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互聯(lián)網(wǎng)界最熱鬧的大會——世界互聯(lián)網(wǎng)大會在今天開幕，想要了解整個互聯(lián)網(wǎng)最新的變化和趨勢，大家伙這幾天可別錯過了。今天比較值得看的環(huán)節(jié)之一就是“全球科技成果發(fā)展風(fēng)向標(biāo)”的年度領(lǐng)先科技成果獎頒布，這些獎項基本上是本年度最能代表前沿優(yōu)質(zhì)技術(shù)成果的展現(xiàn)。本次評選是從全球多個國家的300余項成果中挑選，涉及5G、量子計算、高端芯片、高性能計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等多個領(lǐng)域，最終選出14項領(lǐng)先的互聯(lián)網(wǎng)科技成果。
筆者注意到今年有個“全球首個開源神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器指令集架構(gòu)（NPU ISA）”的成果獲得殊榮。在半導(dǎo)體領(lǐng)域內(nèi)，安謀科技作為行業(yè)領(lǐng)頭羊之一是媒體和行業(yè)關(guān)注的重點對象，憑借在智能計算芯片行業(yè)的創(chuàng)新，與合作伙伴推出全球首個開源神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器指令集架構(gòu)（NPU ISA），再次摘得“世界互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)先科技成果”獎。該NPU ISA在中國首發(fā)、全球開源，是人工智能領(lǐng)域第一個開放的ISA，可以向AIoT、自動駕駛、智能制造等應(yīng)用場景提供可定制化的智能計算芯片。
看完互聯(lián)網(wǎng)大會的頒獎內(nèi)容，回到半導(dǎo)體領(lǐng)域的學(xué)習(xí)中，對于時刻需要關(guān)注前沿科技信息的碼字工來說，必須要有幾個好一點的優(yōu)質(zhì)信源，極術(shù)社區(qū)是我們碼字工最常逛的科技社區(qū)之一了。在里面瀏覽一番半導(dǎo)體的信息，總會get到新知，收獲一些靈感，在社區(qū)人工智能板塊有XPU、NPU、AI芯片、ISP等多種芯片分類內(nèi)容，受到ISP分區(qū)內(nèi)容的啟發(fā)，今天就先從ISP芯片聊起。
讀者朋友們可以發(fā)現(xiàn)，近日國內(nèi)好幾個一線手機(jī)廠商發(fā)布的新品手機(jī)比如小米和ov，其中拍攝功能宣傳的要點中都提及了搭載自家設(shè)計的ISP芯片，此前很多廠商都是以購買第三方高通、聯(lián)發(fā)科等廠商芯片為主，現(xiàn)在國內(nèi)一線廠商都開始走自研之路。是什么原因驅(qū)動一線手機(jī)廠商紛紛自研？做ISP是廠商選擇自研SoC的開始嗎？ISP芯片目前市場的競爭態(tài)勢和未來趨勢是什么樣式？這是本文想要討論回答的核心。
自研ISP考量的價值
ISP（Image Signal Processor，圖像處理器）是手機(jī)芯片系統(tǒng)中的重要組成部分，負(fù)責(zé)圖像處理部分。ISP芯片一直是作為SoC芯片內(nèi)置的模塊存在，與CPU、GPU等單元集成在系統(tǒng)里一起出售，基本上可以滿足大部分場景使用。隨著消費者的需求變更與廠家差異化打法的變化，很多廠商發(fā)現(xiàn)將ISP作為獨立單元進(jìn)行圖像的處理，可以實現(xiàn)自主可控。
此前大家都在高通和聯(lián)發(fā)科這些芯片廠商制定的參數(shù)規(guī)則里面游走，只能在集成的ISP模塊特性進(jìn)行適配和調(diào)整，此外ISP性能也受芯片整體升級規(guī)律的限制，更新的頻率不高，影像性能的參數(shù)在同一個框架下的結(jié)果就是其手機(jī)影像變化和功能日趨同質(zhì)化。
對于消費者來說，除了在屏幕、快充以及整機(jī)性能外，影像功能可謂是選擇手機(jī)的重要影響因素之一。在硬件和算法沒有什么大的進(jìn)步情況下，在ISP影像方面上面進(jìn)行手機(jī)影像性能的提升和創(chuàng)意是廠商們一致的想法。舉例來說，想要提升手機(jī)照片的成像質(zhì)量，搭載安謀科技中國本土團(tuán)隊自研的“玲瓏” i3/i5 ISP芯片，就可以在一些極端場景比如逆光、暗室等寬動態(tài)環(huán)境，對明暗區(qū)域進(jìn)行很好地記錄，從而在寬動態(tài)范圍、低光降噪等方面最終獲得不錯的成像。
拍照功能與視頻圖像等質(zhì)量是決定消費者體驗的重要參數(shù)，我們也在各大手機(jī)品牌的新品宣傳中見識到對其自家拍攝性能的極盡展示，如何以差異化功能獲取用戶是每家手機(jī)廠商睜開眼睛就要思考的問題。想要實現(xiàn)性能和體驗的差異最大的問題就是要打破被ISP制約的情形。而蘋果、三星、華為等自研芯片的手機(jī)廠商以自己差異化功能的市場表現(xiàn)贏得高端市場用戶的青睞，這也給其他國內(nèi)手機(jī)廠商啟示與強(qiáng)心劑：自研芯片是難而正確具有長遠(yuǎn)價值的事情，必須要去做。
小米、ov等廠商無論是在新產(chǎn)品中搭載自家設(shè)計的ISP芯片還是在新聞中不斷宣傳造ISP芯，都在向市場釋放自研ISP手機(jī)芯片的決心，驅(qū)動手機(jī)廠商選擇自研ISP手機(jī)芯片主要有這四方面的價值考量：
1、手機(jī)廠商可以發(fā)揮的差異化空間增大，ISP芯片的性能決定了手機(jī)影像功能的差異化。相對于芯片廠商高通與聯(lián)發(fā)科等，手機(jī)廠商距離消費端更近，對功能場景與趨勢易把控，手機(jī)廠商自研ISP芯片可以與市場的需求變化調(diào)整同頻，其影像功能也就不再限于芯片廠商的芯片性能，手機(jī)廠商可以根據(jù)市場情況發(fā)揮差異化性能的優(yōu)勢。
2、避免供應(yīng)鏈的風(fēng)險。華為手機(jī)市場份額的減少是其他一線手機(jī)廠商不想再經(jīng)歷的風(fēng)險，無論是貿(mào)易摩擦還是地緣政治、黑天鵝疫情等風(fēng)險，自研ISP芯片的選擇讓手機(jī)廠商可以減少一些被不確定因素扼制的風(fēng)險。
3、成本的優(yōu)勢，手機(jī)廠商的出貨量動輒數(shù)十萬、百萬，自研ISP芯片的話可以繞過其他芯片廠商的定價權(quán)，減少芯片成本的支出。
4、 ISP相比SoC來說，技術(shù)的實現(xiàn)難度相對較低，花費的精力時間等成本更低，更容易實現(xiàn)。
手機(jī)廠商選擇自研ISP芯片無論是出于成本還是產(chǎn)品功能方面的考慮，都是讓自身在這個白熱化競爭的市場能有更好的表現(xiàn)，市場中有便宜好用的ISP芯片，而商家花費心血時間去自研ISP芯片也不僅僅是革新影像功能的目的，廠商們在積累芯片技術(shù)的前提下，更多的是戰(zhàn)略層面的考慮：未來可能向手機(jī)的心臟器件——SoC芯片進(jìn)擊，從ISP芯片的突破口中逐步切入到SoC的研制中去。
從ISP循序漸進(jìn)到SoC
自研ISP芯片只是手機(jī)廠商的打樣，野心家的目光在影像功能外，對于手機(jī)來說，核心的核心就是芯片，一旦出現(xiàn)任何不確定因素被卡喉嚨，企業(yè)就面臨生死存亡，因為貿(mào)易摩擦帶來的芯片卡喉，所有廠商都有危機(jī)感，自研芯片是需要戰(zhàn)略層面的出擊、布局。
小米早在2014年就開始布局自研芯片，成立專注手機(jī)芯片研發(fā)設(shè)計的松果電子子公司以服務(wù)手機(jī)SoC芯片，在2017年發(fā)布了首款手機(jī)SoC澎湃S1，在小米5C手機(jī)中落地，但S1在性能、功耗等方面都有明顯不足。
在SoC芯片的折戟讓小米更加務(wù)實，在2019年小米開始研發(fā)ISP芯片，今年3月發(fā)布的旗艦機(jī)小米折疊屏手機(jī)MIX FOLD搭載了小米自研的ISP芯片澎湃C1，能夠?qū)崿F(xiàn)更好的3A（自動對焦，自動白平衡，自動曝光）處理，自研ISP+自研算法成為這款旗艦手機(jī)宣傳的賣點之一。小米的SoC芯片研發(fā)之路滿途坎坷，松果電子最終也重新進(jìn)行了組織架構(gòu)的調(diào)整，一部分團(tuán)隊繼續(xù)保留，一部分團(tuán)隊分拆出去進(jìn)行IOT芯片的研發(fā)。但澎湃C1對小米來說的是一個新的轉(zhuǎn)折，小米的ISP芯片架構(gòu)師左坤隆博士此前在采訪中表示ISP的研發(fā)只是起點，小米還是要回到手機(jī)心臟器件SoC的研發(fā)中，而這也是小米對手機(jī)芯片的未來戰(zhàn)略規(guī)劃。
一線手機(jī)廠商ov也不甘人后，分別在自研芯片道路上開始重金投入。9月6日消息，vivo率先發(fā)布自家自研的ISP芯片V1，這是vivo自研的首款影像芯片，團(tuán)隊300人經(jīng)過兩年的研發(fā)ISP芯片才得以面世。在2019年vivo也曾與三星聯(lián)合研發(fā)了Exynos 980 5G SoC，無論是自研ISP還是與三星聯(lián)合研發(fā)SoC，vivo都開始在芯片技術(shù)積累的道路上鋪墊，至于未來是否向SoC進(jìn)發(fā)vivo表示還不能確定，但芯片技術(shù)先行的趨勢，多手準(zhǔn)備總是沒有錯的。
OPPO在芯片研發(fā)方面，于2019年就成立子公司ZEKU，據(jù)悉現(xiàn)下團(tuán)隊人數(shù)已經(jīng)兩千人，部分員工來自華為海思、紫光展銳和一些中國臺灣半導(dǎo)體企業(yè)。2020 年 2 月 OPPO 內(nèi)部發(fā)文《對打造核心技術(shù)的一些思考》，首次提到芯片計劃的代號——“馬里亞納計劃”。OPPO將手機(jī)核心的芯片作為未來戰(zhàn)略思考的方向，只研制相對SoC來說簡單點的ISP芯片還是有點浪費這些資金人力的投入，OPPO的野心不止如此。成立兩年的子公司ZEKU也有做出成績，其ISP芯片據(jù)傳已經(jīng)在今年初流片，未來可能會搭載2022年發(fā)布的Find X5 手機(jī)上。除了ISP芯片外，OPPO方面也在同步推進(jìn)研發(fā)SoC的計劃，以掌握手機(jī)核心技術(shù)未來或替代部分高通和聯(lián)發(fā)科芯片。
ISP芯片向SoC芯片進(jìn)發(fā)的路坎坷難行，兩者從技術(shù)的維度上是數(shù)量級的差距，ISP只是單一的圖像管理單元，而SoC芯片會集成CPU、GPU、NPU、ISP通信基帶等模塊，模塊的設(shè)計與模塊之間的適配涉及的技術(shù)很復(fù)雜。從時間的維度上來看，我們可以發(fā)現(xiàn)ISP芯片從無到有的實現(xiàn)基本上是兩年多的時間，新進(jìn)入的手機(jī)廠商就可以拿出成品進(jìn)行部分投放使用，但是SoC芯片的誕生到使用跨越的時間就需要新手十年起步的嘗試。SoC芯片的打磨可謂是跟攀登高海拔的雪山一般，一步步的腳印和一級級的臺階才能攀頂成功，沒有跳躍發(fā)展一口氣吃成胖子的可能。
雖然SoC的研發(fā)之路坎坷，參照海思的成功發(fā)展至少需要十年的時間耕耘，但是后發(fā)的手機(jī)廠商也在積累技術(shù)的道路上開始耕耘。無論是當(dāng)下ISP芯片的自研，還是未來向著SoC芯片進(jìn)軍，都需要時間的加持，芯片自研是一場曠日持久的戰(zhàn)斗，資金、人才、技術(shù)、市場等因素缺一不可。
ISP芯片的競爭勢態(tài)
在ISP產(chǎn)業(yè)版圖中，除了現(xiàn)在正在崛起的自研ISP手機(jī)廠商蘋果、華為、三星等，主要有三類競爭勢力，一種是高通這類SoC芯片供應(yīng)商，ISP模組已經(jīng)被打包入內(nèi)進(jìn)行銷售，一類是ARM這類提供IP授權(quán)的供應(yīng)商，還有一種ISP模組設(shè)計服務(wù)提供商。
現(xiàn)下，ISP芯片市場仍然是以高通三星聯(lián)發(fā)科占據(jù)大部分市場份額為主，手機(jī)廠商們的自研芯片只是初嘗試給整個市場并沒有帶來大的沖擊，但是未來等到手機(jī)廠商的技術(shù)日趨成熟，開始廣泛應(yīng)用到自家的產(chǎn)品，還是會給產(chǎn)業(yè)鏈造成一些影響：
1、手機(jī)廠商在自研芯片方面，主要是在芯片制造的前端進(jìn)行研發(fā)，比如IP和設(shè)計端的再研發(fā)，未來的發(fā)展會將占據(jù)一部分芯片廠商的ISP市場份額。
2、芯片廠商在IP方面擁有專利特權(quán)，自研芯片的手機(jī)廠商在一些IP專利上面無法繞過去，仍然會依賴芯片廠商，呈現(xiàn)雙方共同競爭但雙方分別占據(jù)市場的局面，因為芯片廠商的先發(fā)優(yōu)勢，市場份額還是芯片廠商占據(jù)較大為主。
3、手機(jī)芯片的自研給芯片廠商帶來革新意識，激發(fā)芯片廠商對于手機(jī)芯片的研發(fā)創(chuàng)新和護(hù)城河的拓寬，無論是芯片的性能還是價格都會因為這個趨勢有新的變化。
未來ISP的競爭有無大的市場變化，還要看這些自研ISP手機(jī)廠商的技術(shù)發(fā)展，幾乎包攬整個手機(jī)市場的一線廠商出貨量不容小覷，雖然現(xiàn)在大家已經(jīng)有自家的ISP芯片，但也只是小劑量的嘗試以展示肌肉，并沒有進(jìn)行大規(guī)模的應(yīng)用，規(guī)模使用產(chǎn)生的量變才會給整個ISP芯片市場帶來影響的質(zhì)變。在對ISP市場的梳理過程中，我們也發(fā)現(xiàn)ISP芯片的未來走向趨勢，與AI視覺處理技術(shù)進(jìn)一步地結(jié)合協(xié)同發(fā)展。
手機(jī)市場同質(zhì)化的競爭白熱化到不能再白熱化，其影像功能的像素已經(jīng)突破億級，硬件與算法短期內(nèi)沒有大的浪花兒翻騰，手機(jī)廠商無論是從ISP開始突破還是未來逐步切入到SoC的深海，都釋放出新的信號和思考變化：開始回歸到手機(jī)的本質(zhì)核心技術(shù)，如何構(gòu)建底層的核心能力是未來大家贏得市場競爭的關(guān)鍵砝碼?，F(xiàn)在投入的數(shù)億級資金，成百上千的高端人才等成本都是為提升未來競爭力，盡早卡位未來的市場。
手機(jī)作為消費電子的代表領(lǐng)域，這個下海芯片的豪賭競爭勢態(tài)也不斷反映出現(xiàn)下廠商在這個焦慮下的市場中想要通過抓住核心技術(shù)去變革，手機(jī)廠商的產(chǎn)品、商業(yè)模式、組織架構(gòu)都會隨之迎來一些新的調(diào)整。無論最終的結(jié)局走向如何，這個路途艱難的選擇未來都會改變手機(jī)、芯片領(lǐng)域的市場格局。對于消費者來說，充分的市場競爭帶給我們豐富的產(chǎn)品，我們也會跟著享受越來越多各有特色的電子產(chǎn)品。
