La aventura de OPPO en chips de desarrollo propio: los que tienen dinero y paciencia

Texto︱ Wang Shuyi

Imagen︱ OPPO, red

En la Future Technology Conference 2021 (OPPO InnoDay 2021), OPPO lanzó grandiosamente su primer desarrollo propio Chip Mariana X (MariSilicon

Este chip adopta una arquitectura específica de aplicación (DSA) para lograr la máxima optimización del procesamiento de imágenes. El ancho de bits del ISP integrado interno alcanza los 20 bits, productos de la competencia como Qualcomm Snapdragon 1 (el ancho de bits del ISP es de 18 bits). ), logrando el ancho de bits más alto de la unidad de procesamiento de imágenes de teléfonos móviles actual, y el ISP de alto ancho de bits brinda un alto rango dinámico. A juzgar por la demostración en vivo del efecto de procesamiento de video Mariana X 4K, el efecto es en comparación con el modelo insignia actual. ha mejorado significativamente.

A diferencia de los algoritmos tradicionales de procesamiento de imágenes de teléfonos móviles que operan en el dominio RGB o YUV, Mariana logra un procesamiento sin pérdidas, según los resultados de las pruebas proporcionados por OPPO, en comparación con los métodos tradicionales, Mariana X puede aportar una ventaja adicional. Mejora de la relación señal-ruido de 8 dB en el procesamiento del dominio RAW; en el enlace de procesamiento del sensor de imagen, Mariana X admite el modo RGBW Pro. Realiza el procesamiento de separación de los canales RGB y W, maximiza las características de cada píxel y libera el potencial de. la matriz RGBW cuando el tamaño del sensor de imagen permanece sin cambios, en comparación con el método tradicional, la relación señal-ruido se puede mejorar en 8,6 dB y la resolución también se mejora 1,7 veces.

Hablando específicamente de potencia informática, en Mariana se ha realizado mucho trabajo de optimización para optimizar el consumo de energía de este chip, haciendo que su ratio de eficiencia energética alcance 11,6 TOPS/W, que también es líder en la industria.

OPPO reveló que Mariana X utiliza el proceso de 6 nanómetros de TSMC y ha completado los preparativos para la producción en masa. Se lanzará en el Find de nueva generación de OPPO.

A partir de decenas de miles de millones en tres años

En los últimos años, el dominio de la innovación de funciones de teléfonos móviles se ha transferido de la principal empresa de chips a toda la fábrica de máquinas. Sólo comunicación directa. Canales con usuarios finales a gran escala, ¿podemos entender lo que realmente se necesita en el mercado? Las desventajas de las principales empresas de chips a este respecto se han vuelto cada vez más obvias y la demanda de que los OEM desarrollen sus propios chips se ha vuelto más fuerte. Tras los casos exitosos de Apple y Huawei, hay muchos fabricantes nacionales de teléfonos móviles que están ansiosos por intentarlo.

Sin embargo, a medida que las funciones de los teléfonos móviles se vuelven cada vez más complejas, el desarrollo del procesador principal (SoC) del teléfono móvil, que es el componente central, se vuelve cada vez más difícil. Actualmente, los principales procesadores de teléfonos móviles utilizan la tecnología más avanzada disponible actualmente, con más de 10 mil millones de transistores integrados. Se necesitan miles de ingenieros trabajando juntos durante más de dos años para completarlo, y solo los archivos de diseño se envían a la fundición para su fabricación. El costo de la grabación puede alcanzar decenas de millones de dólares estadounidenses. Además de la compra de propiedad intelectual, la inversión en herramientas y equipos, la concesión de licencias de patentes y otros gastos, desde el concepto hasta la producción formal en masa, el costo de investigación y desarrollo de un teléfono móvil emblemático. El chip del procesador no es menor que el de construir un automóvil. Es mejor no pensar en invertir miles de millones de dólares.

OPPO dijo que los 50 mil millones invertidos en tres años no se gastan completamente en el campo de los chips, pero suponiendo que un tercio se invierta en la autoinvestigación de chips, al menos este nivel de inversión es correcto. Investigación y desarrollo de chips para teléfonos móviles Es una trituradora de billetes Sin una inversión de decenas de miles de millones en tres años, los productos desarrollados son básicamente inutilizables.

En esta conferencia de prensa, Chen Mingyong dijo: "Mariana MariSilicon fabrica chips de desarrollo propio".

El fundador y director ejecutivo de OPPO, Chen Mingyong

La aventura de OPPO. chips de desarrollo propio

Lanzado en Mariana X Durante la sesión y la entrevista, Jiang Bo, director senior de productos de chips de OPPO, estaba al borde de la asfixia y estaba muy emocionado. "El tiempo de formación de nuestro equipo es muy corto y el punto de entrada es muy empinado. Francamente, es muy difícil. Cada miembro del equipo ha estado bajo una gran presión desde el principio", dijo Jiang Bo. "Reclutamos a todas las personas con experiencia. Es relativamente fácil integrar talentos en un producto mediocre, pero MariSilicon Challenge y la búsqueda de la perfección en el concepto nos han fijado objetivos muy altos para 2019, que ni siquiera los principales SOC de la actualidad pueden alcanzar (nota: se refiere al ancho de bits del ISP). ”

OPPO. Jiang Bo, director senior de productos de chips

Jiang Bo dijo que el equipo de ingeniería de chips de OPPO trabaja muy duro y está bajo una tremenda presión todos los días. arriba, es naturalmente extremadamente emocionante.

Además, el equipo recién se estableció desde 2019. El primero utilizó un proceso de 6 nanómetros, pero Mariana El esfuerzo realizado y los riesgos asumidos por los tomadores de decisiones son imaginables.

Jiang Bo dio un ejemplo. La interfaz IP MIPI (Interfaz de transmisión de imágenes móviles) disponible en el mercado en 2019 solo puede admitir una velocidad máxima de 3,5 Gbps. Sin embargo, debido al alto indicador de Mariana X. es necesario Se necesitan al menos 4,5 Gbps para adaptarse a la velocidad de procesamiento. Dado que no existe una IP comercial madura de terceros, el equipo de OPPO solo puede confiar en la autoinvestigación para implementar la interfaz MIPI de 4,5 Gbps en el proceso de 6 nm. El rendimiento del módulo de interfaz analógica requiere una mayor adaptación del proceso, y la simulación generalmente no puede cubrir todos los escenarios. Si el proceso de 6 nanómetros no se ha realizado antes, entonces la práctica común en la industria es usar Shuttle primero, es decir, comprar obleas. en un plato con varias personas. Oportunidad de grabar en cinta una muestra de ingeniería de prueba) El diseño se entrega a la fábrica de obleas para que lo grabe con cinta para probar la coincidencia entre el diseño y el proceso. el diseño se ajusta en función de los resultados de la prueba. Una vez que el diseño y el proceso coinciden, se realiza el tape-out formal, el llamado tape-out de máscara completa.

"Debido a la presión del tiempo, cancelamos por completo el proceso de iteración, lo que significa que los colegas que hacen IP están bajo una gran presión", dijo Jiang Bo, debido a la gran capacidad, experiencia y responsabilidad de los ingenieros de diseño analógico. Al mismo tiempo, el IP MIPI integrado en Mariana.

Mariana Después de todo, la NPU es mucho más simple que el procesador principal de un teléfono móvil. Con la potencia de HiSilicon, solo comenzó a mejorar después de varias generaciones de iteraciones. Anteriormente, los chips se consideraban los defectos de los teléfonos móviles de Huawei. OPPO tiene un punto de partida más alto y una mayor intensidad de inversión inicial. El ciclo de iteración puede no ser tan largo como el de HiSilicon, pero ¿cómo convertir un equipo de miles de personas en un verdadero ejército de hierro con creencias unificadas y la efectividad de combate de estas personas con chips? El desempeño real será la prueba a la que se enfrentarán los ejecutivos de OPPO.

Cuando se trata de investigación y desarrollo de tecnologías básicas como chips, se debe tener paciencia y estar mentalmente preparado para no poder producir un producto exitoso incluso después de tres o cinco generaciones de iteraciones. Afortunadamente, a juzgar por las palabras de Chen Mingyong, estaba mentalmente preparado. Chen Mingyong dijo: "Mariana es la trinchera más profunda del mundo, lo que representa la dificultad de los chips de desarrollo propio. No importa cuántos desafíos haya por delante, perseveraremos y nunca nos relajaremos". El dominio pertenece a los OEM

En el pasado, estaban Apple, Huawei y más tarde Tesla y OPPO. De hecho, el dominio en la definición de productos se ha convertido en una tendencia para los OEM. funciones complejas siempre ha habido oscilación entre las empresas de chips y los OEM entre los fabricantes de máquinas.

Cuando la tecnología de semiconductores recién se industrializó, había muy pocas empresas de semiconductores independientes, la mayoría de ellas eran fabricantes de sistemas (es decir, fabricantes de máquinas completas) con departamentos internos de semiconductores. Entre los representantes típicos se encuentra Motorola (posteriormente escindida de Freescale). y Philips (posteriormente escindida de NXP) y Siemens (posteriormente escindida de Infineon), etc. Los chips generados por los departamentos de semiconductores de estas empresas son sólo para su propio uso. En teoría, también pueden proporcionar diseños optimizados para sus necesidades. productos propios.

Sin embargo, a medida que la industria de los semiconductores madura gradualmente, la inversión necesaria para actualizar las tecnologías iterativas sigue aumentando y es difícil para una sola empresa mantener la inversión correspondiente, por lo que los departamentos de semiconductores de estas empresas de sistemas. se han independizado y han comenzado a invertir en todos los productos potenciales del mercado. Los clientes venden sus productos, lo que exige aumentar la versatilidad del chip, a costa de un mayor coste, y dificulta la optimización del rendimiento para una única aplicación de cliente. a menos que se realice un desarrollo personalizado para ese cliente. Sin embargo, estos costos eran aceptables en ese momento. Por lo tanto, desde la década de 1990 hasta la de 2010, el modelo de I+D de productos electrónicos convencional definió la participación y los indicadores principales para las empresas de chips. Los fabricantes de máquinas completas lo harían en función de las funciones y el rendimiento del chip. por parte de las empresas de chips. El desarrollo y los requisitos completos de la máquina se realizan a través de la comunicación con el gerente de producto de la empresa de chips.

Pero con la llegada de los smartphones, las cosas han cambiado. En primer lugar, el volumen de envío de un solo fabricante cumple con los requisitos de escala para el desarrollo de chips complejos. A juzgar por los datos proporcionados por Canalys, los cinco principales fabricantes de teléfonos móviles enviarán cada uno más de 100 millones de unidades en 2020, y solo el volumen de envío anual lo hará. alcanzar decenas de millones o más. Solo cientos de millones de dólares pueden cumplir con los requisitos previos para desarrollar procesadores de teléfonos móviles utilizando tecnología avanzada: las ganancias de la producción de chips de teléfonos móviles pueden cubrir cientos de miles de millones de costos anuales de investigación y desarrollo.

Además, los dispositivos inteligentes modernos representados por los teléfonos móviles tienen una dirección de expansión de funciones amplia y profunda. Solo los fabricantes de dispositivos completos de primer nivel pueden acumular suficientes comentarios de los usuarios e investigación previa de tecnología, incluso las empresas de diseño de chips. Muchos diseñadores de sistemas están capacitados, es imposible establecer un mecanismo de retroalimentación de diseño similar al de los fabricantes de máquinas completas de primer nivel que solo se puede lograr con envíos suficientes. Ésta es la ventaja del sistema que Jiang Bo enfatizó repetidamente en entrevistas con medios como TechSugar.

“OPPO es un fabricante de terminales y comprende los puntos débiles de los usuarios y el valor de los escenarios de usuario. Ajustaremos la arquitectura de hardware correspondiente de acuerdo con los escenarios de aplicación para mejorar la eficiencia energética y aumentar la potencia informática efectiva.

"Jiang Bo dijo que no es difícil acumular potencia informática NPU en teléfonos móviles, siempre que se amplíe el área. Sin embargo, lograr la relación de eficiencia energética del chip al nivel de Mariana Gracias a la estrecha cooperación de sus colegas.

Mariana Hay muchas dificultades que superar, pero mientras OPPO esté decidida a mejorar su tecnología central, debe tener la perseverancia de "pegarse a las colinas verdes y nunca relajarse", nunca olvidarse de ayudar y Si le da a su equipo suficiente tiempo para iterar y madurar, la tecnología del chip y las capacidades del terminal serán mejores. Sin duda, ejercerá un gran poder en la competencia del mercado futuro.

Finalmente, terminaré con un párrafo de mi cuenta personal de redes sociales: