剛剛，小米正式發布了其自研旗艦芯片“玄戒O1”（XringO1）。

據介紹，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，這個創新的四叢十核設計能夠更好地兼顧瞬時爆發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以及自研PMIC。在這些內核的支持下，小米這顆SoC在和高通和聯發科的當代旗艦相比不分高下。至于基帶方面，據小米方面透露，雖然自立項“玄戒O1”開始，公司就已經投入了自有基帶的研發，這一切也值得期待，

籍著這顆芯片的發布，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。“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。

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芯科技共同投資成立，小米持股51%，聯芯持股49%。這和雷軍說的2014年投入芯片研發時間線吻合。

在這個階段，小米的成果則主要是“澎湃S1”。根據當時官方參數描述，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，大核主頻2.2GHz，小核主頻1.4GHz，GPU為ARM Mali T860 MP4，基帶為可升級設計。

但是，這顆芯片在后續發展中不盡如人意。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。”松果后來也拆分成立了大魚半導體，去做一些AIoT芯片的設計，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布，他們先后推出包括澎湃C、澎湃P、澎湃G和澎湃T在內的幾款外圍小芯片。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賽道中慢慢積累經驗和能力。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”業務，重新開始研發手機SoC。小米旗下的芯片公司上海玄戒技術有限公司也于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。“我們深入總結第一次造芯的經驗教訓。我們發現，只有做高端旗艦SoC，才會真正掌握先進的芯片技術，才能更好支持我們的高端化戰略。”雷軍在公眾號中強調。

也正式過去幾年的經歷，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，對芯片企業的業務難度和復雜度有了深入的認知；如上所述基于系統級技術的積累，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模、第一梯隊的性能與能效。基于這個目標，在截至今年4月底的四年多時間里，玄戒累計研發投入已經超過了 135億人民幣，公司研發團隊也已經超過了2500人，今年預計的研發投入也將超過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，公司這顆芯片也使用了臺積電的工藝。看到這些，也許會有人質疑，用了別人的內核，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。強如高通也曾經因為在驍龍888上沒控制好發熱而被冠以“火龍”的稱號。由此可見，哪怕是授權IP設計SoC，也沒有大家想想的容易。

以CPU中X925為例，在發布這個內核時候表示，Arm表示，3nm工藝能將Cortex X925內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，這主要得益于玄戒團隊在這顆芯片上的創新。

據介紹，玄戒團隊通過AI尋優、迭代尋優、降低物理走線復雜度和實現高質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。

而為了獲得更好的功耗表現，玄戒團隊在這顆芯片上采取了四級低功耗架構設計，集成了90+獨立電源，使其能夠根據場景按需使用。公司還借助AVS技術，在這顆芯片上實現業界最低的（0.46v）電壓設計。其他諸如軟硬深度協同的性能調校以及更快更準的全局調校等設計思路，進一步提升了玄戒O1的性能表現。

據了解，玄戒團隊其實有能力把這顆內核的頻率突破4Ghz，但在衡量了PPA之后，他們最終選定了現在這個頻率。

如上所述，在玄戒O1上，還集成了自研的ISP、NPU和安全架構。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，包括小米在內的手機行業龍頭在這個“小芯片”上植入了更多自己的思考。據了解，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過上千次實驗研發成功的。

據雷軍當時在發布上的介紹，“澎湃C1”擁有雙濾波器配置，可以實現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，也是最重要的3A表現大幅提升。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，在發布這顆芯片的時候，雷軍已經透露了接下來的規劃。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追求。”

歷經多年的迭代，在玄戒O1上，集成了小米自研的第四代ISP C4，據介紹，這是一個全新設計的三段式ISP處理器管理，內置獨立的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內部還新增了兩大畫質增強硬件——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場景都有優秀的表現。玄戒O1HAI 針對AI影響算法、AI應用計算（小愛）中經常使用的100多種基礎算子硬化，大幅提升了計算效率。

為了保證數據安全，小米還為玄戒O1帶來了自研的深度安全架構。值得一提的是，這個架構還通過了CCRA EAL5+認證，進一步保障了手機的數據安全。

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的部分業務并取得其多項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布的這顆芯片挑一點刺，那就是應該沒有集成自研的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。這也從側面證明了，在移動網絡進入5G邁向6G的當下，面向全球擁有如此多頻譜的現狀，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。基于這顆芯片打造的智能手表S4正式發布，為公司未來推出自研手機Modem打響頭炮。

毫無疑問，現在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之路。這對小米來說，如何通過終端數設備銷售，來實現芯片研發投入產出成本的平衡，會是筆者非常關注的一個點。筆者以為，對于擁有從物聯網設備、手表、手機乃至汽車和一系列產品的小米來說，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，這將加速他們的發展進程。但這又將引發筆者另一個思考，小米何時自研CPU內核？

不過，如雷軍所說，只要開始追趕，就已經走在勝利的路上。