从第一颗到第二颗,OPPO的“芯”追求

电子放大镜 2022-12-16
3257 字丨阅读本文需 8 分钟

距离马里亚纳 X发布时隔仅一年的时间,OPPO就在今年未来科技大会上发布了其第二款自研芯片 -- 马里亚纳 Y。和第一颗自研芯片不同:马里亚纳X是一颗具备“计算+影像”能力的专用NPU,而马里亚纳 Y则是集合了“计算+音频+连接”能力的旗舰级蓝牙音频SoC。马里亚纳 Y突破了设计上的挑战,在一个Die上实现了“基带、数字和射频”的整合,为蓝牙无线传输带来192kHz/24bit的无损音频体验,更让未来个性化音频体验成为可能。

从第一颗到第二颗,OPPO 自研芯片更进一步

马里亚纳®️ MariSilicon Y是OPPO 首个SoC芯片解决方案,完整地负责一个蓝牙音频设备的所有功能。这不仅标志着OPPO首次打开了连接芯片设计的新领域,具备了蓝牙连接的软硬件全套能力,也意味着OPPO首次具备计算+连接能力的蓝牙SoC平台设计能力。

在前代6nm的基础上,马里亚纳®️ MariSilicon Y更近一步拓展至 N6RF 工艺制程,代表OPPO掌握了将先进制程工艺应用于射频系统的能力,拓展了先进制程下的芯片设计专长。

更重要的,马里亚纳®️ MariSilicon Y 帮助OPPO拓宽了以自研芯片为中轴的垂直整合的领域,在前一代自研芯片影像整合的基础上,增加了蓝牙连接的整合,为万物互融奠定必备的底层连接能力。

高品质音频体验的未来:无线+无损+个性化

据Luminate 2022年上半年报告显示,全球流媒体音乐同比增长了24.7%;QuestMobile 2022上半年报告显示,中国移动音乐用户规模已达到庞大的7.06亿。用户在移动设备上的音频体验需求增长强劲,同时对于音质的要求也越来越高。据《2022音频产品使用现状调研报告》显示,61%的消费者想要比MP3更出色的音质体验,例如44.1kHz/16bit的CD音质、高于96kHz/24bit的高解析音质和192kHz/24bit无损音质。

可以看到,近年来流媒体平台的曲库质量也在迅速提升。Spotify已宣布将推出“Spotify HiFi”服务,Amazon Music平台也有数百万首无损音频,Apple Music已有超过7500万首的无损音频歌曲提供。在国内,QQ音乐已提供高解析音频(Hi-Res)和无损音频;网易云音乐也已支持CD音质无损,并在Hi-Res专区提供96kHz/24bit规格以上的音乐。

当前用户已经习惯了使用无线音频设备,并渴望在此基础上获得无损的音频体验,但问题在于:目前蓝牙传输速率不足以满足无损音频的高带宽传输要求,无损音频仍被困在有线设备中。

最新蓝牙5.3标准中,EDR(Enhanced Data Rate)支持的理论最大速率为3Mbps,然而在实际应用场景中受到复杂环境因素影响,往往只能发挥大约一半的实际速率(1.5Mbps),这并不能达到无损音频的传输实际要求。如下图所示,更好的无损音质体验往往意味着更高的音频传输速率,像高解析音质体验的实际传输速率要达到2.3Mbps,而像Apple Music提供的192kHz/24bit的无损音频,实际传输速率要求是2.5Mbps,当前的市面上所有的蓝牙耳机均无法支持。

除了追求高品质无损的体验外,计算+音频也是近年来的一个流行趋势。高品质音乐体验不仅意味着清晰度和保真度,还代表着用户能够获得个性化的体验。像苹果在Airpods上的提供的主动降噪、通透模式、佩戴自适应和空间音频这些全新体验,也深受消费者所喜爱。

但当前音频计算更多的是基于DSP的计算,AI并没有真正走入计算音频的大门。在未来随着芯片算力提升,计算音频将迈入以“打造个性化体验”为主的第二阶段。例如针对用户个人的头型和耳廓形状,定制HRTF模型,获得最符合个人的听感等。

无线+无损的音频体验,现在已经成为现实。OPPO此次最新发布的马里亚纳 Y,解决了蓝牙音质的难题,让192kHz/24bit 无损音频首次实现无线化。马里亚纳 Y内集成的590 GPOS高算力自研NPU,也为计算音频迈入第二阶段奠定了算力基础。

从图像到音频:OPPO的“芯”追求

“因为OPPO离消费者比较近,会对用户痛点以及产品的价值主张比较清晰,所以OPPO在做一些方向选择的时候,也更容易做决策。”姜波在去年公司首颗芯片的发布会上告诉半导体行业观察等记者。

这也正是OPPO选定计算影像作为公司自研芯片首个落地场景,进而推出MariSilicon X的原因。基于公司这种比传统芯片公司更接近客户的优势,OPPO把音频市场选作了公司芯片的第二个发力点。

正如大家所看到的一样,如果想要给过去几年的智能手机找新的亮点。除了图像以外,音频毫无疑问是不能忽视的一个。因为在苹果AirPods和AirPods Pro的带动下,从芯片上游开始的整个产业链都围绕着火爆的TWS进行了多轮的创新。除了音质以外,包括计算音频(目前以主动降噪和空间音频为代表)在内的多项特性,也成为了消费者对音频产品的主要诉求。

《2022音频产品使用现状调研报告》也表示,超过58%的受访者表示希望获得高解析度或无损音质。61%的消费者希望获得比MP3更好的音质,包括CD音质(44.1kHz/16bit)、高解析音质(高于96kHz/24bit)、无损音质。此外,有66%消费者认为无损音质会决定他们是否购买设备。

在计算音频方面,随着消费者市场的成熟和技术的发展,也开始迈入第二阶段。这一阶段的最大特征便是个性化。

据介绍,传统上虚拟空间的渲染是基于一套预设模型,就像购买成衣西服,虽然精致,但细节处难免还会有不合身。而新一代的空间音频,可以根据用户个人的头型和耳廓形状,定制HRTF模型(Head Related Transfer Function,头部相关传递函数),获得最符合个人的听感,就像高级定制的西服,每一处细节都为用户的独特身材量身定制。而随着AI技术、环境感知、自然语义处理等诸多先进技术融入计算音频领域,更具个性化的声音体验呼之欲出。

具体到当前火热的蓝牙音频,则存在几方面的问题:

一方面,传输速率并不是这一无线连接技术最大的优势。因此即使在最新的蓝牙5.3标准中,EDR(Enhanced Data Rate)支持的最大速率为3Mbps。但在真实场景的应用中,因为现实信号环境等复杂因素的影像,理论值最高3Mbps的速率,往往只能发挥一半,也就是1.5Mbps的实际速率。这种量级的速度,无法承载无损音频传输的数据。

另一方面,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,而无损编码格式中,FLAC的压缩率是70%、ALAC的压缩率也是70%、表现更好一些的L2HC压缩率是60%。也就是说,现有的公有无损编解码方案都无法满足无线传输的体积要求,因此需要一个更强压缩能力的方案。

再者,现实里,复杂的信号环境对于传输本身有很大影响,信号太复杂时,比如手机放在口袋中,蓝牙信号就会不稳定。

面对上述问题,OPPO推出了公司自研的第二颗芯片——马里亚纳® MariSilicon Y。之所以会定义这样一颗蓝牙音频芯片,按照姜波的说法,除了基于市场需求外,还有另外一层含义,那就是OPPO认为端对端的连接技术,是硬件能力里特别重要的基础性技术。

“OPPO强调万物互融,未来一定会在短距通信、端到端的体验上做很多探索和改进。这颗芯片虽然尺寸小,但是我们第一次在端到端,通过私有协议实现了连接。这个连接的基础能力是OPPO一定要建立的。”姜波告诉记者。

他进一步指出,作为系统厂商,OPPO有一个传统芯片厂商所不具备的优势——对用户场景的理解比较深刻。因此当公司投入到一个技术方向的时候,更容易知道为什么要这样做,从而能够在做一些性能取舍时清晰地知道优先级。

叠加公司团队在这方面的深厚积累和投入,一颗科技树点满的马里亚纳® MariSilicon Y横空出世。

“做芯片,从未寄希望能有奇迹”

日前,一份OPPO创始人兼首席执行官陈明永的内部讲话被媒体报道出来。在这份讲话中,他首先披露了OPPO做芯片的两点初心:一是为用户提供更好的体验;二是要有自己的技术护城河。

“我们做芯片,从未寄希望能有奇迹。如果有奇迹,一朝之间就能成,那谁都可以做。正因为好的芯片难做,我们做了,才能长期在用户体验上形成优势。这个过程不是那么轻松的,需要花时间,过程中还会有很多质疑,但我们必须保持平常心,尊重客观规律,一步一脚印走得扎扎实实。同时,保持长期乐观和短期谨慎。无论未来出现什么情况,OPPO做芯片这件事都很有意义。”陈明永在讲话中强调。

姜波也告诉记者,OPPO自研芯片并不是要取代谁,公司所坚持的是会持续探索,希望能给大家打来更多更有价值的东西。OPPO现在已经建立了超过2000人的芯片团队,用十年磨一剑的心态去做芯片。

在他看来,从MariSilicon X到MariSilicon Y的演进,不但体现了公司芯片团队对终端应用了解的深入。同时,这也让芯片队员积累了更多技术,为公司推出下一代芯片做好了更充分的准备。

以在马里亚纳® MariSilicon Y上采用的N6RF工艺为例,在前代6nm的基础上,OPPO进一步拓展到了更先进的工艺,让公司具备了拓展先进制程下芯片设计的专长。这个工艺和芯片也代表着OPPO掌握了将先进制程工艺应用于射频系统的能力,让公司拥有了在未来创造更多可能的底气。

“研发这颗芯片就是做射频的探索,这是我们很重要的起始点,这颗芯片的基带部分、数字部分和射频部分合在一起的确带来了一些设计上的挑战,但这个挑战正是将来在做其他的芯片也要克服的东西,我们也比较好地克服了。”姜波说。

他同时指出,从这颗芯片开始,OPPO拓宽了以自研芯片为中轴的垂直整合领域,在前一代自研芯片影像整合的基础上,增加了蓝牙连接的整合,为万物互融奠定必备的底层连接能力。”

“我们始终保持着一颗循序渐进的平常心,在自研芯片的道路上尊重客观规律,隔绝外界的压力,不妄想弯道超车,坚信长期主义,做好了十年磨一剑的准备。不需要像传统芯片厂商过多考量成本,我们自研芯片不被营收压力所限,甚至可以不计成本地投入技术研发和芯片堆料,为用户创造真正的惊喜和价值。”姜波强调。

在他们看来,这是OPPO自研芯片的起点,也是OPPO自研芯片的最佳终点。

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