中芯国际的芯片用于哪些手机？手机差异化突围

中芯国际的芯片用于哪些手机？手机差异化突围从领先的手机及平板电脑性能评测平台安兔兔对于今年Q1季度用户屏幕刷新率的统计可以看出，120Hz刷新率的屏幕已成为当下主流。可以说高刷屏的普及是手机行业近年来最成功的改变之一，通过高刷新率提升手机流畅性的效果非常明显。随着供应链的成熟，高刷屏的成本也下探了很多，已实现对高中低端机型的全覆盖。近年来，随着5G网络的应用普及，智能手机用户对高清视频及游戏高质画面的需求显著提升。芯原股份的逐点半导体投资项目负责人吴怡君告诉爱集微：“目前智能手机屏幕正在向大屏化、高动态范围显示及高刷新率方向发展。用户对屏幕的高质量画质显示需求日益增加，而且对于一些附加功能例如美颜以及其它需要AI引擎加速的需求也不断提升，单纯依靠CPU/GPU从算力和技术角度都难以满足用户的需求，因此通过算法提升和硬件加速方式结合的意义在进一步凸显。”在国内手机厂商中，OPPO和vivo是最早启动“双芯”战略的。OPPO Find

集微网报道，手机“独显”芯片踩在了正确的时间点上。

今年以来，随着OPPO、vivo、小米等手机厂商接连发布新机，一个新的趋势开始浮出水面，那就是智能手机开始从原来的“单芯”进入“双芯”时代。

虽然各大手机厂商迈向“双芯”的步调高度一致，但它们采取的“双芯”策略却不同，整体上可以划分出ISP、NPU、独立显示芯片三种，因为与当下用户对高品质、高帧率画面的需求高度契合，“独显”方案成为多数手机厂商的选择。

手机厂商瞄准“第二芯”

在国内手机厂商中，OPPO和vivo是最早启动“双芯”战略的。OPPO Find X5系列是OPPO推出的首款双芯机型，除搭载高通骁龙移动平台外，还配备了名为马里亚纳MariSilicon X的自研影像专用NPU芯片；而vivo不久前发布的旗舰新品X80系列则采用了天玑9000和自研V1 芯片的组合，后者是一枚ISP芯片。

除了OPPO和vivo外，iQOO品牌旗下大部分在售机型也同样配备了两颗芯片，跟上面提到的几款机型不同之处在于其“第二芯”多采用独立显示芯片。此外，realme的最新机型GT Neo 3搭载了天玑8100与独立显示芯片，一加新推出的Ace机型同样搭载了游戏“独显”芯片。

对智能手机而言，第一芯无疑是SoC芯片，相当于手机的CPU中央处理器，负责各类核心场景的数据处理，它的表现直接决定了智能手机的基本性能及用户体验。

近年来，随着5G网络的应用普及，智能手机用户对高清视频及游戏高质画面的需求显著提升。芯原股份的逐点半导体投资项目负责人吴怡君告诉爱集微：“目前智能手机屏幕正在向大屏化、高动态范围显示及高刷新率方向发展。用户对屏幕的高质量画质显示需求日益增加，而且对于一些附加功能例如美颜以及其它需要AI引擎加速的需求也不断提升，单纯依靠CPU/GPU从算力和技术角度都难以满足用户的需求，因此通过算法提升和硬件加速方式结合的意义在进一步凸显。”

从领先的手机及平板电脑性能评测平台安兔兔对于今年Q1季度用户屏幕刷新率的统计可以看出，120Hz刷新率的屏幕已成为当下主流。可以说高刷屏的普及是手机行业近年来最成功的改变之一，通过高刷新率提升手机流畅性的效果非常明显。随着供应链的成熟，高刷屏的成本也下探了很多，已实现对高中低端机型的全覆盖。

2022年Q1季度用户屏幕刷新率分布情况 图源：安兔兔评测平台

客观来看，使用双芯不仅可以提升整体硬件性能，还能为用户解锁差异化、个性化的体验，也是手机厂商追求高端化和差异化的一个重要策略。长期以来，通用型SoC芯片加剧了智能手机的同质化现象，借助“第二芯”策略有望打破这一局面。

纵观各手机厂商的“第二芯”策略，大体可分成影像芯片和独显芯片两种，在产品方案上又可分出ISP、NPU和独立显示芯片三个路径，主要用于影像和游戏场景。芯原股份副总裁汪志伟对三种路径作了解读，ISP芯片实现的是从输入端对成像质量加以提升，包括镜头阴影校正、颜色转换、降噪、畸变矫正、动态范围调整等等；NPU则用于AI和机器学习相关运算的加速；独立显示芯片针对的是后端图像处理与显示质量的提升。

Strategy Analytics手机元件技术服务副总监Sravan Kundojjala则针对三种方案适用的应用场景作了进一步说明。独立NPU芯片负责AI和机器学习功能，常用场景包括目标检测、摄影增强、语言翻译、欺诈检测等；独立ISP芯片则主要用于增强摄影体验，包括自动对焦、白平衡和自动曝光等；独立显示芯片用于提高显示的清晰度，增强游戏和视频的流畅度，并提供始终在线的HDR体验。

“独显”芯片踩对了时间点

目前来看，市面上采取“第二芯”方案的智能手机中，搭载独立显示芯片的机型占比最大。独立显示方案的优势在于具有专业的后端图像质量处理能力，技术主要来自以往的电视芯片供应商。

从供应链方面追溯，可以发现OPPO、vivo、荣耀、黑鲨、iQOO、一加等众多手机厂商的“独显”支持方案均源自Pixelworks逐点半导体，后者在色彩管理与视觉处理方面拥有超过20年技术开发与实践经验，横跨投影、电视、移动手机等不同显示终端。

事实上，早在2007年左右，英伟达就曾专门为手机打造过一款名为GeForce 5500的“独显”芯片，可彼时手机上主流视频分辨率还处于240x320水平，这颗“独显”芯片的出现显得有些多余。如今，随着视频和游戏内容的不断丰富，手机作为显示终端的使用场景也逐渐多元化，而这也让用户对手机的显示性能寄予更多期待， “独显”的出现恰逢其时。

作为GPU渲染画面和屏幕之间的一道优化桥梁，“独显”芯片的作用主要有四大方面，分别是强化图像质量，优化自适应显示技术，提升游戏及影像流畅度，平衡功耗。其中，与用户体验关联度最高的关键技术有MEMC（Motion Estimation and Motion Compensation，运动预测和运动补偿）插帧和SDR转换HDR技术。

MEMC插帧技术的意义在于增强画面流畅度。吴怡君告诉爱集微：“Pixelworks专利的MotionEngine ™ 影像技术可以高效计算出游戏原本两帧画面中的过渡帧，通过智能插帧，将低帧率的游戏内容插帧至最高120fps，使画面更加丝滑流畅。此外，分布式的处理架构可以分担GPU的负载，有效降低GPU的画面渲染压力，从而降低功耗。”

目前，插帧算法在PC端的应用已较为普遍，比如Premiere软件中使用的光流法，视频播放器提供的插帧功能，其原理均是调用GPU资源，通过运算得出过渡帧补入。相较手机而言，PC端对功耗的要求显然要宽松得多。

以往手机为实现高帧率显示效果，需要依赖GPU计算每一帧画面，对GPU造成很大负担，进而影响手机的续航能力。虽然，从物理原理上看，使用“独显”芯片需要调用额外的系统资源，但相比直接使用GPU输出原生高帧率画面，MEMC在输出同等高帧率画面时所需要的芯片算力更小， GPU的渲染压力也更少，继而也拉长了续航时间。而对于无法运行原生高帧画面的手机来说， “独显”则也让低帧秒变高帧成为可能。功耗的一小步，有时是画质和体验的一大步。

MEMC技术让动态影像更流畅，带来更强的真实感和沉浸感，而SDR转换HDR技术则直接作用于画面呈现。在视觉显示效果方面，SDR转HDR可以更充分发挥出屏幕显示性能，高动态范围显示带来更强的视觉冲击力，归结起来便是黑场更清楚，白场不溢出，画面呈现出的细节更为丰富。

实时SDR转换HDR对比 图源：Pixelworks官网

“独显”芯片主要面向对视觉显示质量要求较高的用户，以及广大游戏用户。在用户的实际操作中，游戏的流畅度与画面质量对玩家的游戏表现起着关键的作用，高帧率、高画质的游戏场景能让玩家更快地进入角色，帮助他们迅速识别游戏中的埋伏，及时做出反应，获得更出色的游戏表现。

“独显”方式仍在进化

随着高刷屏时代的到来，高刷屏手机的流行让用户体会到高帧率带来的“爽感”，自然也在无形中提高了用户对手机显示效果的期待值。然而，即便用上了高刷屏，在手机性能和电池续航的限制，以及视频、游戏资源本身帧率低下的情形下，并不能将高刷屏的长处充分发挥，而专款专用的“独显”芯片价值便在此处显现。

2021年末，为了进一步提升手游在手机上的显示体验，Pixelworks逐点半导体发布了最新的X7系列移动视觉处理器与渲染加速引擎2.0。通过与业内知名的游戏引擎公司合作，Pixelworks逐点半导体在游戏内容端与制作端进行了更深度的挖掘，通过生态链整合及算法优化，在降低GPU负载的同时，将画面的插帧延时降至物理极限水平，进一步提升平滑度及跟手性。

经过新一轮技术迭代后，“独显”芯片可支持的屏幕刷新率也再次提升。根据官方新闻稿显示，Pixelworks X7芯片可以显著提高LCD和OLED屏的视频和图像质量，在FHD 分辨率下能支持最高180Hz刷新率，WQHD 分辨率下可以支持刷新率高达144Hz。

汪志伟表示，为了充分发挥出“独显”芯片的效能，需要与手机厂商进行深度联调工作，因为“独显”的最终表现既和手机屏幕型号和特性有关，也和手机厂商对图像质量的要求和理解有关。所以，即便各家厂商采用的是同款芯片，调试出来的图像风格和质量水平依旧会有差异。

目前看来，“独显”芯片确实在智能手机上发挥出了不错效果。Sravan Kundojjala告诉爱集微：“小米、OPPO和vivo这些厂商正试图用独立的NPU、ISP或显示芯片来强化在显示、摄像头和AI功能等方面的差异性。分立芯片提供了更强的性能，但也增加了一些成本和电路板空间，后续仍有优化的空间。”

对于手机独立显示芯片是否会走向集成化，一位业内专业人士表达了自己的看法。早年间有手机厂商曾尝试采用集成方式，但效果却不如独立显示芯片方案，因此又转而采用“独显”方案。虽然集成路线在技术上是可行的，但实操起来难度很高，因此，就目前来看，“独显”方案仍有持续性。

近年来，随着无线网络与智能手机性能的不断提升，移动游戏逐渐成为游戏市场主体部分。根据国际数据公司Data.ai近期发布的报告，预计今年全球游戏市场总额将达到2220亿美元，其中超过61%来自移动游戏市场，约为1360亿美元。

全球游戏市场占比情况 图源 Data.ai

就手机用户体验而言，除了“独显”带来的技术支持，来自内容生态支持同样重要，而手机游戏生态建设便是一大关键。因此，“独显”芯片厂商除了与移动平台厂商合作外，也需要与游戏内容创作者、开发者这些手游生态上下游合作，共同建设可持续发展的游戏生态系统，最终提升用户在移动端的游戏体验。

目前来看，“独显”已经成为手机厂商提升产品性能和差异化重要方式。随着“独显”芯片的迭代升级和相关产业链的不断完善，相信用户在影像和游戏上的体验感也将迎来新的提升。