12月14日，继去年推出首款自研芯片马里亚纳 MariSilicon X 整整一年之后，OPPO在深圳召开的“OPPO 未来科技大会”上正式发布了第二款自研芯片—— 马里亚纳 MariSilicon Y。不同于面向“计算影像”领域的MariSilicon X，OPPO这一次推出的MariSilicon Y则瞄准的是“计算音频”领域，是一款旗舰级蓝牙音频SoC芯片，带来了音质的重大突破。
一、无损音频需求爆发 有研究显示，2021年，大多数人对于音频设备的使用更加频繁，62%的人认为他们在日常生活中依赖音频设备。 二、计算音频的个性化时代到来 比如AirPods Pro就搭载了苹果自研的Apple H1芯片，其主动降噪是通过麦克风拾取到外界环境音的信号，然后通过专用的音频芯片将背景噪音分离出来，然后计算出与噪声相位相反的音频信号，再通过麦克风发出频率、振幅相同的声波，实现与噪声干涉实现相位抵消。但是，这里有一个先后顺序的问题：先采集噪声，但是要与噪声同时产生抵消音才能够降噪。所以需要这个音频芯片能够根据噪声进行预测，预测出下一时刻噪声的情况，并提前通过麦克风产生相应的抵消声波。 此外，联发科最新推出的天玑9200平台也带来了吞吐量高达8Mbps的蓝牙音频传输速率，远高于蓝牙5.3的标准，并且支持192kHz/24bit超高清音频编码（目前主流音乐平台能提供的最高规格），但受限于LHDC的标准限制，实际传输的是192/24有损音频。 在OPPO看来，随着消费者市场的成熟和技术的发展，计算音频已开始迈入第二阶段，即个性化音频时代。 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，更具个性化的音频体验呼之欲出。 众所周知，蓝牙连接优势主要在于便捷和低功耗，新的LE Audio还加入了一对多的AURACAST广播音频功能，但是相对较低的传输速率一直是蓝牙的一个劣势。 那么，要怎样突破蓝牙音质的限制呢？自然是提升蓝牙芯片的传输速率和传输效率。 根据OPPO公布的数据显示，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%。OPPO认为，在一定程度上，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。 OPPO强调，URLC编解码协议是除ALAC之外的第二个支持192kHz/24bit的编解码技术，结合MariSilicon Y所拥有的12Mbps业界最快的蓝牙传输速率，将极大提升无损音频的传输效率。 此外，编码格式的兼容性也是非常重要的，毕竟URLC是OPPO定制的私有协议，只有当两个连接设备都支持URLC协议时，才能发挥出最大的效力。所以，MariSilicon Y在兼容传统的SBC和AAC编解码的同时，也加入了对于LE Audio的LC3编解码及LHDC、LDAC高清编解码的支持，实现了对于各类蓝牙设备的全面覆盖。 目前，蓝牙音频芯片的绝大部分计算处理都是通过DSP（数字信号处理器）来完成的，这包括音乐播放、EQ调整、编解码等。主动降噪功能，则大多是通过Codec的模拟信号处理，实时监测外界信号并计算出反向声波进行抵消。即使是高通等厂商的蓝牙音频芯片最新支持的空间音频功能，也是通过DSP来实现3D空间的渲染，再结合传感器的头部位置数据，实现头转跟随的效果。 比如谷歌在2022年人工智能年度活动上，公布了谷歌全新的音频生成框架AudioLM，可以只根据简短的音频样本学习生成逼真的、高质量的语音和音乐。比如Meta已提供的Acoustic Sythesis工具，通过AI的能力对不同视觉环境做出相应的声音反馈，从而提升环境/场景模拟的保真性和沉浸感。此外，利用AI技术来实现音频内容分类，做环境感知、自然语义处理的研究也比比皆是。 虽然MariSilicon Y内部集成的高性能DSP也能够提供25 GOPS（这也是全行业性能最强的DSP之一，目前全球销量最高的耳机芯片的算力为9 GOPS），但是OPPO认为这样的算力并不能满足“个性化音频时代”对于计算音频的算力要求。因此，MariSilicon Y首次集成了专用高性能NPU单元，算力高达 590 GOPS，达到了传统蓝牙音频芯片算力的十数倍。 在具体的AI应用方面，MariSilicon Y凭借强大的NPU，首次在音频端侧实现了声音分离技术，可以为用户提供“自定义全景声”、“万能全景声”等下一代的个性化听音方案。 姜波告诉芯智讯：“音轨分离是OPPO自己的算法团队去实现的，目前音轨分离大部分基于云端，云上可以分开上传一个文件然后下载，我们做到几乎是实时的效果，在实时听一个音乐流媒体时，实时分开进行Remix也没有明显的延迟。但事实上，处理是有延迟的，只是延迟在可以感受的范围内，一般是感受不到的。” OPPO表示，自定义全景声和万能全景声只是 MariSilicon Y对NPU和声音分离技术结合的第一次尝试，未来还有更多空间可以探索。比如，利用声音分离技术，提取人声和噪音，实现更加纯净的通话降噪效果；利用声音分离技术对老电视剧的人物对话进行增强；或者是利用这一技术实现更加随时随地的卡拉OK体验。 虽然目前最先进的逻辑芯片已经演进到了4nm工艺（比如苹果A16），但是对于射频芯片来说，进展则要相对较慢。台积电N6RF制程是2021年6月全新推出的面向5G时代的先进射频芯片制程，是将先进的N6逻辑制程所具备的功耗、效能、面积优势带入到RF射频解决方案。 在功耗控制方面，除了台积电N6RF工艺的加持之外，据姜波介绍，OPPO在设计MariSilicon Y也对于功耗进行了很多的优化。比如，针对某些IP，通过调压节省功耗；对于核心的音频NPU和一些基础的IP（比如SRAM片上内存）进行定制来降低功耗；在射频功耗方面，也同样做了很多优化。 首先，在设计方面，越先进的制程工艺，越复杂的架构，往往意味着设计的难度越高。虽然OPPO的首款自研6nm芯片MariSilicon X获得了成功，但是MariSilicon X的经验并不能复用到MariSilicon Y的设计，因为这是两种不同类型的芯片，一个是影像NPU，一个是具备音频NPU及无线连接能力的蓝牙音频SoC。 此外，MariSilicon Y还是一颗射频芯片，这也是OPPO首次挑战无线连接芯片设计。这颗芯片的基带部分、数字部分和射频部分合在一起，带来了很多设计上的挑战。 其次，在制造方面，MariSilicon Y采用的是台积电最新推出的N6RF射频工艺平台，客观上来讲，该平台还没有经过市场的充分验证。此外，RF工艺和封装存在着很多的客观限制因素，例如RF CMOS技术中，噪声系数和线性度存在天然短板，只能通过电路结构和无法定量分析的隔离措施来缓解问题，这也给MariSilicon Y带来了很大的挑战。 姜波告诉芯智讯：“这颗芯片无论是投入成本，还是市场ROI，从商业角度上看都是非常不划算的。每一次流片的成本，对于这个类型的芯片是非常昂贵；但是，N6RF工艺是我们未来必然要掌握的，第一是连接能力的掌握，第二是先进射频工艺的掌握，都是自研芯片必须要探索的。虽然从商业角度看，采用第三方方案的确更节约成本，但MariSilicon Y所代表的自研能力是无法通过第三方芯片获得的。” 五、脚踏实地，持续研发 目前，MariSilicon X已在Find X5、Reno8、Reno9上商用，后面预计还会有更多手机搭载这颗芯片，据姜波透露，这颗芯片已经达到了千万级出货量。 据芯智讯了解，OPPO在2019年就已经组建了高达2000人的芯片研发团队，在自研芯片上的决心和投入非常的大。显然组建这样一个庞大的芯片研发团队，OPPO的目标绝不仅仅是影像NPU、蓝牙音频SoC之类的外围芯片，但是想要跳过这些，一步登天实现终极目标显然是不现实的。 值得一提的是，在持续发力自研芯片的同时，OPPO在2022年开发者大会上（ODC）发布了潘塔纳尔智慧跨端操作系统，在此次2022年OPPO未来科技大会，OPPO又正式发布安第斯智能云，实现了自研硬件（马里亚纳自研芯片）、软件（潘塔纳尔跨端系统）和服务（安第斯智能云）三大核心技术的布局正式完成。 作者：芯智讯-浪客剑
△MariSilicon Y现场实测蓝牙传输速率
