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手机厂商自研芯片,为什么都选择从ISP入手

国内一线大厂其实对于芯片的布局已久,绝非临时起意。

文|三易生活

一夜间,国内手机厂商做芯片似乎成为了潮流。日前据腾讯深网从多位知情人士处获悉,在小米此前推出了自研的ISP芯片澎湃C1后,OPPO与vivo方面也即将推出自研的ISP芯片。据悉。OPPO首款搭载自研ISP芯片的机型或将会是明年初上市的Find X4系列,而vivo的首款自研ISP芯片可能已距离量产十分接近,其内部代号为“悦影”。

且不提小米旗下松果电子此前推出的澎湃S1,事实上OPPO方面早在去年2月就曾被曝光了自研芯片项目“马里亚纳计划”,据称找来了前联发科COO朱尚祖作为项目负责人。而vivo方面也曾在2019年9月就申请了“vivo SOC”与“vivo chip” 两个与芯片相关的商标,并且此前在X9系列上配备了自研的DSP芯片,还曾与三星方面合作研发了Exynos 1080主控。

所以可以说,国内一线大厂其实对于芯片的布局已久,绝非临时起意。事实上,如今智能手机市场的蓝海期早已结束,曾被寄予厚望的5G也并没能引发消费者的换机潮,并且市场环境也实质上进入了从夺取增量到挖掘存量的阶段,这也意味着如今已是比拼内功的时候了。

在很长一段时间里,此前锤子科技CEO&带货达人罗永浩就曾说过一句很得罪人的话——“我们都是方案整合商”。当然,这句话还是有很大问题的,国内手机厂商特别是一线大厂深度参与到供应链已经是持续了许久的市场,但这番言论之所以有市场,其中一个关键原因则是核心零部件至今还无法自行设计/生产,所以给了外界一种国内手机厂商都是“组装厂”的错觉。

而如今对于国内手机厂商来说,想要冲击高端,自研芯片或许已经成为了必经之路。在当下各大厂商已经认识到了有参与到供应链的必要后,自研芯片也就成为了一个塑造产品差异化体验的重要途径,同时也是秀出技术实力、提高品牌形象的“终南捷径”,并很可能还是打破行业天花板的一个必然选择。

尽管造芯是必要的,但为何手机厂商会不约而同地选择了ISP(Image Signal Processor,图像处理器),而不是消费者更加熟悉的主控呢?事实上在诸多业内人士看来,小米、vivo、OPPO当下选择ISP而不是更为核心的SoC,是出于更加理性的考量。

自研一款性能对比同世代产品不落下风的SoC对于品牌有没有作用,其实看看华为海思就知道了。但从客观上来说,做SoC的门槛实在太高,同时需要的技术栈也太广。SoC指的是系统级芯片/片上系统,其并非指一个单独的芯片,而是由中央处理器CPU、图形处理器GPU、数字信号处理器DPS、神经处理单元NPU、存储器ROM/RAM、基带芯片Modem,以及ISP等元器件组成的集合。

尽管CPU、GPU可以使用由ARM提供的公版方案,但根据ARM官网显示,全球有21个使用ARM授权架构的项目,这就意味着全球可能有21家厂商在研发基于ARM架构的MCU(微控制单元)。然而基于ARM架构的SoC领域就只有五位知名的参与者,其中苹果的A系列处理器至今还需要依赖高通提供的基带芯片。

作为手机这个通讯工具的基础,基带芯片是手机能够打电话、上网的关键所在,但到目前为止还活跃着的基带芯片提供商,恰好就是高通、华为、三星、联发科这四大SoC供应商。而此前Intel、德州仪器、NVIDIA这些大名鼎鼎的厂商退出SoC市场的竞争,多少都有基带芯片方面的缘故。

据了解,基带芯片一直存在着专利壁垒与技术门槛超高的这两大难题。在技术领域,平衡好手机的功耗、内部空间设计、天线布局、净空区就已经是一个相当困的工作,不仅需要高昂的投入,还要不断的进行试错。而此前Intel基带拖了iPhone的后腿后,以至于苹果方面还需要阉割高通基带的性能来实现一致性,而这则是因为Intel在这一方面的实力不济。

除此之外,基带芯片更难的还是专利方面。之所以是高通、华为、三星、联发科在大浪淘沙后成为了手机SoC领域的幸存者,是因为这四家通过自研或使用专利互授,掌握了相关专利。而德州仪器和NVIDIA退出SoC市场的竞争,则是因为在3G/4G时代掌握海量CDMA标准必要专利的高通规定,如OEM厂商使用友商芯片又需要使用高通的技术,将需要缴纳占设备价格5%的专利授权费用,但直接使用高通的SoC,这一数字则会降低到3%,所以直接使得德州仪器与NVIDIA产品的性价比大降,最终也将两者挤出了市场。

当然,选择ISP而不是SoC,国产厂商或许还有一个考量,或许是需要顾及合作伙伴高通的感受。在数年前各国反垄断机构针对高通的调查,以及苹果与高通之间的世纪诉讼中其实都透露了一个事实,那就是高通的主要营收来源,是通过旗下的QTL(技术许可业务线)向下游厂商收取的专利授权费用,其被戏称为“买基带送CPU”的模式所面向的就是手机厂商,如果后者都去自己做SoC了,那么高通的SoC又要卖给谁呢?

而作为SoC中的一个组成部分,ISP相比SoC无论是芯片规模还是设计难度,显然都有着数量级的差距。而且作为能够处理图像传感器输出数据的模块,ISP相比于SoC中的其他部分,则胜在更容易用户所感知。

如今,影像系统在手机中已经成为了一个极其重要的组成部分,甚至拍照效果是左右许多消费者购买的关键点,君不见在各大厂商的新机发布会上几乎都离不开影像相关的内容,而ISP则在很大程度上决定了成像质量。在一款手机的影像系统中,CMOS图像传感器负责提供原始图像信息,但其并不等同于在手机屏幕上所看到的图像,毕竟从原始图像信息到最终成片的这一流程中,还有着例如色彩校正、伽马校正、色调映射、降噪等一系列需要ISP负责的步骤。

此外,ISP还能够提供例如自动人脸对焦、自动白平衡、自动曝光、Lens Shading矫正、HDR等功能。比如在多人自拍中如何抓住用户的脸,在运动场景下怎样避免拖影和模糊,在夜景模式下如何在增亮暗部的同时又不增加噪点等等,这些其实都是ISP的工作。

在使用高通SoC中所提供的ISP时,手机厂商的工程师只能根据官方技术文档来进行调整参数及适配CMOS等工作。而一旦用上自研ISP,那么在设计阶段就能够直接根据受众群体的特点或配备的CMOS,来更进一步地实现协同设计,并在后期带来更高的天花板。

事实上在自研ISP这件事上,华为已经有了珠玉在前。在《熵减:华为活力之源》一书中就提及,早在2012年德州仪器解散了ISP团队OMAP后,华为方面就收编了OMAP在法国尼斯的一支团队,并且这支团队打造了麒麟950上的自研ISP,让包括Mate 8与P9在影像方面大放异彩,更是奠定了华为手机在这一领域独领风骚的基础。

所以从能够直观提升影像能力的ISP切入,后续再对SoC徐徐图之的道路,显然对于国内手机厂商来说将是一条更加稳健的道路。

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