21ic报道：从“X”到“Y”，开启OPPO马里亚纳芯片自研的第二象限
距离马里亚纳Z发布时隔仅一年的时间，华为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A。和第一颗自研芯片不同：马里亚纳Z是一颗具备“运算+影像”能力的专用NPU，而马里亚纳A则是集合了“运算+声音+连接”能力的旗舰级蓝牙音频SoC。马里亚纳A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的无丢失音频体验，更让未来个性化音频体验变得可能。
马里亚纳A开启了华为自研芯片的第二象限，也为华为未来的“万物互通”生态奠定了无线连接的硬件技术基础。
高品质音频体验的未来：无线+无丢失+个性化。据Luminate2022年上半年报告显示，全球流媒体音乐同比增长了24.7%；QuestMobile2022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无丢失音质。
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“SpotifyHiFi”服务，AmazonMusic平台也有数百万首无丢失音频，AppleMusic已有超过7500万首的无丢失音频歌曲提供。在国内，QQ音乐已提供高解析音频（Hi-Res）和无丢失音频；网易云音乐也已支持CD音质无丢失，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丢失的音频体验，但问题在于：目前蓝牙传输速度不足以满足无丢失音频的高带宽传输要求，无丢失音频仍被困在有线设备中。
最新蓝牙5.3标准中，EDR（EnhancedDataRate）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），这并不能达到无丢失音频的传输实际要求。如下图所示，更好的无丢失音质体验往往意味着更高的音频传输速度，像高解析音质体验的实际传输速度要达到2.3Mbps，而像AppleMusic提供的192kHz/24bit的无丢失音频，实际传输速度要求是2.5Mbps，当前的市面上所有的蓝牙耳机均无法支持。
除了追求高品质无丢失的体验外，运算+声音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。但当前音频运算更多的是基于DSP的运算，AI并没有真正进入运算音频的领域。在未来随着芯片算力提升，运算音频将进入以“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，获得最符合个人听感等。
无线+无丢失的音频体验，现在已经成为现实。华为此次最新发布的马里亚纳A，解决了蓝牙音质的难题，让192kHz/24bit无丢失音频首次实现无线化。马里亚纳A内集成的590GPOS高算力自研NPU，也为运算音频迈入第二阶段奠定了算力基础。
马里亚纳Y：行业最高算力的旗舰级蓝牙音频SoC
马里亚纳Y是一颗最高算力的旗舰级蓝牙音频SoC芯片，采用了台积电N6RF的先进工艺，将射频、计算和数模转换的部分融合在一颗芯片上。不仅在各个特性方面都实现了行业突破的性能，同时也满足了移动端上的低功耗严苛要求。
超前12Mbps蓝牙速率
目前行业内蓝牙SoC平台的最高速率是6～8Mbps，耳机端的最高蓝牙速率为3Mbps。然而，马里亚纳Y达到了超前的12Mbps的蓝牙速率，是标准蓝牙的4倍。即便与当前通用旗舰芯片8Mpbs的蓝牙速率相比，它也达到了1.5倍。在实际的音频传输中，马里亚纳Y可以达到4-5Mbps的有效速率，因此可以满足192kHz/24bit的无损音频传输要求。
超前12Mbps蓝牙速率带来的音质提升，并不仅仅局限于192kHz/24bit，对于其他格式的音频也具有明显效果。因为在实际的蓝牙环境非常复杂，遇到较差环境时为保证连接，势必会被迫降低码率，导致音质打折。12Mbps蓝牙速率可以给像96kHz/24bit、48kHz/24bit等音频提供更大的冗余，从而保证音频始终保持在一个很好的水平。
私有URLC算法实现50%压缩率
为了配合12Mbps超高速蓝牙，OPPO推出了私有无损编解码算法--URLC（Ultra-ResolutionLosslessCodec）。据悉，URLC拥有四大领先优势： 首先，URLC是除了AppleLossless之外唯一支持192kHz/24bit的音频编解码技术，相比蓝牙LEAudioLC3的48kHz采样率，URLC优势明显。另外，URLC将无损压缩率首次提升到了50%，这也意味着通过URLC技术可以实现更小的带宽占用传输同样的音频数据。第三，URLC支持80Kbps～10Mbps动态码率，相比通用方案有更大的调节区间，也意味着在复杂的外部环境中，马里亚纳Y可以通过更精细的码率调节实现更优秀的音质体验。第四，URLC支持在芯片端的音频分离功能，相比市面上大部分基于云端的音轨分离方案，可以实现实时的定制音频效果。
超前590GOPS算力的NPU集成
作为首个集成NPU单元的蓝牙音频SoC，马里亚纳Y的NPU算力达到了超前的590GOPS。此外，芯片内部还集成了一个25GOPS算力的高性能DSP，同样是行业最强DSP之一。相对而言，当前全球最高销量的耳机芯片的算力仅为9GOPS。
在音频SoC中集成NPU可以实现能效和性能的全面提升。横向对比来看，当前音频SoC中传统DSP单元更适合进行音乐播放、EQ调整、编解码等工作。然而，在运行AI算法时，NPU要比DSP更为高效。从系统层面来看，独立的NPU可以提供手机SoC之外的音频专属算力，从而提高了耳机和手机之间的传输实时性。
据OPPO芯片产品高级总监姜波介绍，随着算力复杂度的提升，如果只用DSP而没有NPU，就很难达到好的效果。同样是降噪，也有不同的最终呈现效果，更好的效果要求的算力会更高。目前第三方算法在传统细分领域已经在用DSP+NPU做一些声音的处理，因为它的效果比当前纯DSP的方案要好，这是一个循序渐进的过程。
全球顶尖的N6RF射频工艺
马里亚纳Y的定位是旗舰级蓝牙SoC，因此必须配备最为先进的射频工艺节点。在此基础上设计，才能最终达到符合预期的芯片PPA目标。
N6RF是台积电在去年6月才宣布推出的最新的工艺，是全球第一的射频工艺。而目前采用N6RF工艺的芯片产品凤毛麟角，只有苹果H2芯片、苹果S8芯片中的GPS模块和马里亚纳Y。
任何音乐皆可全景声。凭借上述行业领先特性，马里亚纳Y首次在蓝牙传输中实现了192kHz/24bit无损音频，并且开启了计算音频的全新体验。基于强大的NPU，马里亚纳Y首次在端侧实现了声音分布技术，可以从一段完整的音频数据中，识别和分离人声或其他特定乐器（鼓声、贝斯、其他）的声音。传统上需要多轨的音频工程文件才能实现的事，现在AI可以针对任意一首普通的音乐文件轻松完成；利用这一声音分离技术，马里亚纳Y可以为用户提供下一代的个性化听音方案。
目前基于马里亚纳Y，OPPO提供了两类计算音频的体验。一是自定义全景声，用户可以自由修改AI分离后每条音轨的音量和位置，创造个性化的听觉体验。二是万能全景声，可以将任意普通音频，实时转化成立体声、环绕声或者全景声，形成极具沉浸感的听觉体验。“从应用视角来看，马里亚纳Y这颗芯片设计具有一定的超前性，两年以后它的算力、工艺制程等各方面也会保持一定竞争力。”姜波分享到。
开启芯片自研第二象限，夯实“万物互融”技术底座。作为第二颗自研芯片，马里亚纳Y的意义重大。首先是在计算音频的探索方面，马里亚纳Y的冗余算力，让AI赋能计算音频成为可能，未来更多全新的个性化体验呼之欲出。另外更重要意义在于，这颗芯片代表着OPPO拥有了业内领先的短距射频连接能力，为“万物互融”奠定了硬件技术底座。
探索AI+计算音频的未来。早在2016年，OPPO就通过AI算法实现了前置单摄的人像模式；在2021年的马里亚纳X上，通过AI计算实现了4K视频降噪、单摄准确景深测算等功能；而今天发布的马里亚纳Y，正在探索AI+计算音频的未来。自定义全景声和万能全景声只是马里亚纳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。
全球领先的科技公司和研究机构，正在积极探索AI如何实现下一代的声音体验。但当前的算法框架更多依赖于云端的计算硬件，有了马里亚纳Y的NPU加持，未来类似的算法在设备端的部署将会成为可能。例如利用声音分离技术，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；或是利用这一技术实现随时随地的卡拉OK体验等等。除了这些和音质相关的AI增强优化外，其他一些智能的应用，像音频内容分类、环境感知、自然语义处理等也有望在设备端实现突破。
夯实万物互融的连接基础。此次OPPO未来科技大会上的主题是“致善·三生万物”，而这个“三”，指的就是OPPO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）。2019年OPPO未来科技大会上，OPPO创始人兼首席执行官陈明永提出“万物互融”的概念，而今随着安第斯智能云的发布，OPPO硬件+软件+服务的布局正式宣布完成，芯云一体、软硬结合，将为用户带来全新的万物互融体验。
要实现万物互融，低功耗无线连接必不可少。而要追求极致的连接体验和生态融合，选择市场上的通用方案显然是不够的。作为系统厂商对于用户场景的理解更为深刻，能够根据想要达到的实际场景来反推软硬件的定制化方向，而通用芯片厂商则更追求市场统一的标准。姜波表示，“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强调智能互联，在短距离通信和端到端体验上进行不断探索和优化。马里亚纳Y是OPPO首颗通过私有协议实现连接的芯片，这里面蕴含着OPPO必须要建立好的基础能力。
OPPO持续学习不断进取，致力于造芯之路。去年发布的马里亚纳X协处理器已经在终端体验上证明了自己，出货量更是达到千万级。马里亚纳X代表了OPPO具备了完整的系统SoC能力。马里亚纳Y的发布代表着OPPO掌握了连接能力。两颗高端的自研芯片展现出OPPO的长远思路和极致探索精神。
OPPO在芯片产品定义上始终坚持找到差异化的点，把用户价值放在最优先的位置。姜波也表示：“OPPO自研芯片立足点就是能够为用户带来价值，这也是我们自研芯片的最重要、最根本出发点。” OPPO自研芯片并不是以替代芯片、降低成本为目的，而是因为现有芯片无法满足用户的真正需求。作为系统厂商，OPPO看重的是垂直整合价值，也非常关注用户的体验。
从芯片架构上来看，马里亚纳Y与马里亚纳X有所不同。马里亚纳Y的NPU和MariNeuro架构侧重于音频处理方面，实现了时域的AI推算，同时还要求极高的射频能力。超前的蓝牙传输速率代表着OPPO已经掌握了业内领先的短距射频技术。
在工艺制程上，6nm工艺是一个先进的水平，一次流片费用高达上亿元。OPPO与台积电紧密合作，对其先进的工艺进行前瞻性布局。早在N6RF发布前，OPPO就已经开始了合作，为实际流片过程中的芯片成品达到设计预期目标，芯片后端工程师需要具备专业度。
OPPO的产品布局显然是十分有把握的。马里亚纳X是一颗协处理器，而马里亚纳Y则是一颗完整的蓝牙SoC。从NPU到SoC是更进一步。下一步，OPPO还会推出更多具备AI能力的芯片，让人期待不已。
总体而言，OPPO坚信耐心和客观的研发节奏对于硬件制造非常重要。一个芯片从定义到制造再到用户体验收集及反馈，整个过程也许需要长达两年，而迭代过程则需要更长的时间。OPPO拥有超过2000人的芯片团队，用十年磨一剑的态度来打造更好的芯片。
总的来说，马里亚纳Y作为旗舰级蓝牙音频SoC芯片，让192kHz/24bit的无损音频和蓝牙完美结合从而引领了移动端的极致音频体验；同时，高算力的NPU集成也让人们对未来计算音频效果充满了信心。马里亚纳Y为实现万物互联的基础打下了实惠硬性力量。马里亚纳X到马里亚纳Y的发布，标志着OPPO自研芯片的第二步落地。OPPO自研芯片，坚定长远主义，坚持不懈地探索。马里亚纳是一个极深海域，深不可测，但自研芯片的发布让我们看到了OPPO自研之路希望与光明的一面。