五問vivo造芯：手機廠商自研芯片，還能做多久？

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不久前，我和vivo的三個專家聊了將近10個小時，整理了幾千字的筆記，主題只有一個：

芯片。

7月30日，vivo三年來打造的第四個自研影像芯片——V3終於亮相。在芯片的製程工藝上，它是藍廠第一個6nm製程的自研芯片。在影像功能領域，V3讓手機拍攝4K電影人像視頻變成實打實的功能，同時在安卓平臺首次實現4K級的拍後編輯。用簡單的話來概括，有了芯片V3，手機拍攝電影不再成技術上的問題。

而這一切，vivo只用了三年。

vivo是怎麼做到的？我準備了五個問題，跳過了vivo的市場和公關，找到了負責研發芯片和算法的一線專家，一起聊了聊vivo的“芯”路歷程。

問題1：爲何自研芯片，買現成的不香嗎？

五年前，手機廠商自研芯片可能還是“天方夜譚”，但現在卻幾乎成了各家手機大廠的共識。強大如蘋果和iPhone，也在始終堅持自研芯片之路，即使在基帶芯片等領域的進度不如人意，也絲毫沒有放棄默默前行的研發規劃。很好理解，只有自己擁有了技術，纔不會受制於人。

不過對於vivo來說，邏輯卻並沒有這麼簡單。

手機廠商的核心訴求就是要賣出去更多的手機，爲了賣更多的手機就需要有特別突出的優勢，這就是對差異化的需求。但另一方面，現成的芯片並不是專門給你設計的，所以很可能解決不了你的痛點。這就好像我們買衣服的時候，雖然能買到大小號、穿起來可能也不錯，但肯定不如量體裁衣來的合體和精確。

所以，當需求和供給出現不匹配，問題就來了。買大廠的soc是很香，但它們並不是針對4k電影人像、夜景增強和ai降噪這些功能研發的。那你肯定會說，大家不都是靠軟件算法去實現這些功能的麼？軟件能實現功能，但受到芯片硬件的制約，這樣性能和功耗就會很差。就好像你用王剛的大鍋寬油去做蛋糕，或許真能做出來，但肯定不如來個烤箱方便。

所以對於vivo來說，自研芯片是一個很自然的選擇，買不如造，關鍵是造哪種芯片。

問題2：爲何做影像芯片，做SoC不牛嗎？

面對這個問題，vivo的專家回答地特別乾脆：

vivo目前不會去做大型SoC。

我的理解是這背後有兩個原因：一個是做SoC比較難，另外一個就是沒必要。說白了，SoC並不是vivo造芯的差異化所在。

先說技術難度，SoC或者AP芯片可以說是手機芯片裡皇冠上的明珠，它和影像或者音頻芯片不一樣，SoC是一種通用芯片，要適用於各種使用場景，這就對芯片設計能力和技術積累有非常高的要求，技術門檻很高，涉及到處理器架構、性能和功耗的極致優化等等。設計出來一個“能用”的SoC芯片只是萬里長征的第一步，還需要通過大量實際場景的測試和驗證，不斷修復問題，才能讓“能用”變成“好用”。

所以，放眼全球能做好手機SoC的公司也沒有幾個，用一隻手就能數得過來。這些大廠能經過大浪淘沙存活下來，都是經歷了好幾代產品的不斷迭代，幾十萬甚至上百萬臺手機的不斷反饋測試，才一點一點打磨出來的。要做出有差異化的SoC芯片，vivo或許可以做，但難度極高，付出的巨大成本也很難換得快速的回報。

不過除了技術上的難度，vivo不做大型SoC芯片的另外一個原因就是沒必要。vivo的優勢有兩點，一個是作爲整機廠商，離用戶最近，能最快聽到用戶的需求和反饋。

這一點我自己也深有體會。我在大廠做研發的時候，就離一線用戶的反饋非常遠。一個國內大廠的需求要從國內的FAE、一級級傳達到歐洲再到英國，更不用說語言的障礙；當我們拿到需求做了研發和優化，還要再反向傳播回去。這樣反饋的鏈條一長，最容易出現的問題就是研發出來一堆沒用的功能，白白錯失了機會。

在訪談中我能感受到，vivo也很清楚的意識到了這個事情，從而把有限的資源和精力放在他們認爲最重要的地方上。比如他們根據自己用戶的對影像和遊戲的需求做了很多自研算法和優化，而這些都是通用SoC芯片廠家不會專門去做優化的。於是vivo才決定做一顆SoC的外掛芯片，專門用來加速處理各種影像算法，比如插幀、多幀降噪、夜視增強等等。

和SoC芯片廠商合作，各自取長補短，才能更好的達到1+1=2甚至大於2的效果。就像開黑的時候不能全都是輸出，要搭配輔助是一個道理。之前介紹過的vivo的v1+和聯發科天璣9000芯片的協同也是很好的例子。

一方面， SoC廠商能提供很多基礎應用的需求，比如 Android 操作系統運行，Panel-Touch 人機交互，應用 App 中的亂序中斷處理等等，另一方面，vivo則從自身產品的需求場景出發，在算法、IP轉化和芯片架構設計上加大投入，讓自研芯片和SoC能夠實現協同互補，打造用戶所需的差異化體驗。

問題3：V系列三年四芯，到底提升了什麼？

先說結論：工藝、架構、算法都在提升，不變的是對影像賽道的持續專注。

在手機領域vivo有四條細分長賽道，分別是設計、影像、系統、性能，基本所有手機廠商都在這四條賽道里競爭。但同時做好四條賽道的廠商太少了，這個時候就看誰的長板足夠長，能夠在這個賽道里做到不可替代。

2021年9月至今，vivo已經連續三年先後推出V1、V1+、V2、V3四款自研芯片，主要專注在影像這條賽道，在拍攝、遊戲、追劇這些日常生活的細分場景發力，滿足用戶的個性化需求。

作爲第一代產品，V1採取了傳統的ISP架構，專注於影像能力的提升。2022年，上半年發佈V1+，打造“專業影像+顯示性能”的雙芯產品，持續推動算法硬件化。下半年發佈的V2主打“AI”，從傳統ISP架構升級爲AI-ISP架構，新增AI計算單元，同時大幅升級內存單元、圖像處理單元，優化協調與高速協數據和算力，滿足用戶AI高算力的需求。

而最新的V3芯片，又把整個影像芯片的基礎水平提升到了一個新的高度。

首先是製程工藝，V3直接使用了臺積電的6納米工藝製造，把能效比提升了20%~30%。同樣10個功能，但由於功耗的限制，之前的V1和V2芯片只能同時開啓6個，而採用了新工藝的V3就能全部開啓，還不會帶來額外的功耗和發熱。這就是先進工藝帶來的最大好處。

架構層面V3也做了大量的優化，比如V3和SoC芯片的互聯通信。和很多外掛芯片不一樣的是，V3位於SoC和屏幕的數據通路中間，影像傳感器的數據要先進入SoC、再傳到V3，所以要額外設計一個回傳通路，讓V3處理完的結果傳回SoC。

這樣問題就來了，一方面要保證這個回傳通路的低延時，一方面要保證數據的同步和一致性。vivo提出了一個叫FiT（Frame info Tunnelling）的互聯架構，它可以把影像數據和一些輔助運算的旁路數據封裝組合在一起進行同步傳輸，增加了傳輸帶寬，也能保證SoC和外掛芯片的同步。FiT這個雙芯互聯技術在V2提出，在V3採用先進工藝之後用在了更多算法和應用裡。

架構升級再比如V3的AI算力提升，主要有兩部分，一部分是爲特定應用設計的純定製算力，還有一部分是根據某些特定網絡結構做的半定製算力。再結合SoC裡NPU和GPU的通用算力，就組成了一個非常複雜的“雙芯”異構算力系統。在訪談裡vivo的專家專門提到，V3裡內存的利用率幾乎可以達到100%。

簡單以影像這塊舉例，以往所有的算法都是以軟件的形式在SoC、NPU、DSP上面跑，不是說跑不了，但是功耗會扛不住，發熱也扛不住。而vivo現在的做法是把很吃軟件資源的這部分AI算法，硬化進了V3當中，然後把SoC、NPU、DSP解放出來做它們更擅長的語義類算法，合理分工，讓大家都跑在自己最擅長的賽道上，讓SoC和V3協同作戰。效果層面，因爲能同時開啓更多的功能，可以實現1+1>2，而功耗層面則實現了1+1<2。vivo在發佈會上展示的4K電影人像視頻及拍後編輯功能就是基於這套玩法實現的。

問題4：老實做影像芯片不行嗎，爲何還做傳感器芯片？

芯片領域有幾個非常有名的國際學術會議，其中有一個叫VLSI電路與技術研討會，它被稱作全球微電子技術領域的“奧林匹克”，這也是從事芯片研究的人一定會跟蹤的頂尖會議。不過我很意外的發現，今年的VLSI研討會上，vivo竟然發了一篇文章，講的是影像傳感器芯片的技術。這也是本屆VLSI大會上唯一一家發表論文的中國手機廠商。

這次我也和這篇文章的作者——vivo的羅軼博士深入探討了一下。他們做的是一個名叫自適應DCG-HDR的技術，聽起來有點科幻，但其實原理並不難。原本拍攝HDR的時候基本都是調節ISO或曝光時間的方式，也就是對一幀圖像用不同ISO多次提取信息，然後合成在一起；或者拍幾張不同曝光的照片，再合成在一起。不過這兩種方法對算力和功耗的要求很高，所以如果我們開HDR拍視頻的話可能拍一會兒手機就會發燙。

爲了解決這個問題，vivo就提出了這個新的方法，它讓傳感器每個像素點的敏感度（ISO）都可以單獨調節，然後用一個單獨的電路去控制，提前決定是要高敏感度還是低敏感度，這樣就不用多次合成了，從而把功耗降低了38%。

這個技術有啥用呢？本質上就是提升視頻拍攝時的動態範圍、豐富了圖像細節，特別適合在夜景、背光/夜光人像這種極端場景裡使用，同時還能在功耗、發熱可控的情況下長時間的拍攝HDR視頻。

看出來了吧，還是影像。只不過影像這個賽道很長，從傳感器到處理器到顯示，整條路徑上有太多能優化的技術了。比如這個工作，之後可能就會通過定製傳感器的方式落地到未來的vivo手機上。照一張好照片，拍一段好視頻，離不開這一個個點技術彙總在一起，這個應該也是vivo自研芯片在積累的核心競爭力。

問題5：vivo自研芯片，能做多久？

最後我給vivo來了一波靈魂拷問。背景不用多說，當前複雜多變的國際形勢，風雲變幻；加上技術研發的高額成本和市場激烈競爭的多重挑戰；特別是之前友商那檔子事兒，讓人遺憾。所以，如何跑通自研芯片之路，仍然是當下手機廠家必須要面對的焦點問題。

國內頭部手機廠商自研芯片的不少，vivo算不上最早的那家，不過走的卻非常謹慎。面對自研芯片的汪洋大海，vivo的最終目標肯定是進入技術的深水區，不過他們選擇了一種三條腿走路的方式，既有對芯片公司和供應商的投資、又有和國際芯片大廠的合作，也有自研芯片的持續佈局。

前面說了很多合作和自研芯片的東西，但vivo在芯片領域的投資可能是很多人並不清楚的。vivo投資的都是自己的供應鏈公司，涉及到射頻前端、電池和電源管理，還有顯示芯片。通過投資佈局供應鏈，也幫vivo把整個手機上下游的關鍵資源做了整合，鋪平了造芯的道路。

此外，對於vivo而言，他們已經在自研芯片的道路上邁出了重要一步——先不碰高投資、高難度、高壁壘的SoC芯片，專攻體驗差異化又能對口市場的影像芯片，已經在市場上取得了不俗的效果。

根據國際數據公司IDC公佈的中國2022年手機季度跟蹤報告，儘管去年整體消費電子市場較爲機密，但是vivo手機以18.6%佔據2022年中國智能手機市場份額榜首。而在618促銷季智能手機銷量中，Counterpoint的報告顯示，vivo市場份額達18.2%，排名第一。

究竟是芯片造的好、帶來業績提升，還是收入增加帶來更多研發投入，從而造出更好的芯片，有點雞生蛋蛋生雞的關係。不過業績與研發投入會形成一個正向反饋的飛輪，會讓vivo自研芯片之路在未來走得更寬。在智能手機同質化高度同化的時下，手機大廠商自研芯片呈現的差異化體驗，或將成爲這片藍海市場競爭的決定性砝碼。

造芯從來就不是簡單的事情，從小領域切入，做難而正確的事情，就像我們自己不斷學習提升的過程。涓涓細流，相信總有一天會匯成汪洋大海。

（注：本文不代表老石任職單位的觀點。）