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晶片市場新焦點，巨頭進場
在數字時代迅猛發展的背景下，我們的視覺體驗正在經歷一場革命。尤其是4K、8K和HDR視頻的普及，高質量的視頻處理技術越來越受到重視。在《互聯網巨頭都盯上了這顆芯片》一文中，我們談到谷歌、Meta、字節跳動和騰訊等互聯網公司都開始自研起了視頻處理芯片（VPU）。2023 年5 月，Meta發布了其第一款用於視頻轉碼的ASIC，被稱為元可擴展視頻處理器(MSVP)。而在傳統芯片巨頭英特爾和AMD也躬身入局之後，讓視頻處理芯片市場再次掀起了波瀾。
視頻處理芯片是專為處理、優化和傳輸視頻數據設計的。它們可以完成各種任務，包括但不限於解碼、編碼、渲染、縮放和後處理。早期的視頻處理芯片主要集中在硬件解碼，為DVD播放器和初代流媒體設備提供支持。現代視頻處理芯片開始集成AI功能，支持實時內容識別、視頻增強和智能編碼。
視頻市場前景廣闊，引起芯片巨頭的重視
2023年4月，AMD在發布了一款用於數據中心的新型專用媒體加速器和視頻編碼卡——Alveo MA35D。這是一款獨立的ASIC芯片，其核心是2個視頻處理單元(VPU，Video Processing Unit )，他們基於5nm工藝。所以其性能更加具有針對性，MA35D 是專為數據中心設計的純視頻編碼卡。具體而言，Alveo MA35D不僅可以為主流H.264 和H.265 編解碼器提供超低延遲支持，並具有下一代AV1轉碼器引擎，可節省高達52%的帶寬。而且最多可編碼32個1080p流。最大流分辨率從4K增加到8K。
無獨有偶，英特爾也瞄準了VPU這個東西。不過英特爾的VPU是Vision Processing Unit，並沒有特別強調是視頻處理。而且與AMD的做法不同，英特爾是將VPU集成到其14代酷睿Meteor lake處理器中，這也是英特爾的一貫做法，英特爾近年來正在不斷的將很多AI硬件功能集成到大的SoC中去。據digitaltrends的報導，其實早在英特爾的第13代Raptor Lake 處理器就開始小試牛刀，在少數型號上使用，但14代Meteor lake處理器可能是全面採用。
AMD的VPU開發主要依託其收購的賽靈思，Alveo MA35D就是賽靈思的後繼產品。英特爾的VPU則源自其2017年9月份收購的Movidius的第三代視覺處理單元(VPU) 設計。據英特爾官方平台介紹，Movidius的VPU專為加速PC上的人工智能工作負載而設計，提高系統響應能力、效率和計算性能，這些都是協作和流媒體中新的高級功能所需的。
多年來，英特爾的CPU+軟件的視頻解碼/編碼方案一直主導著流媒體市場，但是隨著視頻流媒體對高質量視頻的需求不斷增長，CPU將不再具有經濟價值，而且會消耗太多的能耗和空間。此次，英特爾在酷睿中CPU+VPU硬件集成的方式，可以說是很大的一項變革。
另外，根據anandtech對於英特爾這個VPU目的的解讀，VPU的設計初衷是為為了在某些特定場景下提供一種更低功耗的AI處理選項：1）對於高性能需求，還是需要集成的GPU來處理，它有大量的算術邏輯單元（ALUs）可以為神經網絡背後的矩陣數學提供相對大量的處理能力。2）VPU作為一個專用但低功耗的AI加速器，定位在中間，適用於那些不需要GPU高性能（和其相應的功耗）的持續AI工作負載。3）而CPU仍然是選擇簡單、低延遲工作負載的處理器，這些工作負載不能等待VPU初始化，或者工作負載的大小不值得這樣做。英特爾預計基於人工智能的工作負載將改變PC用戶體驗。
可以看出，無論是AMD的獨立視頻流媒體加速器還是英特爾在酷睿中集成了VPU單元，都是對當今流媒體市場所需而做出的應對。
據Bluewave諮詢和研究2022年3月對全球視頻流媒體市場的分析，2021年該市場的價值為610億美元，到2028年將達到2130億美元，這期間的複合年增長率為20%。其中，70%的視頻市場是直播，其他30%是按需服務的市場。
在這個人人都可能成為主播的時代，下一代的直播場景則主要為多對多模式，屆時這些主播既是數據源也是接收器，這樣的場景也包括連線、直播購物、在線拍賣和社交流媒體等。這樣的應用場景也要求對數據的處理更加貼近用戶，要求把這樣的處理能力轉移到網絡的邊緣。所以視頻經濟也開始從雲來到邊緣，因為原來雲集中的方式已經不再具有經濟效益，所以，這就需要徹底改變基礎設施部署模式。
“雖然CPU和GPU仍將是這些設備的關鍵計算部件，但在一個算法不斷進步、新標準不斷湧現的世界裡，加速這些新興的和不斷變化的工作負載至關重要，我們預見到對自適應計算能力的需求將不斷增長。”AMD指出。
在視頻處理和圖形渲染領域，英偉達一直是領導者，其GeForce系列已經廣泛應用於消費級桌面和筆記本電腦中。AMD也已經有Radeon系列，英特爾的集成顯卡的方式也被廣泛應用於其桌面和移動處理器中。
在數據中心領域，AMD推出專用的流媒體加速器也是嗅到了視頻市場的需求。英特爾近年來開始進軍獨立顯卡市場，GPU Flex系列是英特爾打數據中心流媒體市場的一個有力武器，它在視頻編解碼和功耗上頗佔優勢。
這些芯片巨頭往往瞄準的是桌面、企業級以及數據中心等市場，在手機等終端市場中，則是另一番天地。
手機視頻芯片市場的變化
其實不僅是桌面和數據中心，以手機為代表的移動設備早已成為視頻及遊戲的主要載體，而且伴隨著短視頻平台的崛起，視頻開始逐漸具備內容和社交雙重屬性，因此手機也逐漸成為視頻的主要觀看載體之一。在這樣的大背景下，消費者對影音娛樂體驗需求不斷提升，推動手機視頻走向高清化、HDR化和高刷新化。
長久以來，在手機市場當中，除了蘋果、華為、三星這些手機廠商採用自研或子公司研發的芯片之外，大多數手機廠商都是採用高通、聯發科等第三方的手機SoC。這些SoC通常都自帶專門的視頻處理硬件，包括GPU和專門的視頻編解碼器。其中，高通使用其自研的Adreno GPU，蘋果有自己的自研GPU（早期的蘋果主要採用imagination的GPU），而聯發科、三星和華為中的某些版本則使用基於ARM的Mali GPU IP。
但近年來，我們看到手機廠商圍繞著視頻或影像質量的較量愈發激烈，尤其是在高端手機品牌中，影像成為各家手機廠商的獨特競爭力之一。移動影像的天花板正在不斷被拉高。而從芯片的供應角度來看，有了一些細微變化。
一方面，是像vivo和小米這樣的手機廠商早已以視頻芯片為自研切入點。vivo是v系列芯片，小米主要是澎湃C1。2023年7月30日，vivo發布了其自研的第三代影像芯片v3，採用6nm製程，能效也有了很大的提升。其多並發AI感知ISP架構和第二代FIT互聯繫統的結合，不僅降低功耗，提升了算法效果，還能做到V3芯片和SoC的無縫銜接。V3芯片也讓手機拍攝4K電影人像視頻成為可能，而且還支持4K級拍後編輯功能，這是安卓平台業內首次實現這一功能。對vivo自研芯片感興趣的讀者可以閱讀《vivo自研芯片，打的什麼算盤？》
另一方面，手機廠商對影像質量的追求，也使得第三方芯片供應商發展迅速。Pixelworks是一家具有20多年曆史的為視頻應用提供視覺顯示ASIC芯片的供應商，早在2004年，其便在中國設立了子公司逐點半導體。隨著手機這樣的移動設備對視覺體驗需求的增加，使得Pixelworks近幾年在移動設備領域大放異彩，甚至成為部分手機廠商的一大宣傳點。例如最近，一加Ace 2 Pro智能手機不僅採用了高通的第二代驍龍8移動平台，還搭載了逐點半導體的一顆X7專業渲染芯片，在遊戲幀率和畫質體驗上得到了很大的提升。此外，諾基亞、榮耀、vivo、oppo、紅米等諸多手機廠商以及不少國內游戲廠商均選擇了逐點半導體。隨著Pixelworks在手機和遊戲產業的影響力持續擴大，其近期開始推出IRX遊戲體驗品牌為配備其顯示芯片的設備提供認證。而從財務數據來看，過去三年，Pixelworks在移動設備部分的營收也有著顯著增長。
不過，移動端影像芯片獨立的第三方廠商還是少數。如上文所述，手機大廠往常的做法通常傾向於將影像處理功能集成到他們的SoC（系統級芯片）中，而不是使用外部的獨立影像處理芯片。但是，天下大勢，分久必合合久必分。隨著手機攝像技術的持續進步，用戶對於拍照效果的要求也在逐漸提高，在某些高端或專業需求（如增強現實、虛擬現實、3D掃描等）超出了主流SoC的處理能力，獨立的影像芯片會有其獨特的價值和位置。
寫在最後
不論是獨立的ASIC視頻芯片、專門的GPU，還是集成在大型SoC中的視頻處理芯片，視頻芯片市場正展現出多元化的發展趨勢。每種方案都有其特定的應用場景和優勢，滿足了不同設備和用途的需求。從家庭娛樂、在線流媒體到增強現實和虛擬現實，視頻處理技術在各個領域都起到了核心的作用。顯然，視頻芯片已經成為一個不容忽視的重要市場。（半導體行業觀察）