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不久前，我和vivo的三个专家聊了将近10个小时，整理了几千字的笔记，主题只有一个：芯片。
7月30日，vivo三年来打造的第四个自研影像芯片——V3终于亮相。在芯片的制程工艺上，它是蓝厂第一个6nm制程的自研芯片。在影像功能领域，V3让手机拍摄4K电影人像视频变成实打实的功能，同时在安卓平台首次实现4K级的拍后编辑。用简单的话来概括，有了芯片V3，手机拍摄电影不再成技术上的问题。
而这一切，vivo只用了三年。
vivo是怎么做到的？我准备了五个问题，跳过了vivo的市场和公关，找到了负责研发芯片和算法的一线专家，一起聊了聊vivo的“芯”路历程。
问题1：为何自研芯片，买现成的不香吗？
五年前，手机厂商自研芯片可能还是“天方夜谭”，但现在却几乎成了各家手机大厂的共识。强大如苹果和iPhone，也在始终坚持自研芯片之路，即使在基带芯片等领域的进度不如人意，也丝毫没有放弃默默前行的研发规划。很好理解，只有自己拥有了技术，才不会受制于人。
不过对于vivo来说，逻辑却并没有这么简单。
手机厂商的核心诉求就是要卖出去更多的手机，为了卖更多的手机就需要有特别突出的优势，这就是对差异化的需求。但另一方面，现成的芯片并不是专门给你设计的，所以很可能解决不了你的痛点。这就好像我们买衣服的时候，虽然能买到大小号、穿起来可能也不错，但肯定不如量体裁衣来的合体和精确。
所以，当需求和供给出现不匹配，问题就来了。买大厂的soc是很香，但它们并不是针对4k电影人像、夜景增强和ai降噪这些功能研发的。那你肯定会说，大家不都是靠软件算法去实现这些功能的么？软件能实现功能，但受到芯片硬件的制约，这样性能和功耗就会很差。就好像你用王刚的大锅宽油去做蛋糕，或许真能做出来，但肯定不如来个烤箱方便。
所以对于vivo来说，自研芯片是一个很自然的选择，买不如造，关键是造哪种芯片。
问题2：为何做影像芯片，做SoC不牛吗？
面对这个问题，vivo的专家回答地特别干脆：vivo目前不会去做大型SoC。
我的理解是这背后有两个原因：一个是做SoC比较难，另外一个就是没必要。说白了，SoC并不是vivo造芯的差异化所在。
先说技术难度，SoC或者AP芯片可以说是手机芯片里皇冠上的明珠，它和影像或者音频芯片不一样，SoC是一种通用芯片，要适用于各种使用场景，这就对芯片设计能力和技术积累有非常高的要求，技术门槛很高，涉及到处理器架构、性能和功耗的极致优化等等。设计出来一个“能用”的SoC芯片只是万里长征的第一步，还需要通过大量实际场景的测试和验证，不断修复问题，才能让“能用”变成“好用”。
所以，放眼全球能做好手机SoC的公司也没有几个，用一只手就能数得过来。这些大厂能经过大浪淘沙存活下来，都是经历了好几代产品的不断迭代，几十万甚至上百万台手机的不断反馈测试，才一点一点打磨出来的。要做出有差异化的SoC芯片，vivo或许可以做，但难度极高，付出的巨大成本也很难换得快速的回报。
不过除了技术上的难度，vivo不做大型SoC芯片的另外一个原因就是没必要。vivo的优势有两点，一个是作为整机厂商，离用户最近，能最快听到用户的需求和反馈。
这一点我自己也深有体会。我在大厂做研发的时候，就离一线用户的反馈非常远。一个国内大厂的需求要从国内的FAE、一级级传达到欧洲再到英国，更不用说语言的障碍；当我们拿到需求做了研发和优化，还要再反向传播回去。这样反馈的链条一长，最容易出现的问题就是研发出来一堆没用的功能，白白错失了机会。
在访谈中我能感受到，vivo也很清楚的意识到了这个事情，从而把有限的资源和精力放在他们认为最重要的地方上。比如他们根据自己用户的对影像和游戏的需求做了很多自研算法和优化，而这些都是通用SoC芯片厂家不会专门去做优化的。于是vivo才决定做一颗SoC的外挂芯片，专门用来加速处理各种影像算法，比如插帧、多帧降噪、夜视增强等等。
和SoC芯片厂商合作，各自取长补短，才能更好的达到1+1=2甚至大于2的效果。就像开黑的时候不能全都是输出，要搭配辅助是一个道理。之前介绍过的vivo的v1+和联发科天玑9000芯片的协同也是很好的例子。
一方面， SoC厂商能提供很多基础应用的需求，比如 Android 操作系统运行，Panel-Touch 人机交互，应用 App 中的乱序中断处理等等，另一方面，vivo则从自身产品的需求场景出发，在算法、IP转化和芯片架构设计上加大投入，让自研芯片和SoC能够实现协同互补，打造用户所需的差异化体验。
问题3：V系列三年四芯，到底提升了什么？
先说结论：工艺、架构、算法都在提升，不变的是对影像赛道的持续专注。
在手机领域vivo有四条细分长赛道，分别是设计、影像、系统、性能，基本所有手机厂商都在这四条赛道里竞争。但同时做好四条赛道的厂商太少了，这个时候就看谁的长板足够长，能够在这个赛道里做到不可替代。
2021年9月至今，vivo已经连续三年先后推出V1、V1+、V2、V3四款自研芯片，主要专注在影像这条赛道，在拍摄、游戏、追剧这些日常生活的细分场景发力，满足用户的个性化需求。
作为第一代产品，V1采取了传统的ISP架构，专注于影像能力的提升。2022年，上半年发布V1+，打造“专业影像+显示性能”的双芯产品，持续推动算法硬件化。下半年发布的V2主打“AI”，从传统ISP架构升级为AI-ISP架构，新增AI计算单元，同时大幅升级内存单元、图像处理单元，优化协调与高速协数据和算力，满足用户AI高算力的需求。
而最新的V3芯片，又把整个影像芯片的基础水平提升到了一个新的高度。
首先是制程工艺，V3直接使用了台积电的6纳米工艺制造，把能效比提升了20%~30%。同样10个功能，但由于功耗的限制，之前的V1和V2芯片只能同时开启6个，而采用了新工艺的V3就能全部开启，还不会带来额外的功耗和发热。这就是先进工艺带来的最大好处。
架构层面V3也做了大量的优化，比如V3和SoC芯片的互联通信。和很多外挂芯片不一样的是，V3位于SoC和屏幕的数据通路中间，影像传感器的数据要先进入SoC、再传到V3，所以要额外设计一个回传通路，让V3处理完的结果传回SoC。
这样问题就来了，一方面要保证这个回传通路的低延时，一方面要保证数据的同步和一致性。vivo提出了一个叫FiT（Frame info Tunnelling）的互联架构，它可以把影像数据和一些辅助运算的旁路数据封装组合在一起进行同步传输，增加了传输带宽，也能保证SoC和外挂芯片的同步。FiT这个双芯互联技术在V2提出，在V3采用先进工艺之后用在了更多算法和应用里。
架构升级再比如V3的AI算力提升，主要有两部分，一部分是为特定应用设计的纯定制算力，还有一部分是根据某些特定网络结构做的半定制算力。再结合SoC里NPU和GPU的通用算力，就组成了一个非常复杂的“双芯”异构算力系统。在访谈里vivo的专家专门提到，V3里内存的利用率几乎可以达到100%。
简单以影像这块举例，以往所有的算法都是以软件的形式在SoC、NPU、DSP上面跑，不是说跑不了，但是功耗会扛不住，发热也扛不住。而vivo现在的做法是把很吃软件资源的这部分AI算法，硬化进了V3当中，然后把SoC、NPU、DSP解放出来做它们更擅长的语义类算法，合理分工，让大家都跑在自己最擅长的赛道上，让SoC和V3协同作战。效果层面，因为能同时开启更多的功能，可以实现1+1>2，而功耗层面则实现了1+1<2。vivo在发布会上展示的4K电影人像视频及拍后编辑功能就是基于这套玩法实现的。
问题4：老实做影像芯片不行吗，为何还做传感器芯片？
芯片领域有几个非常有名的国际学术会议，其中有一个叫VLSI电路与技术研讨会，它被称作全球微电子技术领域的“奥林匹克”，这也是从事芯片研究的人一定会跟踪的顶尖会议。不过我很意外的发现，今年的VLSI研讨会上，vivo竟然发了一篇文章，讲的是影像传感器芯片的技术。这也是本届VLSI大会上唯一一家发表论文的中国手机厂商。
这次我也和这篇文章的作者——vivo的罗轶博士深入探讨了一下。他们做的是一个名叫自适应DCG-HDR的技术，听起来有点科幻，但其实原理并不难。原本拍摄HDR的时候基本都是调节ISO或曝光时间的方式，也就是对一帧图像用不同ISO多次提取信息，然后合成在一起；或者拍几张不同曝光的照片，再合成在一起。不过这两种方法对算力和功耗的要求很高，所以如果我们开HDR拍视频的话可能拍一会儿手机就会发烫。
为了解决这个问题，vivo就提出了这个新的方法，它让传感器每个像素点的敏感度（ISO）都可以单独调节，然后用一个单独的电路去控制，提前决定是要高敏感度还是低敏感度，这样就不用多次合成了，从而把功耗降低了38%。
这个技术有啥用呢？本质上就是提升视频拍摄时的动态范围、丰富了图像细节，特别适合在夜景、背光/夜光人像这种极端场景里使用，同时还能在功耗、发热可控的情况下长时间的拍摄HDR视频。
看出来了吧，还是影像。只不过影像这个赛道很长，从传感器到处理器到显示，整条路径上有太多能优化的技术了。比如这个工作，之后可能就会通过定制传感器的方式落地到未来的vivo手机上。照一张好照片，拍一段好视频，离不开这一个个点技术汇总在一起，这个应该也是vivo自研芯片在积累的核心竞争力。
问题5：vivo自研芯片，能做多久？
最后我给vivo来了一波灵魂拷问。背景不用多说，当前复杂多变的国际形势，风云变幻；加上技术研发的高额成本和市场激烈竞争的多重挑战；特别是之前友商那档子事儿，让人遗憾。所以，如何跑通自研芯片之路，仍然是当下手机厂家必须要面对的焦点问题。
国内头部手机厂商自研芯片的不少，vivo算不上最早的那家，不过走的却非常谨慎。面对自研芯片的汪洋大海，vivo的最终目标肯定是进入技术的深水区，不过他们选择了一种三条腿走路的方式，既有对芯片公司和供应商的投资、又有和国际芯片大厂的合作，也有自研芯片的持续布局。
前面说了很多合作和自研芯片的东西，但vivo在芯片领域的投资可能是很多人并不清楚的。vivo投资的都是自己的供应链公司，涉及到射频前端、电池和电源管理，还有显示芯片。通过投资布局供应链，也帮vivo把整个手机上下游的关键资源做了整合，铺平了造芯的道路。
此外，对于vivo而言，他们已经在自研芯片的道路上迈出了重要一步——先不碰高投资、高难度、高壁垒的SoC芯片，专攻体验差异化又能对口市场的影像芯片，已经在市场上取得了不俗的效果。
根据国际数据公司IDC公布的中国2022年手机季度跟踪报告，尽管去年整体消费电子市场较为机密，但是vivo手机以18.6%占据2022年中国智能手机市场份额榜首。而在618促销季智能手机销量中，Counterpoint的报告显示，vivo市场份额达18.2%，排名第一。
究竟是芯片造的好、带来业绩提升，还是收入增加带来更多研发投入，从而造出更好的芯片，有点鸡生蛋蛋生鸡的关系。不过业绩与研发投入会形成一个正向反馈的飞轮，会让vivo自研芯片之路在未来走得更宽。在智能手机同质化高度同化的时下，手机大厂商自研芯片呈现的差异化体验，或将成为这片蓝海市场竞争的决定性砝码。
造芯从来就不是简单的事情，从小领域切入，做难而正确的事情，就像我们自己不断学习提升的过程。涓涓细流，相信总有一天会汇成汪洋大海。
（注：本文不代表老石任职单位的观点。）
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