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刚刚，小米正式发布了其自研旗舰芯片“玄戒O1”（XringO1）。

据介绍，这颗芯片使用了台积电的N3E工艺，在109平方毫米上集成了190亿的晶体管。在CPU上，玄戒O1采用了“四丛十核”的“2+4+2+2”的设计。当中包括2颗超大核Arm X925（3.9Ghz）、4颗性能大核A725（3.4Ghz）、2颗低频能效大核A725（1.9Ghz）和2颗超级能效核A520（1.8Ghz）。在小米看来，这个创新的四丛十核设计能够更好地兼顾瞬时爆发性能和日用能效需求。GPU方面，则采用了16核心的G925，性能也较之此前的GPU有了大幅提升。

此外，玄戒O1还配置了小米自研ISP、自研NPU以及自研深度安全架构以及自研PMIC。在这些内核的支持下，小米这颗SoC在和高通和联发科的当代旗舰相比不分高下。至于基带方面，据小米方面透露，虽然自立项“玄戒O1”开始，公司就已经投入了自有基带的研发，这一切也值得期待，

籍着这颗芯片的发布，小米玄戒正式踏上“跻身第一梯队旗舰”的新征程。

小米造芯：不是黑历史，是来时路

如雷军日前在其同名公众号上介绍说，早在2014年，小米就开始了芯片研发之旅。“2014年9月，澎湃项目立项。2017年，小米首款手机芯片“澎湃S1”正式亮相，定位中高端。”雷军在公众号上接着说。他们甚至自嘲道，网上也有各种似是而非的传闻，也有不少人嘲笑澎湃SoC没有后续。“但我想说，那不是我们的‘黑历史’，那是我们的来时路。”雷军在公众号文章中强调。

正如大家所建，小米造芯也一波三折。具体而言，小米的芯片可以划分为三个阶段，其中第一个阶段是“松果时期”，也就是澎湃S1阶段。

资料显示，广为人知的小米松果全称为的北京松果电子有限公司，于2014年10月由小米和大唐电信旗下联芯科技共同投资成立，小米持股51%，联芯持股49%。这和雷军说的2014年投入芯片研发时间线吻合。

在这个阶段，小米的成果则主要是“澎湃S1”。根据当时官方参数描述，澎湃S1定位中端手机芯片，采用台积电28nm工艺，4+4大小核心全A53架构，大核主频2.2GHz，小核主频1.4GHz，GPU为ARM Mali T860 MP4，基带为可升级设计。

但是，这颗芯片在后续发展中不尽如人意。雷军在公众号文章中也透漏：“因为种种原因，遭遇挫折，我们暂停了SoC大芯片的研发。”松果后来也拆分成立了大鱼半导体，去做一些AIoT芯片的设计，但小米做芯片的希望火种保存了下来。

于是，小米造芯进入了第二个阶段——自研小芯片。

翻看小米过去几年的发布，他们先后推出包括澎湃C、澎湃P、澎湃G和澎湃T在内的几款外围小芯片。当中，澎湃C系列是ISP、澎湃P系列是快充芯片、澎湃G系列是电池管理芯片以及用于天线增强的澎湃 T系列芯片。

按照雷军在公众号介绍，这个阶段的小米在不同技术赛道中慢慢积累经验和能力。从后来的玄戒O1的配置看来，也真是得益于这段经历，让公司在造芯的第三阶段（再次入局手机SoC）游刃有余。雷军在公众中也透露，在2021年初，小米做了一个重大决议：造车。与此同时，公司还做了另外一个重大的决策：重启“大芯片”业务，重新开始研发手机SoC。小米旗下的芯片公司上海玄戒技术有限公司也于2021年12月07日宣告成立。

之所以会卷土重来，按照雷军所说，是因为小米认为，要想成为一家伟大的硬核科技公司，芯片是必须攀登的高峰，也是绕不过去的一场硬仗。“我们深入总结第一次造芯的经验教训。我们发现，只有做高端旗舰SoC，才会真正掌握先进的芯片技术，才能更好支持我们的高端化战略。”雷军在公众号中强调。

也正式过去几年的经历，让小米对这次“二次造芯”满怀敬畏之心。公司也在这个阶段有了认知突破，对芯片企业的业务难度和复杂度有了深入的认知；如上所述基于系统级技术的积累，公司也有了垂直整合的能力；公司在此期间也制定了明确的目标。

于是，玄戒立项之初，小米对这颗SoC就提出了很高的目标：最新的工艺制程、旗舰级别的晶体管规模、第一梯队的性能与能效。基于这个目标，在截至今年4月底的四年多时间里，玄戒累计研发投入已经超过了 135亿人民币，公司研发团队也已经超过了2500人，今年预计的研发投入也将超过60亿元。

在这些投入支持下，玄戒O1震撼亮相。

ISP、NPU和PMIC等：全盘自研

在文章的开头，我们就讲到玄戒O1在CPU和GPU上都采用Arm的架构，公司这颗芯片也使用了台积电的工艺。看到这些，也许会有人质疑，用了别人的内核，别人的EDA工具，第三方的代工厂，这不纯纯组装吗？

其实，任何熟悉SoC的人，也不敢轻易说出这样的话，因为将这些内核集成到一起，并使其保持高性能低功耗，本身就是一件非常难的事情。强如高通也曾经因为在骁龙888上没控制好发热而被冠以“火龙”的称号。由此可见，哪怕是授权IP设计SoC，也没有大家想想的容易。

以CPU中X925为例，在发布这个内核时候表示，Arm表示，3nm工艺能将Cortex X925内核的时钟速度提升至更高的3.8GHz，这其实是落后于小米玄戒O1的3.9GHz。之所以能获得这些频率提升以及更好的功耗表现，这主要得益于玄戒团队在这颗芯片上的创新。

据介绍，玄戒团队通过AI寻优、迭代寻优、降低物理走线复杂度和实现高质量的电源供给等方式来提高X925的频率。在与晶圆厂的合作中，玄戒团队在foundry标准单元库基础上自研标准单元（stdcell）、自研逻辑和时序逻辑单元和自研高速寄存器，进一步提高玄戒O1的性能表现。

而为了获得更好的功耗表现，玄戒团队在这颗芯片上采取了四级低功耗架构设计，集成了90+独立电源，使其能够根据场景按需使用。公司还借助AVS技术，在这颗芯片上实现业界最低的（0.46v）电压设计。其他诸如软硬深度协同的性能调校以及更快更准的全局调校等设计思路，进一步提升了玄戒O1的性能表现。

据了解，玄戒团队其实有能力把这颗内核的频率突破4Ghz，但在衡量了PPA之后，他们最终选定了现在这个频率。

如上所述，在玄戒O1上，还集成了自研的ISP、NPU和安全架构。进一步增加了这颗芯片的含金量。

过去几年，拍照成为了各大手机厂商的必争之地，这让在其中扮演主要处理角色ISP地位骤增，包括小米在内的手机行业龙头在这个“小芯片”上植入了更多自己的思考。据了解，在小米于2021年推出的首款折叠屏旗舰 MIX Fold上，就集成了该公司第一代ISP ——澎湃C1。资料显示，这个ISP研究始于2019年，是小米上百人团队经过上千次实验研发成功的。

据雷军当时在发布上的介绍，“澎湃C1”拥有双滤波器配置，可以实现高低频信号并行处理，信号处理效率提升100%。配合自研算法，将影像最基础，也是最重要的3A表现大幅提升。当中包括：更好的自动对焦（AF）、更精准的白平衡（AWB）和更准确的自动曝光（AE）策略。其实回头看，在发布这颗芯片的时候，雷军已经透露了接下来的规划。因为在当时他说：“澎湃C1是芯片之路的一小步，承载着小米更远大的技术追求。”

历经多年的迭代，在玄戒O1上，集成了小米自研的第四代ISP C4，据介绍，这是一个全新设计的三段式ISP处理器管理，内置独立的3A加速单元，自动对焦、曝光、白平衡速度最高可提升。同时，该ISP内部还新增了两大画质增强硬件——实施多帧HDR融合单元和AI智能降噪单元，进一步手机的拍摄质量。

除了ISP，NPU也因为AI的崛起而成为手机算力的新焦点。在玄戒O1上，小米也集成了自研的六核NPU，集成标量加速器、矢量加速器和张亮加速器，支持多算法并行计算。据介绍，这个NPU的算力高达44TOPS，配合10MB NPU专属大缓存，让其在各类AI场景都有优秀的表现。玄戒O1HAI 针对AI影响算法、AI应用计算（小爱）中经常使用的100多种基础算子硬化，大幅提升了计算效率。

为了保证数据安全，小米还为玄戒O1带来了自研的深度安全架构。值得一提的是，这个架构还通过了CCRA EAL5+认证，进一步保障了手机的数据安全。

当然，基于此前的积累，小米还为玄戒O1集成了自研PMIC，这其实和苹果的做法也一样。记得当年，苹果为了给自己的A系列芯片集成PMIC，还特意收购了知名芯片公司Dialog的部分业务并取得其多项IP。这再次证明了小米自研芯片的实力。

小米玄戒的这颗芯片将为公司今晚发布的小米15S Pro和xiaomi Pad 7 Ultra赋能。

写在最后

如果硬要为小米今晚发布的这颗芯片挑一点刺，那就是应该没有集成自研的5G基带，这也会是“好事之徒”的攻击点。但苹果过去多年里一直使用高通基带，也并没有影响他们在手机市场一路高歌。这也从侧面证明了，在移动网络进入5G迈向6G的当下，面向全球拥有如此多频谱的现状，推出自研5G基带不可能一蹴而就。

事实上。为了自研基带，小米也在持续投入。在去年，他们甚至还偷偷推出了一颗集成自研基带芯片，为公司的手表赋能。经过过去一段时间的测试，小米这次对外公布了公司自研的手表芯片玄戒T1，搭载了公司首颗自研4G基带芯片。基于这颗芯片打造的智能手表S4正式发布，为公司未来推出自研手机Modem打响头炮。

毫无疑问，现在3nm或者未来更先进工艺的成本会很高，但做高端芯片这又是必经之路。这对小米来说，如何通过终端数设备销售，来实现芯片研发投入产出成本的平衡，会是笔者非常关注的一个点。笔者以为，对于拥有从物联网设备、手表、手机乃至汽车和一系列产品的小米来说，这可能不会太久。尤其是在考虑到他们芯片团队可能还在基于积累，打造汽车的芯片，这将加速他们的发展进程。但这又将引发笔者另一个思考，小米何时自研CPU内核？

不过，如雷军所说，只要开始追赶，就已经走在胜利的路上。

END

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