聯(lián)發(fā)科芯片的魔改時(shí)代

為了更好地與高通等競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手抗衡，聯(lián)發(fā)科在4G和5G時(shí)代分別祭出了“曦力”（Helio）和天璣（Dimensity）。其中，曦力家族曾首次在智能手機(jī)市場(chǎng)創(chuàng)下了十核記錄，前不久還迎來了HelioG96和Helio G88兩個(gè)新成員（圖1），旨在賦予4G智能手機(jī)先進(jìn)顯示和影像能力。而天璣家族自誕生以來則衍生出包括天璣1000、天璣900、天璣800、天璣700四大系列（圖2），并幫助聯(lián)發(fā)科在2020年度擊敗了高通，一舉成為全球最大的智能手機(jī)芯片供應(yīng)商。

為了滿足客戶打造差異化產(chǎn)品的需求，聯(lián)發(fā)科其實(shí)在很早以前就付諸了行動(dòng)。比如，聯(lián)發(fā)科在2019年推出的Helio G90，就被細(xì)分為了G90標(biāo)準(zhǔn)版和G90T，后者CPU和GPU頻率更高，支持更大內(nèi)存、更高像素?cái)z像頭、更高刷新率屏幕以及更多的語(yǔ)音喚醒詞（圖3），無論“首發(fā)”還是“獨(dú)占”，都能成為一時(shí)間的宣傳賣點(diǎn)，從而博得更多消費(fèi)者的關(guān)注并助產(chǎn)品溢價(jià)。

再比如，聯(lián)發(fā)科在發(fā)布天璣800時(shí)，也順道制定了一顆被“開了小灶”的天璣820（圖4），后者不僅CPU主頻從2.0GHz提升到了2.6GHz，集成的GPU也從Mali-G57MC4變成了Mali-G57MC5。而這顆芯片也被Redmi10X5G獨(dú)占，享受了半年多的（較之搭載天璣800競(jìng)品）性能紅利，隨后才被第二款vivoS7t手機(jī)列裝。與此同時(shí)，OPPOReno3手機(jī)也搭載了聯(lián)發(fā)科特別定制的天璣1000L，它屬于天璣1000+的縮水版，但規(guī)格和性能卻又明顯領(lǐng)先天璣820，從而讓Reno3獲得了更高溢價(jià)的權(quán)利。

像HelioG90T、天璣820和天璣1000L這種芯片，它們因?yàn)镃PU、GPU、ISP、NPU等單元的規(guī)格發(fā)生了變化，屬于基于硬件層面的特別定制款，即通過“魔改”形成了一個(gè)全新的移動(dòng)平臺(tái)。然而，聯(lián)發(fā)科此次發(fā)布的天璣5G開放架構(gòu)（首發(fā)天璣1200-AI）卻不涉及硬件的改動(dòng)，屬于純軟件層面的深度定制，與“魔改”無緣。

由“硬”轉(zhuǎn)“軟”的開放架構(gòu)

根據(jù)聯(lián)發(fā)科的新聞通稿顯示，天璣5G開放架構(gòu)致力于為終端廠商定制高端5G移動(dòng)設(shè)備的差異化功能提供了更高靈活性，滿足不同細(xì)分市場(chǎng)的需求（圖5）。該方案基于天璣1200移動(dòng)平臺(tái)，聯(lián)發(fā)科提供更接近底層的開放資源，為相機(jī)、顯示器、圖形和AI處理單元，以及傳感器和無線連接等子系統(tǒng)提供解決方案。

看不太懂？沒關(guān)系，下面咱們就來聊聊天璣5G開放架構(gòu)的真實(shí)面目。

公版驅(qū)動(dòng)

我們都知道，無論高通、聯(lián)發(fā)科還是三星，這些SoC芯片商都有很多“獨(dú)門秘籍”，比如高通的EliteGaming游戲平臺(tái)和AIEngine引擎等。作為聯(lián)發(fā)科已量產(chǎn)芯片中的最強(qiáng)音，天璣1200也是如此，它支持HyperEngine3.0游戲優(yōu)化引擎、MiraVision顯示技術(shù)、5GUltraSave省電技術(shù)（圖6），基于多核ISP和NPU3.0的AI降噪、AI曝光、AI物體追蹤等AI技術(shù)，而這些技術(shù)和功能都直接開放給了OEM終端廠商。

換句話說，凡是購(gòu)買了天璣1200移動(dòng)平臺(tái)的手機(jī)廠商，也都順道獲得了可以使用上述技術(shù)和功能的“公版驅(qū)動(dòng)”。

兼容困局

問題來了，手機(jī)廠商會(huì)根據(jù)具體產(chǎn)品的定位和成本，選擇來自不同供應(yīng)商的屏幕面板、顯示驅(qū)動(dòng)芯片、電源管理芯片、射頻芯片以及CMOS傳感器等零部件。另一方面，以“華米OV”為代表的品牌也都有自己的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，積累了大量技術(shù)和專利，比如私有的人像識(shí)別算法、拍照成像算法、快充協(xié)議以及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)等等（圖7）。

標(biāo)準(zhǔn)的天璣1200+公版驅(qū)動(dòng)也許可以正常調(diào)用所有的硬件單元，但不見得可以充分挖掘出所有硬件芯片的性能潛力。另一方面，天璣1200特色的算法和功能不一定匹配手機(jī)廠商自己的算法和功能，需要后者付出更多的研發(fā)精力加以優(yōu)化或規(guī)避，否則“1+1”不僅難以等于2，還可能出現(xiàn)體驗(yàn)上的耗損。

那么，如何才能實(shí)現(xiàn)軟硬件與SoC移動(dòng)平臺(tái)的完美契合？最簡(jiǎn)單的方法就是自己用自己的——在過去華為和榮耀手機(jī)都搭載自家的海思麒麟芯片，可以讓軟硬件協(xié)同得更有效率，從而進(jìn)一步提升使用體驗(yàn)。前不久曾有榮耀員工抱怨，以前用海思芯片遇到問題時(shí)，可以直接與海思的員工當(dāng)面對(duì)接，還可以給海思領(lǐng)導(dǎo)發(fā)郵件施壓。如今換成驍龍平臺(tái)后，出現(xiàn)問題不僅需要花錢，溝通周期更長(zhǎng)且不見得可以解決問題（圖8）。

專屬驅(qū)動(dòng)

實(shí)際上，無論是聯(lián)發(fā)科還是高通，它們都只是單純的芯片供應(yīng)商，很難專門針對(duì)某個(gè)品牌或具體機(jī)型提供深入芯片底層的專屬優(yōu)化，更傾向于直接推出諸如天璣820和驍龍768G這種魔改的平臺(tái)為大客戶站臺(tái)。

作為第一顆基于天璣5 G開放架構(gòu)所定制的芯片，天璣1200-AI在CPU、GPU、ISP、NPU等硬件平臺(tái)參數(shù)上沒有任何變化（圖9），只是專門為手機(jī)廠商提供了更高的訪問權(quán)限，通過芯片底層的軟件優(yōu)化以及雙方研發(fā)人員的深度協(xié)同，為相機(jī)、顯示器、圖形和AI處理單元，以及傳感器和無線連接等子系統(tǒng)提供解決方案，使其各個(gè)處理單元能夠發(fā)揮定制化的功耗與能效，為手機(jī)的差異化功能創(chuàng)造更多可能性。

沒錯(cuò)，天璣5G開放架構(gòu)相當(dāng)于聯(lián)發(fā)科可以幫手機(jī)廠商開發(fā)量身定制的“專屬驅(qū)動(dòng)”，從而更好地驅(qū)動(dòng)硬件，與廠商自身的軟件技術(shù)和專利所匹配。如果還不理解，大家不妨換個(gè)思路——你自己DIY了一套電腦主機(jī)，以前是只安裝Windows10系統(tǒng)，雖然系統(tǒng)集成了部分通用的驅(qū)動(dòng)，但性能損失較大。而天璣5G開放架構(gòu)就相當(dāng)于允許你單獨(dú)為主板、顯卡、網(wǎng)卡安裝專屬驅(qū)動(dòng)，性能可不就能100%發(fā)揮了。

天璣5G開放架構(gòu)帶來的變化

在天璣5G開放架構(gòu)之下，手機(jī)廠商可以根據(jù)自己擅長(zhǎng)的和感興趣的方向，將自家的先進(jìn)算法和聯(lián)發(fā)科提供的底層硬件功能結(jié)合，從而把原本100%的體驗(yàn)優(yōu)化到120%的超預(yù)期極致體驗(yàn)，甚至還能進(jìn)一步降低功耗，提升能效。相當(dāng)于聯(lián)發(fā)科官方幫助手機(jī)廠商“開小灶”。

目前天璣5G開放架構(gòu)可以針對(duì)多媒體體驗(yàn)、混合多重處理、AI處理、相機(jī)處理引擎和無線連接方面進(jìn)行優(yōu)化增強(qiáng)。

多媒體體驗(yàn)

以多媒體顯示方面為例，手機(jī)廠商可以直接采用或者參與聯(lián)調(diào)聯(lián)發(fā)科的AI圖像畫質(zhì)增強(qiáng)（AI-PQ）和AI超級(jí)分辨率（AI-SR），也可以開發(fā)屬于自己的算法，對(duì)視頻的對(duì)比度、色彩、銳利度、亮度等進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整（圖10）。

混合多重處理

混合多重處理則可讓手機(jī)廠商自主定制芯片內(nèi)各種處理單元的工作負(fù)載分配，包括CPU、GPU、ISP和NPU等，從而充分調(diào)度更多可利用資源，帶來更好的性能和電源效率，進(jìn)一步增強(qiáng)用戶體驗(yàn)。

AI處理

允許手機(jī)廠商更便捷地使用深度學(xué)習(xí)加速器（DLA），可以更透徹地了解天璣1200平臺(tái)的整個(gè)AI運(yùn)行架構(gòu)，包括軟件架構(gòu)、編譯器以及工具等，從而可以讓私有算法在1200-AI移動(dòng)平臺(tái)上跑得更好、更順。此外，哪怕使用獨(dú)立的A I 處理器也能使用聯(lián)發(fā)科特有的INT8、INT16和FP16混合量化運(yùn)算能力（圖11）。

相機(jī)處理引擎

在拍照和視頻錄制時(shí)，允許手機(jī)廠商直接訪問ISP，在按下相機(jī)按鈕后立即直接控制數(shù)據(jù)流，并根據(jù)自身選擇的參數(shù)、相機(jī)傳感器和軟件來設(shè)置優(yōu)化效果，定制芯片層的硬件級(jí)視覺體驗(yàn)，例如景深、防抖、矯正、調(diào)色等（圖12）。

無線連接

手機(jī)廠商可以通過配置文件調(diào)整藍(lán)牙功能，以便更好地匹配無線配件，例如耳機(jī)或游戲外設(shè)等，提供更好的用戶體驗(yàn)。

小結(jié)

天璣5G開放架構(gòu)給予了行業(yè)更多的可能性。由于不同手機(jī)廠商所擅長(zhǎng)的領(lǐng)域不同，具體產(chǎn)品所主打的方向也存在差異，因此每個(gè)廠商在該架構(gòu)上投入的資源和技術(shù)不同，最后定制出來的芯片效果也就不一樣。比如一加首發(fā)強(qiáng)調(diào)AI性能的天璣1200-AI，如果未來某個(gè)品牌主打更好的成像，也許就會(huì)定制出天璣1200-ISP。但是，這種對(duì)細(xì)節(jié)的打磨對(duì)體驗(yàn)的感知提升顯然不如直接搭載更強(qiáng)的芯片（比如從天璣1200換成驍龍888），天璣5G開放架構(gòu)能否得到更多手機(jī)廠商的認(rèn)可并投入更多精力參與研發(fā)，還得待時(shí)間來驗(yàn)證。