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嘉峪檢測網(wǎng) 2025-05-23 08:25
剛剛，小米正式發(fā)布了其自研旗艦芯片“玄戒O1”（XringO1）。
據(jù)介紹，這顆芯片使用了臺積電的N3E工藝，在109平方毫米上集成了190億的晶體管。在CPU上，玄戒O1采用了“四叢十核”的“2+4+2+2”的設(shè)計。當中包括2顆超大核Arm X925（3.9Ghz）、4顆性能大核A725（3.4Ghz）、2顆低頻能效大核A725（1.9Ghz）和2顆超級能效核A520（1.8Ghz）。在小米看來，這個創(chuàng)新的四叢十核設(shè)計能夠更好地兼顧瞬時爆發(fā)性能和日用能效需求。GPU方面，則采用了16核心的G925，性能也較之此前的GPU有了大幅提升。
此外，玄戒O1還配置了小米自研ISP、自研NPU以及自研深度安全架構(gòu)以及自研PMIC。在這些內(nèi)核的支持下，小米這顆SoC在和高通和聯(lián)發(fā)科的當代旗艦相比不分高下。至于基帶方面，據(jù)小米方面透露，雖然自立項“玄戒O1”開始，公司就已經(jīng)投入了自有基帶的研發(fā)，這一切也值得期待，
籍著這顆芯片的發(fā)布，小米玄戒正式踏上“躋身第一梯隊旗艦”的新征程。
小米造芯：不是黑歷史，是來時路
如雷軍日前在其同名公眾號上介紹說，早在2014年，小米就開始了芯片研發(fā)之旅。“2014年9月，澎湃項目立項。2017年，小米首款手機芯片“澎湃S1”正式亮相，定位中高端。”雷軍在公眾號上接著說。他們甚至自嘲道，網(wǎng)上也有各種似是而非的傳聞，也有不少人嘲笑澎湃SoC沒有后續(xù)。“但我想說，那不是我們的‘黑歷史’，那是我們的來時路。”雷軍在公眾號文章中強調(diào)。
正如大家所見，小米造芯也一波三折。具體而言，小米的芯片可以劃分為三個階段，其中第一個階段是“松果時期”，也就是澎湃S1階段。
資料顯示，廣為人知的小米松果全稱為的北京松果電子有限公司，于2014年10月由小米和大唐電信旗下聯(lián)芯科技共同投資成立，小米持股51%，聯(lián)芯持股49%。這和雷軍說的2014年投入芯片研發(fā)時間線吻合。
在這個階段，小米的成果則主要是“澎湃S1”。根據(jù)當時官方參數(shù)描述，澎湃S1定位中端手機芯片，采用臺積電28nm工藝，4+4大小核心全A53架構(gòu)，大核主頻2.2GHz，小核主頻1.4GHz，GPU為ARM Mali T860 MP4，基帶為可升級設(shè)計。
但是，這顆芯片在后續(xù)發(fā)展中不盡如人意。雷軍在公眾號文章中也透漏：“因為種種原因，遭遇挫折，我們暫停了SoC大芯片的研發(fā)。”松果后來也拆分成立了大魚半導(dǎo)體，去做一些AIoT芯片的設(shè)計，但小米做芯片的希望火種保存了下來。
于是，小米造芯進入了第二個階段——自研小芯片。
翻看小米過去幾年的發(fā)布，他們先后推出包括澎湃C、澎湃P、澎湃G和澎湃T在內(nèi)的幾款外圍小芯片。當中，澎湃C系列是ISP、澎湃P系列是快充芯片、澎湃G系列是電池管理芯片以及用于天線增強的澎湃 T系列芯片。
按照雷軍在公眾號介紹，這個階段的小米在不同技術(shù)賽道中慢慢積累經(jīng)驗和能力。從后來的玄戒O1的配置看來，也真是得益于這段經(jīng)歷，讓公司在造芯的第三階段（再次入局手機SoC）游刃有余。雷軍在公眾中也透露，在2021年初，小米做了一個重大決議：造車。與此同時，公司還做了另外一個重大的決策：重啟“大芯片”業(yè)務(wù)，重新開始研發(fā)手機SoC。小米旗下的芯片公司上海玄戒技術(shù)有限公司也于2021年12月07日宣告成立。
之所以會卷土重來，按照雷軍所說，是因為小米認為，要想成為一家偉大的硬核科技公司，芯片是必須攀登的高峰，也是繞不過去的一場硬仗。“我們深入總結(jié)第一次造芯的經(jīng)驗教訓(xùn)。我們發(fā)現(xiàn)，只有做高端旗艦SoC，才會真正掌握先進的芯片技術(shù)，才能更好支持我們的高端化戰(zhàn)略。”雷軍在公眾號中強調(diào)。
也正式過去幾年的經(jīng)歷，讓小米對這次“二次造芯”滿懷敬畏之心。公司也在這個階段有了認知突破，對芯片企業(yè)的業(yè)務(wù)難度和復(fù)雜度有了深入的認知；如上所述基于系統(tǒng)級技術(shù)的積累，公司也有了垂直整合的能力；公司在此期間也制定了明確的目標。
于是，玄戒立項之初，小米對這顆SoC就提出了很高的目標：最新的工藝制程、旗艦級別的晶體管規(guī)模、第一梯隊的性能與能效?；谶@個目標，在截至今年4月底的四年多時間里，玄戒累計研發(fā)投入已經(jīng)超過了 135億人民幣，公司研發(fā)團隊也已經(jīng)超過了2500人，今年預(yù)計的研發(fā)投入也將超過60億元。
在這些投入支持下，玄戒O1震撼亮相。
ISP、NPU和PMIC等：全盤自研
在文章的開頭，我們就講到玄戒O1在CPU和GPU上都采用Arm的架構(gòu)，公司這顆芯片也使用了臺積電的工藝?？吹竭@些，也許會有人質(zhì)疑，用了別人的內(nèi)核，別人的EDA工具，第三方的代工廠，這不純純組裝嗎？
其實，任何熟悉SoC的人，也不敢輕易說出這樣的話，因為將這些內(nèi)核集成到一起，并使其保持高性能低功耗，本身就是一件非常難的事情。強如高通也曾經(jīng)因為在驍龍888上沒控制好發(fā)熱而被冠以“火龍”的稱號。由此可見，哪怕是授權(quán)IP設(shè)計SoC，也沒有大家想想的容易。
以CPU中X925為例，在發(fā)布這個內(nèi)核時候表示，Arm表示，3nm工藝能將Cortex X925內(nèi)核的時鐘速度提升至更高的3.8GHz，這其實是落后于小米玄戒O1的3.9GHz。之所以能獲得這些頻率提升以及更好的功耗表現(xiàn)，這主要得益于玄戒團隊在這顆芯片上的創(chuàng)新。
據(jù)介紹，玄戒團隊通過AI尋優(yōu)、迭代尋優(yōu)、降低物理走線復(fù)雜度和實現(xiàn)高質(zhì)量的電源供給等方式來提高X925的頻率。在與晶圓廠的合作中，玄戒團隊在foundry標準單元庫基礎(chǔ)上自研標準單元（stdcell）、自研邏輯和時序邏輯單元和自研高速寄存器，進一步提高玄戒O1的性能表現(xiàn)。
而為了獲得更好的功耗表現(xiàn)，玄戒團隊在這顆芯片上采取了四級低功耗架構(gòu)設(shè)計，集成了90+獨立電源，使其能夠根據(jù)場景按需使用。公司還借助AVS技術(shù)，在這顆芯片上實現(xiàn)業(yè)界最低的（0.46v）電壓設(shè)計。其他諸如軟硬深度協(xié)同的性能調(diào)校以及更快更準的全局調(diào)校等設(shè)計思路，進一步提升了玄戒O1的性能表現(xiàn)。
據(jù)了解，玄戒團隊其實有能力把這顆內(nèi)核的頻率突破4Ghz，但在衡量了PPA之后，他們最終選定了現(xiàn)在這個頻率。
如上所述，在玄戒O1上，還集成了自研的ISP、NPU和安全架構(gòu)。進一步增加了這顆芯片的含金量。
過去幾年，拍照成為了各大手機廠商的必爭之地，這讓在其中扮演主要處理角色ISP地位驟增，包括小米在內(nèi)的手機行業(yè)龍頭在這個“小芯片”上植入了更多自己的思考。據(jù)了解，在小米于2021年推出的首款折疊屏旗艦 MIX Fold上，就集成了該公司第一代ISP ——澎湃C1。資料顯示，這個ISP研究始于2019年，是小米上百人團隊經(jīng)過上千次實驗研發(fā)成功的。
據(jù)雷軍當時在發(fā)布上的介紹，“澎湃C1”擁有雙濾波器配置，可以實現(xiàn)高低頻信號并行處理，信號處理效率提升100%。配合自研算法，將影像最基礎(chǔ)，也是最重要的3A表現(xiàn)大幅提升。當中包括：更好的自動對焦（AF）、更精準的白平衡（AWB）和更準確的自動曝光（AE）策略。其實回頭看，在發(fā)布這顆芯片的時候，雷軍已經(jīng)透露了接下來的規(guī)劃。因為在當時他說：“澎湃C1是芯片之路的一小步，承載著小米更遠大的技術(shù)追求。”
歷經(jīng)多年的迭代，在玄戒O1上，集成了小米自研的第四代ISP C4，據(jù)介紹，這是一個全新設(shè)計的三段式ISP處理器管理，內(nèi)置獨立的3A加速單元，自動對焦、曝光、白平衡速度最高可提升。同時，該ISP內(nèi)部還新增了兩大畫質(zhì)增強硬件——實施多幀HDR融合單元和AI智能降噪單元，進一步手機的拍攝質(zhì)量。
除了ISP，NPU也因為AI的崛起而成為手機算力的新焦點。在玄戒O1上，小米也集成了自研的六核NPU，集成標量加速器、矢量加速器和張亮加速器，支持多算法并行計算。據(jù)介紹，這個NPU的算力高達44TOPS，配合10MB NPU專屬大緩存，讓其在各類AI場景都有優(yōu)秀的表現(xiàn)。玄戒O1HAI 針對AI影響算法、AI應(yīng)用計算（小愛）中經(jīng)常使用的100多種基礎(chǔ)算子硬化，大幅提升了計算效率。
為了保證數(shù)據(jù)安全，小米還為玄戒O1帶來了自研的深度安全架構(gòu)。值得一提的是，這個架構(gòu)還通過了CCRA EAL5+認證，進一步保障了手機的數(shù)據(jù)安全。
當然，基于此前的積累，小米還為玄戒O1集成了自研PMIC，這其實和蘋果的做法也一樣。記得當年，蘋果為了給自己的A系列芯片集成PMIC，還特意收購了知名芯片公司Dialog的部分業(yè)務(wù)并取得其多項IP。這再次證明了小米自研芯片的實力。
小米玄戒的這顆芯片將為公司今晚發(fā)布的小米15S Pro和xiaomi Pad 7 Ultra賦能。
寫在最后
如果硬要為小米今晚發(fā)布的這顆芯片挑一點刺，那就是應(yīng)該沒有集成自研的5G基帶，這也會是“好事之徒”的攻擊點。但蘋果過去多年里一直使用高通基帶，也并沒有影響他們在手機市場一路高歌。這也從側(cè)面證明了，在移動網(wǎng)絡(luò)進入5G邁向6G的當下，面向全球擁有如此多頻譜的現(xiàn)狀，推出自研5G基帶不可能一蹴而就。
事實上。為了自研基帶，小米也在持續(xù)投入。在去年，他們甚至還偷偷推出了一顆集成自研基帶芯片，為公司的手表賦能。經(jīng)過過去一段時間的測試，小米這次對外公布了公司自研的手表芯片玄戒T1，搭載了公司首顆自研4G基帶芯片?；谶@顆芯片打造的智能手表S4正式發(fā)布，為公司未來推出自研手機Modem打響頭炮。
毫無疑問，現(xiàn)在3nm或者未來更先進工藝的成本會很高，但做高端芯片這又是必經(jīng)之路。這對小米來說，如何通過終端數(shù)設(shè)備銷售，來實現(xiàn)芯片研發(fā)投入產(chǎn)出成本的平衡，會是筆者非常關(guān)注的一個點。筆者以為，對于擁有從物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、手表、手機乃至汽車和一系列產(chǎn)品的小米來說，這可能不會太久。尤其是在考慮到他們芯片團隊可能還在基于積累，打造汽車的芯片，這將加速他們的發(fā)展進程。但這又將引發(fā)筆者另一個思考，小米何時自研CPU內(nèi)核？
不過，如雷軍所說，只要開始追趕，就已經(jīng)走在勝利的路上。
來源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察
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