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)之一,。

　　其實(shí)，能夠用于人工智能應(yīng)用,、實(shí)現(xiàn)AI加速的模塊，都可以稱為廣泛意義上的AI芯片,。比如我們大多數(shù)人手機(jī)處理器中的NPU（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器）模塊,，就是一種AI芯片。

　　就在兩天前,，OPPO發(fā)布了自家第一個(gè)自研芯片,，這是一個(gè)專門用于影像處理的NPU芯片,，名為馬里亞納 X,，與世界上最深的海溝“同名”，OPPO要趟自研芯片這最深的水,。

　　面向AI應(yīng)用的全新DSA架構(gòu),、臺(tái)積電6nm先進(jìn)工藝以及40倍的AI能效比提升，馬里亞納 X將手機(jī)計(jì)算影像推向了“4K+20bit RAW+AI+Ultra HDR”的時(shí)代,，同時(shí),，也首次將AI影像算法與傳感器、SoC進(jìn)行了垂直整合,，完成了影像鏈路的閉環(huán),。

　　一句話來說，馬里亞納 X作為開發(fā)專用AI算法，到算力硬化全鏈路垂直整合能力標(biāo)準(zhǔn)對(duì)芯片,，彌合了AI算法與硬件之間的鴻溝,，成為加速AI算法落地的“橋梁”。

　　正如OPPO創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官陳明永所說,，OPPO已經(jīng)走入了技術(shù)研發(fā)的“深水區(qū)”,， 對(duì)于OPPO來說，馬里亞納 X的落地證明了OPPO自研芯片的技術(shù)與能力,，而對(duì)于AI產(chǎn)業(yè)來說,，馬里亞納 X或許為AI在移動(dòng)領(lǐng)域的加速落地提供了新的思路,。

　　01.AI能效比暴漲40倍，算法落地視頻成為可能,，DSA架構(gòu)劍指計(jì)算影像

　　從芯片技術(shù)架構(gòu)來看，常見的AI芯片主要有通用芯片（CPU,、GPU）,、半定制化芯片（FPGA）、全定制化芯片（ASIC）,、類腦芯片以及軟件定義硬件芯片五大類。

　　馬里亞納 X這枚NPU主要用于手機(jī)影像計(jì)算領(lǐng)域,，相對(duì)來說應(yīng)用更專一，并且芯片專門為提升OPPO手機(jī)的影像體驗(yàn)而定制對(duì)專用AI芯片,，其中既有接近ASIC芯片的專用性而帶來的超高效率，同時(shí)又具備AISC所沒有的靈活性,。

　　目前通用手機(jī)SoC中都包含了ISP（圖像信號(hào)處理）模塊，顧名思義,，ISP的主要作用是對(duì)圖像傳感器采集到的信息進(jìn)行處理,，它也是一種ASIC芯片，但大都集成于手機(jī)SoC中,。而ISP與馬里亞納 X最核心的區(qū)別就在于ISP并不具備AI性能，在SoC中必須要依靠另外的AI計(jì)算單元來配合,。例如蘋果A系列芯片的ISP,，也需要依賴整個(gè)芯片的Neural Engine提供AI的算力支持,。

　　馬里亞納 X的AI算力達(dá)到了18TOPS,，已經(jīng)可以比肩蘋果A15，而在峰值算力強(qiáng)勁的同時(shí),，實(shí)現(xiàn)較好的能效是OPPO更加看重的,，這一點(diǎn)在手機(jī)這類移動(dòng)設(shè)備上顯得尤為重要。

　　馬里亞納 X能夠做到11.6TOPS/W的能效比,，這是移動(dòng)設(shè)備中罕見的兩位數(shù)對(duì)能效比性能,，意味著手機(jī)能夠在消耗既定電量都條件下,，能夠處理更加大量的數(shù)據(jù)。

　　值得一提的是,，該結(jié)果是基于真實(shí)落地商用的復(fù)雜AI算法和隨機(jī)生成圖片得來,，實(shí)際上，如果基于現(xiàn)實(shí)世界的人像,、風(fēng)景等真實(shí)圖片進(jìn)行處理,，馬里亞納 X的能效比還會(huì)更高。與搭載驍龍888的Find X3 Pro進(jìn)行對(duì)比,，馬里亞納 X運(yùn)行OPPO自研AI降噪模型的性能可以達(dá)到40FPS,，大約是OPPO Find X3的20倍。

　　在此基礎(chǔ)上,，馬里亞納 X的功耗僅有800毫瓦,，僅為OPPO Find X3上驍龍888的一半，因此能效比達(dá)到了40倍,，這種提升無疑是一種“質(zhì)變式”的,。

　　實(shí)際上，雖然手機(jī)計(jì)算攝影發(fā)展多年,，但大多數(shù)AI算法仍然只能針對(duì)單張或者多張照片進(jìn)行處理,，比如AI美顏、AI夜景拍照的后處理,，本質(zhì)上依然是以時(shí)間換計(jì)算,，如果要算的更多，那意味著消費(fèi)者往往需要在拍攝后等待更久的處理,。

　　但這樣的算法,，面對(duì)需要實(shí)時(shí)處理大量視頻拍攝卻很難應(yīng)用。因?yàn)樵谝曨l拍攝中,，AI算法運(yùn)行最低性能門檻也要有30FPS,，這意味著芯片需要提供30倍以上的性能,，才能讓后處理的算法，能夠?qū)崟r(shí)去運(yùn)行,。

　　可以說,，馬里亞納 X讓算法在視頻端的應(yīng)用從不可能變?yōu)榱丝赡埽@對(duì)于AI算法應(yīng)用效果的提升來說是“從量變到質(zhì)變”,?；谶@樣的AI性能及高能效比，馬里亞納 X在手機(jī)影像領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了諸多突破,。

　　比如在成像的動(dòng)態(tài)范圍方面,，馬里亞納 X最高能夠支持20bit Ultra HDR成像、覆蓋100萬：1的最大亮度范圍,，這樣的能力已經(jīng)媲美“人眼級(jí)”,，也是目前行業(yè)中如驍龍8、天璣9000這類主流移動(dòng)SoC HDR能力的4倍,。

　　根據(jù)OPPO給出的拍攝樣例對(duì)比可以看到,，在人像拍攝和靜物拍攝兩類場(chǎng)景中，采用馬里亞納 X方案的機(jī)型拍出的視頻,，可以明顯提升暗部的細(xì)節(jié),，同時(shí)高光部分也沒有過曝現(xiàn)象。

　　在強(qiáng)勁AI性能和對(duì)影像體驗(yàn)的直觀改善背后,，馬里亞納 X芯片在架構(gòu)層面也進(jìn)行了大膽突破,。馬里亞納 X采用了AI時(shí)代的DSA架構(gòu)理念，簡(jiǎn)單來說,，DSA就是“應(yīng)用在特定領(lǐng)域的架構(gòu)”，馬里亞納 X的“特定領(lǐng)域”,，顯然就是手機(jī)計(jì)算影像,。

　　目前在通用手機(jī)SoC中也有用于提升AI算力的模塊，不同的廠商或許叫法不同,，但可以廣泛地看作一類通用NPU,，這種通用NPU要兼顧很多不同場(chǎng)景中的算法模型。相比之下,，馬里亞納 X的DSA架構(gòu)更加專用,，針對(duì)OPPO自研的AI模型去硬化對(duì)應(yīng)的算子，這也是OPPO影像專用芯片與傳統(tǒng)NPU的核心區(qū)別之一,。

　　可以看到,，OPPO在通過一種“專芯專用”的芯片設(shè)計(jì)思路，彌合傳統(tǒng)硬件和AI算力鴻溝,。而在核心的AI性能領(lǐng)域,，馬里亞納 X已經(jīng)具備足夠能力突破目前手機(jī)計(jì)算攝影的“天花板”,。

　　02.AI賦能千行百業(yè)之下，OPPO成AI賽道黑馬

　　馬里亞納 X的發(fā)力點(diǎn)是手機(jī)計(jì)算影像,，而放眼整個(gè)AI行業(yè),，AI落地的大潮已經(jīng)在千行百業(yè)中快速滲透?！癆I芯片將無處不在”的預(yù)言正在成為現(xiàn)實(shí),。

　　從智能手機(jī)到智能家居，從數(shù)據(jù)中心到邊緣設(shè)備,，我們的生活正在被AI芯片全面入侵,。僅僅在智能手機(jī)領(lǐng)域，AI技術(shù)已經(jīng)深入移動(dòng)游戲,、視覺識(shí)別,、音頻交互、通信優(yōu)化,、智能充電等各個(gè)角落,。

　　業(yè)內(nèi)通常將AI產(chǎn)業(yè)分為應(yīng)用層、技術(shù)層和基礎(chǔ)層,，其實(shí)OPPO目前面向萬物互融時(shí)代的“3+N+X”戰(zhàn)略,，包含了軟件硬件基礎(chǔ)技術(shù)、AI技術(shù)以及以充電,、影像為代表的差異化技術(shù),，在AI產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用層和技術(shù)層，OPPO已有較多儲(chǔ)備,。而此次的馬里亞納 X,，顯然是OPPO面向AI芯片領(lǐng)域的一次大膽探索和前瞻性布局，AI芯片也是目前AI產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)層中愈發(fā)重要的一環(huán),。

　　在AI芯片中的通用CPU,、GPU領(lǐng)域，由于GPU擅長(zhǎng)重復(fù)性高的大規(guī)模并行計(jì)算任務(wù),，因此可以作為AI加速器使用,。在這一領(lǐng)域，英偉達(dá)因其成熟高效的GPU解決方案,，在AI訓(xùn)練芯片市場(chǎng)中獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷,，其各類AI加速器產(chǎn)品在業(yè)內(nèi)被廣泛應(yīng)用于云端和終端側(cè)。

　　▲NVIDIA A100 GPU

　　如英偉達(dá),、AMD,、英特爾這樣的頭部玩家，通過定制化CPU和GPU提供AI加速器解決方案,，成為了全球AI領(lǐng)域基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的最大獲益者,，不過他們的產(chǎn)品鮮有涉及移動(dòng)端,，主要以面向桌面端平臺(tái)為主。在移動(dòng)端,，手機(jī)AI芯片目前還主要以NPU模塊的形式存在于通用手機(jī)SoC中,，這也與手機(jī)的算力需求以及功耗要求密切相關(guān)。

　　由于能效比要求更高,，并且定制化需求更加“千人千面”,，移動(dòng)端也需要有針對(duì)性的AI芯片產(chǎn)品出現(xiàn)。從過去兩年來看,，手機(jī)AI芯片市場(chǎng)格局基本穩(wěn)定,，由蘋果、華為,、高通三大巨頭牢牢把控高端市場(chǎng),，聯(lián)發(fā)科、展銳等廠商在中端及入門級(jí)市場(chǎng)中表現(xiàn)亮眼,。

　　但實(shí)際上,，隨著手機(jī)功能越來越豐富，以計(jì)算影像為代表的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)于算力和功耗的要求越來越苛刻,，這些通用手機(jī)AI芯片應(yīng)對(duì)某個(gè)特定領(lǐng)域的AI需求已經(jīng)有些捉襟見肘,。

　　此時(shí)OPPO無疑成為了手機(jī)AI芯片領(lǐng)域的一位新晉玩家，用三年時(shí)間,，經(jīng)過上千人研發(fā)團(tuán)隊(duì)的努力,，終于將馬里亞納 X這枚影像專用NPU帶到了我們的視野中，并即將于明年落地在旗艦級(jí)Find X系列中,。

　　除了對(duì)于AI產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)層AI芯片的突破,，OPPO也把握住了一次AI產(chǎn)業(yè)中的重要趨勢(shì)變革，也就是軟硬件的深度結(jié)合,，將算法寫入硬件中,，做“硬件級(jí)的算法”，也一直是OPPO致力實(shí)現(xiàn)的目標(biāo),。在終端AI芯片在移動(dòng)領(lǐng)域的應(yīng)用側(cè)，OPPO在特定領(lǐng)域率先實(shí)現(xiàn)了突破,。與其說OPPO在做一個(gè)影像專用NPU芯片,，不如說OPPO在用一種新的思路，實(shí)現(xiàn)AI算法在終端側(cè)的加速實(shí)現(xiàn),。

　　03.結(jié)語：OPPO亮劍AI芯片產(chǎn)業(yè)

　　馬里亞納 X以其強(qiáng)勁的AI算力和AI能效比,，顯著提升了手機(jī)計(jì)算影像的體驗(yàn)，同時(shí)也用軟硬件深度結(jié)合,、專芯專用的思路和方式,，準(zhǔn)確切入了AI芯片賽道,，成為終端AI芯片產(chǎn)業(yè)的一位新晉玩家。在AI強(qiáng)勢(shì)侵入并顛覆各個(gè)傳統(tǒng)領(lǐng)域的同時(shí),，AI芯片正在云計(jì)算,、手機(jī)、安防監(jiān)控,、智能家居,、自動(dòng)駕駛等場(chǎng)景上演新的群雄爭(zhēng)霸賽。終端AI芯片戰(zhàn)場(chǎng)格局復(fù)雜,，新老玩家,、跨界玩家交融，各展其華,，而OPPO也走出了一條屬于自己芯片之路,。

　　作者 |  云鵬

　　編輯 |  漠影