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今年5G芯片升级战已显露疲态，反而是关乎传输速度与规格的射频芯片技术战场十分繁华。 年初，供给链传出苹果将一切5G相关的射频芯片订单，全数交由台积电最先进的6nm射频制程(N6RF)消费，引发业界一阵哗然。N6RF制程是台积电去年中初次推出，也是目前业界最先进的RF CMOS半导体技术，苹果在射频大战上的抢先卡位，提早炒热了该技术战场。 今日，OPPO重磅宣布的第二颗自研芯片成果，也与射频技术相关。在“INNO DAY 2022”上，OPPO正式推出首个集成NPU单元的蓝牙音频SoC——马里亚纳MariSilicon Y，就是采用6nm射频制程，也是全球唯二采用最先进射频制程的厂商。
在去年的“INNO Day”上，OPPO带着影像NPU杀入自研芯片范畴，胜利推出马里亚纳MariSilicon X。目前MariSilicon X已在Find X5、Reno8、Reno9多款手机上已完成商用，出货量抵达千万级别。 射频难度高，全球仅两家采用最先进N6RF制程 在OPPO自研芯片道路上，很少人猜得到第二站会选择从蓝牙音频耳机切入，由于这当中需求大量的射频和衔接阅历，技术十分复杂。 射频芯片是芯片设计界中的一座大山，被行业公认是最具应战性的范畴之一。2021年对射频技术范畴是极具分水岭意义的一年，不单是台积电宣布推出最先进的N6RF制程，三星也同样将射频技术推进至8nm制程，显见这两家代工的技术之争不限于5nm/3nm先进制程逻辑芯片，在射频特征工艺上，晶圆代工大厂也是猛烈交锋。 截至目前，全球只需苹果H2芯片、S8芯片中的GPS模块，以及OPPO的马里亚纳MariSilicon Y芯片是采用6nm射频制程。相比之下，目前主流蓝牙音频SoC技术多为22nm工艺，N6RF工艺抢先两代。OPPO也是目前全球唯二两家采用N6RF 这一先进工艺的科技公司。 由于半导体产业分工极为细致，逻辑先进制程和特征工艺被以为是两大技术护城河。 逻辑工艺和特征工艺的最大差别点？ 前者比较专注于运算速度和功耗效率，而特征工艺可视为控制了数位世界在实体世界的实践用处，它充任了两个世界之间的介面，让数位应用范畴更宽广。 举例而言，一台智能手机上所显现的文字、语音和影片信息的呈现，都是特征工艺技术的展示。像是触控式屏幕、摄像头、MEMS麦克风、射频、Wi-Fi、蓝牙等，可说特征工艺曾经方面面渗透到我们的日常生活当中，成为人机互动的重要桥梁。 特征工艺众多，而射频技术被以尴尬度最高。行业里常说，做射频的就像是教员傅和手艺人，十分需求深沉的阅历底子去探求和设计。由于设计中各种指标的均衡没有定论，很多指标请求都需求应战工艺极限，设计创新性电路结构，极大考验研发设计人员的阅历积聚。 马里亚纳Y固然只是一颗蓝牙音频芯片，却是OPPO第一次在端到端，经过私有协议完成了衔接，而作为一家硬件大厂，端对端的衔接技术是探求“万物互融”世界的基础，对OPPO而言，树立自己的衔接基础才干十分重要，未来在短距通讯、端到端的体验上，会做出更多探求和改进。 马里亚纳Y选择最先进的6nm射频制程，是十分漂亮的切入点。OPPO芯片产品高级总监姜波透露，其真实台积电对外发布该工艺前一年，双方就展开技术协作了。 整体来看，6nm射频制程岂但让马里亚纳Y在制程、算力上具有高度竞争力，由于蓝牙芯片迭代不会像手机芯片那么快，因而往后看两年内，马里亚纳Y的才干和定位都会是旗舰级的。目前这颗芯片曾经开端流片。 无论是第一颗采用先进6nm制程的影像NPU，或是这次发布的蓝牙音频芯片，外界总会猎奇：OPPO投入芯片研发设计不计成本，只求能做出最好且最富创新力的产品，但要如何权衡当中的投资回报率？ 姜波以为，这类型的芯片流片成本十分昂贵，无论是从投入成本，还是市场ROI，商业角度上看都是十分不划算的，但N6RF工艺是OPPO未来必定要控制的技术，其背地代表着衔接才干的控制与先进射频工艺的控制两大意义。 他进一步解释，从整个商业角度看，采用第三方计划更能节约成本，但马里亚纳Y所代表的自研才干是无法经过第三方芯片取得的。 以开发时程来看，姜波表示，全球顶级的科技公司开发一款相似的产品，其整体研发时长大约是我们2倍，整个来看，马里亚纳Y的研发速度算十分有效率。 由于蓝牙耳机体积十分窄小，又是对续航力、抗噪方面有着严苛请求的产品，谈到在开发这颗芯片过程遇到的最大应战，姜波指出，手机相关产品特别在端侧，能效比是一大应战，这能够从三方面来处置此问题： 第一，芯片设计团队需求对工艺制程有一定控制度，而非仅强调芯片设计才干。特别在新的工艺呈现的时分，OPPO的团队是有才干能够快速控制以至是优化它。假如设计团队的工艺制程底子不好，能抵达的水准也相对有限，即便芯片设计才干再牛，要把12nm芯片做出4nm的能效，也是一件不太理想的事。 姜波进一步指出，手机的主芯片和射频在衔接性上，先进工艺的控制十分重要。像这次的N6RF，拿到台积电芯片开发工具的时间算很早，推进到N6RF过程中，需求团队去测试工艺的特性，以便有更好的控制。这个属于中后端的才干，OPPO的后端团队曾经很有阅历的。 第二，在芯片架构上要十分注重PPA（Power、Performance、Aera）的设计，包含自研芯片的IP架构。例如这颗马里亚纳Y上的NPU是针对音频NPU的架构设计，与视频NPU的架构设计是完整不一样的。 第三，基于制程工艺的基础IP作优化的重要性。由于每一颗芯片都有一些基础的IP，像是片上内存SRAM是用通用的还是定制的区别，也能够经过定制来降低它的功耗。
蓝牙耳机重写传奇历史 2016年苹果推出第一代AirPods后，彻底改动了全球无线音频市场。在一颗小小的蓝牙芯片助力下，蓝牙耳机让用户能够随时与手机中止无缝配对立刻连线，蓝牙耳机范畴更自此步入急速爆发期。 依据蓝牙技术联盟（Bluetooth SIG）讲演显现，过去5年（2017～2021）蓝牙累计出货量抵达203亿，并且未来5年的复合增长率CARG约9%。 2016年，蓝牙技术联盟发布蓝牙5.0规范，其中一项严重升级是将传统的1Mbps PHY升级到2Mbps。今天最新的蓝牙5.3规范中，EDR（Enhanced Data Rate）支持的最大速率为3Mbps。而在真实场景的应用中，由于理想信号环境等复杂要素的影像，理论值最高3Mbps的速率，常常只能发挥一半，也就是1.5Mbps的实践速率。 但这种量级的速度，无法承载无损音频传输的数据量，即便经过优秀的编解码技术紧缩至一半的体积，目前蓝牙规范速率最多也只能传输48kHz/24bit的无损音频。 这意味着，我们能够经过流媒体在线平台播放高质量的音乐内容，但经过蓝牙的方式中止无线传输依旧存在速度壁垒，高质量的音乐还是要用有线耳机。 马里亚纳MariSilicon Y为理处置蓝牙传输速率的痛点，带来了以下四大突破性的技术： 第一，全球最快蓝牙速率12Mbps，为规范蓝牙传输速度的4倍： 马里亚纳MariSilicon Y的12Mbps蓝牙速率目前为行业最快，与2022年通用旗舰芯片的8Mbps蓝牙速率相比，传输速度也提升1.5倍。不只能够传输192kHz/24bit无损音频的数据量，还有充足的速率冗余能够承载数据重传、系统开支（system overhead）、承载信号控制等，完成整体蓝牙衔接质量。 第二，URLC无损编解码处置计划初次完成了192kHz/24bit 无损音频的无线传输： 为了追求更快的传输速率，为音频传输提供一条“快速路”，将大致积音频紧缩以更小的体积传输，能够提升无损音频的传输效率，而URLC编解码协议就是OPPO给出的又一个技术处置计划。 市面主流的编解码协议有很多，常见的AAC、LDAC等格式都是有损编码。在无损编码格式中，FLAC的紧缩率是70%、ALAC的紧缩率也是70%、表示更好一些的L2HC紧缩率是60%。在一定水平上，现有的公有无损编解码计划都无法满足无线传输的体积请求，因而需求一个更强紧缩才干的计划。 URLC（Ultra-Resolution Lossless Codec）是OPPO自研的音频编解码技术，将无损紧缩率初次提升至50%，意味着同样的无损音频内容，URLC能够紧缩至更小体积传输。URLC编解码协议配合12Mbps蓝牙速率的设计，可让物理硬件和软件编解码技术合二为一，完成了192kHz/24bit 无损音频的无线传输。 未来，马里亚纳MariSilicon Y会先用在耳机端，下一步也会放在手机端，由于手机端假如没有MariSilicon Y芯片，那192kHz/24bit无损音频无法打通的。 第三，590 GOPS最强算力NPU，在音频端侧完成了声音分别技术： AI才干已在手机中被普遍应用。特别是手机影像范畴，AI算法开端取代部分传统CV（计算机视觉）。OPPO第一颗自研芯片MariSilicon X也经过AI的计算降噪处置，让实时的视频降噪初次抵达了4K的明晰度，这是传统CV算法的效率不能完成的。 截至目前，先进的AI技术还未运用在计算音频上。音频的多数计算处置都是经过DSP完成的，即便是最新的空间音频，也是经过DSP来完成3D空间的渲染，再分离传感器的头部位置数据，完成头转跟随的效果。而主动降噪，则是经过Codec的模仿信号处置，实时监测外界信号并计算出反向声波中止抵消。目前先进的AI技术，还没有走入计算音频的大门。不外，马里亚纳MariSilicon Y的NPU在持续探求AI和计算音频的未来的路上，具备三大优势：
值得留意的是，在此NPU基础下，马里亚纳Y初次在音频端侧完成了声音分别技术，能够从一段完好的音频数据中，辨认和分他人声或其他特定乐器的声音。目前最多能够分别生成四条独立的音轨——人声、鼓声、贝斯、其他，过去这需求多轨的音频工程文件才干完成，往常可用AI达成。而声音分别技术可让马里亚纳Y为用户提供下一代的个性化听音计划，像是自定义全景声、万能全景声。
第四，初次进入射频范畴，即采用全球最先进的N6RF射频工艺，应战射频芯片大山胜利： 进入6nm射频工艺，意味OPPO挤身全球唯二采用最先进工艺来消费蓝牙SoC芯片玩家之一。截至目前只需OPPO和苹果的射频产品采用最先进的6nm制程。 OPPO这次运用的是也是台积电最新的射频工艺，客观上来说也没有经过市场的充沛考证，“摸着石头过河”下，每一步都走得十分当心谨慎。 OPPO自研芯片团队于2019年11月正式立项，2021年12月14日推出第一颗自研芯片影像专用NPU——马里亚纳MariSilicon X，今日再度发布第二颗的蓝牙音频芯片马里亚纳MariSilicon Y。团队成立至今1000多个日子里，见证了自研芯片从NPU到SoC的进化。 作为一个知名的系统厂，OPPO控制自研芯片技术的初衷一直没变：不是为了取代任何厂商，而是要能为用户提供更大价值，进而形塑出品牌系统厂商无独有偶的垂直整合价值。 过去一年来，OPPO的马里亚纳MariSilicon芯片在技术成果上取得许多赞誉的掌声，然在商业回报上也被投以不少质疑的眼光。对此，OPPO开创人兼首席执行官陈明永也曾在内部表示，自研芯片团队要坚持持续探求，秉持循序渐进的平常心，更要尊重客观规律。由于OPPO从做芯片的第一天就知道，自研芯片不能总是想着要弯道超车，更要坚持一种长期主义，要有十年磨一剑的信仰。 |
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