摘要：小米玄戒O1的发布，标志着该公司在旗舰级系统级芯片（SoC）设计领域迈出了重要一步。这款芯片采用台积电（TSMC）第二代3纳米制程工艺打造，其核心策略体现为一种混合模式：在中央处理器（CPU）、图形处理器（GPU）等基础IP方面，选择了行业领先的Arm授权方案

小米玄戒O1的发布，标志着该公司在旗舰级系统级芯片（SoC）设计领域迈出了重要一步。这款芯片采用台积电（TSMC）第二代3纳米制程工艺打造，其核心策略体现为一种混合模式：在中央处理器（CPU）、图形处理器（GPU）等基础IP方面，选择了行业领先的Arm授权方案；而在神经网络处理器（NPU）和图像信号处理器（ISP）等关键差异化模块上，则展现了显著的自研设计和深度定制。值得注意的是，其5G调制解调器（Modem）仍采用外挂方案。综合来看，小米玄戒O1的“自研”更多体现在这些专用协处理器以及整个SoC的系统级集成与优化层面，而非CPU/GPU核心架构本身。这一策略符合复杂SoC开发的务实路径，即集中资源于能够带来独特用户体验和产品差异化的领域。

对于智能手机等设备制造商而言，自主研发SoC具有多重战略意义。首先，它赋予了厂商对硬件和软件协同设计更强的控制权，从而能够深度优化产品性能，打造差异化体验。其次，规模化应用后有望降低成本，并增强供应链的安全性与可控性。正如小米官方所述，立志成为一家“伟大的公司”，芯片是其无法回避的领域。小米创始人雷军也曾表示，小米希望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。

回顾小米的造芯历程，其早在2017年便推出了澎湃S1芯片。尽管之后经历波折，小米并未放弃。2021年，小米决定重启SoC“大芯片”业务，并将其与造车业务并列为公司未来十年最重要的底层投入方向之一。为此，小米制定了“10年投入500亿人民币”的研发计划，目标是掌握先进芯片技术，以支持其高端化战略。

小米在自研芯片领域的持续投入，与其构建“人车家全生态”（Human x Car x Home）的宏大战略紧密相连。正如苹果等公司通过定制芯片实现了紧密的软硬件结合，小米也期望通过自研SoC，为其HyperOS（澎湃OS）及横跨手机、平板、可穿戴设备、汽车和物联网设备等多元化产品组合提供强大的底层支撑。一个自主设计的SoC，即使部分核心IP采用授权，也允许进行系统级的深度优化和集成定制化的IP模块（如NPU和ISP），从而更好地满足小米特定应用场景的需求，实现生态内设备的无缝协同与极致体验。这种对底层硬件的掌控力，是实现其生态系统宏伟蓝图的关键。

小米玄戒O1于2025年5月22日正式发布。它被定位为一款旗舰级SoC，首发搭载于小米15S Pro智能手机和小米平板7 Ultra等高端设备上。小米明确将其性能目标对准苹果的A系列芯片和高通的骁龙旗舰平台。

表1：小米玄戒O1 - 关键技术规格

选择在旗舰产品上采用最先进的3纳米工艺节点，本身即是小米冲击高端市场决心的体现，同时也意味着巨大的技术投入和挑战。台积电的3纳米工艺（具体型号N3E）能提供更佳的性能和功耗表现，这对于旗舰级SoC至关重要。小米能够成功推出3纳米芯片，并与台积电建立联合实验室以探索EDA工具和IP核的国产化替代，这表明其在先进半导体设计和供应链合作方面已具备相当的实力。

玄戒O1采用了台积电（TSMC）的第二代3纳米先进工艺制程。这一选择使小米成为继苹果、高通、联发科之后，全球第四家发布自主研发设计3纳米制程手机处理器芯片的企业。芯片集成了高达190亿个晶体管，芯片面积为109平方毫米。值得注意的是，190亿的晶体管数量并未达到美国对华芯片出口管制的300亿阈值，因此台积电为其代工符合现行政策要求。

玄戒O1的CPU部分采用了Arm最新的Armv9.2架构，为十核心四丛集设计。具体配置为：

虽然CPU核心本身是Arm授权的IP，但小米在SoC层级的“自主研发”体现在多个方面。首先是特定的核心组合与丛集配置，其次是极具挑战性的高主频设定（X925达到3.9GHz），这需要精心的功耗管理和散热设计。根据Geekerwan的评测分析，小米对X925 IP的后端设计、调度和布局优化表现出色，在同工艺同IP的情况下，其单核性能功耗比（perf/W）甚至优于联发科的实现。这表明小米的研发团队在CPU子系统设计和物理实现方面具备了强大的工程能力。实验室数据显示，玄戒O1的Geekbench单核跑分约3008至3119分，多核跑分超过9000至9673分。

小米的CPU策略清晰地展示了其在SoC设计上的成熟思路：利用业界标准的高性能IP（Arm Cortex核心）来保证基础性能，同时通过卓越的实现工艺和系统级优化来寻求差异化和竞争优势。这与苹果公司设计自有CPU微架构的路径不同，但对于大多数SoC供应商而言，这是一种常见且有效的策略。

图形处理方面，玄戒O1集成了来自Arm的最新旗舰GPU IP——拥有16个核心的Immortalis-G925。这款GPU支持硬件级光线追踪和可伸缩渲染单元等先进特性。小米宣称其GPU性能领先，部分基准测试甚至超越了苹果A18 Pro。GFXBench Aztec 1440p测试中达到110帧，3DMark Steel Nomad Light测试得分2522。

与CPU类似，GPU核心IP同样源自Arm授权。小米的贡献在于选择了16核心这样强大的配置，并负责将其集成到SoC中，管理其时钟、功耗以及与内存子系统的交互。然而，Geekerwan的评测指出，玄戒O1的GPU能效表现可能受到了缺乏系统级缓存（System Level Cache, SLC）的影响。SLC是一种大型共享缓存，能够显著改善GPU及其他处理单元的带宽利用和功耗。是否集成SLC是SoC架构设计中的一项重要权衡，小米在此处的选择可能基于芯片面积、成本、设计复杂度或优先保障其他模块性能的考量。

选择16核Immortalis-G925这一顶级配置，彰显了小米致力于提供卓越游戏和图形体验的决心，符合其旗舰芯片的定位。而关于SLC的讨论则揭示了小米在SoC架构设计上未来仍有持续优化的空间。

在人工智能处理方面，小米宣称玄戒O1搭载了自主研发的NPU。该NPU拥有6个核心，提供44 TOPS（每秒万亿次运算）的AI算力，并配备了10MB的专用片上缓存。

关于“自主研发”的具体含义，需要深入探究。Arm在其官方介绍玄戒O1的文章中，详细列举了Arm提供的CPU、GPU及CoreLink互联IP，但值得注意的是，文中并未提及任何Arm NPU IP（如Ethos系列）。这一显著的“缺失”强烈暗示玄戒O1的NPU并非采用Arm标准的NPU方案。

结合小米方面“整合领先的AI算力及ISP图像处理单元”、“初步构建起一套完整的异构计算框架，NPU承接智能推理任务” 以及“不再局限于通用架构堆叠，而是通过与终端使用场景深度耦合，向一体化协同计算方向演进” 等描述，可以看出小米在NPU的设计和集成上投入了大量精力。虽然具体的微架构基础（例如，完全自研、基于非Arm的第三方授权IP进行大幅修改，或基于RISC-V等开放指令集定制）在现有信息中未能明确，但其高度的定制化和针对小米自有大模型的优化是显而易见的。例如，在小米端侧大模型（如文本润色、语义理解）的应用场景中，玄戒O1的NPU实测生成速率达到62.13 Tokens/s，据称优于iPhone 16 Pro Max的46 Tokens/s，且功耗仅为后者的60%。

小米决定自主研发或深度定制NPU，是其在AI时代打造核心竞争力的战略举措。通过掌控NPU架构，小米能够将其与澎湃OS及自研AI模型进行深度优化，从而在特定AI任务上实现领先的性能和能效，提供独特的用户体验。这相较于简单集成通用CPU/GPU核心，更能体现其“自研”的价值。

小米宣称玄戒O1集成了其第四代自研ISP。这延续了小米此前在ISP领域的投入，例如早期的澎湃C1 ISP。

该ISP采用创新的“三段式影像处理架构”，将图像预处理、深度AI增强和输出后处理模块化。它支持跨传感器数据融合，能够为全焦段夜景视频提供AI降噪，并支持多帧合成和时域对齐等先进功能，旨在与苹果、谷歌等计算摄影领域的领先者竞争。同时，它也能提升手机在3A（自动对焦AF、自动白平衡AWB、自动曝光AE）方面的表现。

“第四代”的迭代以及具体的“三段式影像处理架构”等描述，有力地证明了小米在该ISP设计上的自主性和延续性。ISP对于摄像头成像质量至关重要，是智能手机的核心卖点之一，因此厂商通常会在此领域投入自研力量以实现差异化。自研ISP使得小米能够将图像处理与特定的相机硬件（传感器、镜头，常与徕卡等伙伴合作）以及NPU的AI影像增强功能紧密结合。这种对整个影像链路的控制能力，是实现独特“影像风格”和高级计算摄影功能的关键。

玄戒O1 SoC本身并未集成5G调制解调器，而是依赖外挂的第三方5G基带芯片。现有信息表明，该外挂基带主要来自联发科（MediaTek）。

然而，与玄戒O1一同发布的还有一款名为玄戒T1的芯片，该芯片专为智能手表（如小米手表S4）设计，并搭载了小米首款自研的4G基带。这是小米在基带技术研发方面迈出的重要一步，因为基带技术门槛高，且专利壁垒森严。

小米的基带策略显示出一种务实的阶段性发展思路。首先，对于旗舰手机SoC玄戒O1，采用成熟的外挂5G基带方案，以降低风险、缩短产品上市时间。其次，通过为可穿戴设备（玄戒T1）开发复杂度相对较低的4G基带，积累经验并构建自有IP。雷军曾表示小米团队已在基带研发上取得重要进展，这预示着未来小米可能推出集成自研5G基带的SoC。

采用Arm CoreLink是行业常规做法。内存子系统的具体设计细节有限，但SLC的缺失指出了小米未来架构优化的一个潜在方向。其在电源管理“小芯片”上的经验，无疑有助于提升SoC整体能效。

在现代SoC设计中，“自主研发”并非意味着从零开始设计每一个晶体管。它是一个涵盖多个层面的概念，包括：

小米在玄戒项目上投入巨大。截至2025年4月，累计研发投入已超过135亿人民币，预计2025年单年投入将超过60亿人民币。小米为此组建了超过2500人的研发团队。其芯片研发子公司北京玄戒技术有限公司已申请了百余项专利，涵盖电通信技术、基本电器元件、基本电子电路、芯片封装、功耗控制等领域。

如此大规模且长期的资金和人力投入，以及在“玄戒”主体下不断增长的专利组合，清晰地表明小米致力于构建真正的芯片设计能力的决心和持续努力。这对于应对先进SoC开发的高昂成本和复杂性至关重要。

即便是使用了授权核心IP，将CPU、GPU、NPU、ISP等众多模块高效地集成到一个功能完整、性能优越且功耗可控的SoC中，本身就是一项巨大的“自主研发”工程。这包括电源管理、散热控制、数据流优化，以及确保硬件与操作系统（澎湃OS）和应用程序的完美配合。小米强调的“芯片-整机协同能力”和“一体化协同计算”，正是这方面能力的体现。

小米在玄戒O1上的“自研”实力，更多体现在对整个SoC系统的精密集成以及针对其生态系统的软硬件协同优化上。正如Geekerwan评测所揭示的，小米通过优秀的后端设计，使其采用标准Arm CPU核心的性能功耗比超越了其他厂商的同类实现。同时，其为自有软件需求量身定制的NPU和ISP，也是这种系统级工程能力的体现。这本身就是一项重要的工程成就，也是一种能够带来实际用户利益的有效“自研”形式。

有报道称，小米采取“设计优先”策略，与台积电共建联合实验室，在EDA（电子设计自动化）工具、IP核等关键环节实现了“国产替代”。如果这一说法得到证实，将意义重大，因为目前全球半导体设计高度依赖西方EDA工具。然而，现有信息缺乏关于此“国产替代”范围和具体性质的进一步细节。

这一表述暗示小米不仅在设计芯片，还在积极探索和采用自主或国产的设计工具及基础IP，这对其长期的技术独立性和供应链韧性具有战略意义。尽管玄戒O1的核心处理单元IP（CPU、GPU、互联总线）明确来自Arm，“国产替代”的努力可能体现在其他辅助IP或设计流程中的某些环节。这更多地指向小米未来的发展方向，而非当前玄戒O1“自研”构成的主导因素。

将小米玄戒O1的IP策略与其他主要移动SoC厂商进行比较，可以更清晰地定位其“自研”程度：

相较之下，小米玄戒O1的策略是：授权Arm CPU核心、Arm Immortalis GPU以及Arm CoreLink互联IP；宣称自研NPU和ISP；5G调制解调器则采用外挂方案。这表明小米选择性地投入“自研”资源，将重点放在AI（NPU）和影像（ISP）这两个能够带来显著产品差异化的领域，同时在CPU/GPU等基础模块上借助成熟的高性能IP。这对于一个重新发力旗舰SoC设计的公司而言，是一种务实且常见的策略。高通首席执行官阿蒙也曾表示，部分小米旗舰手机将继续使用高通技术，这可能意味着小米会采取双供应商或多层级的产品策略。

自研的NPU和ISP能够为小米设备带来独特的AI功能和卓越的影像体验，并与澎湃OS深度融合，从而提升用户在小米生态系统内的整体感受。对关键硬件组件的掌控，使得小米能够进行更深层次的软硬件协同优化。

小米在芯片领域面临的挑战包括：为未来更先进制程和更复杂IP（尤其是5G调制解调器）持续投入巨额研发资金的压力；与老牌芯片巨头竞争的难度；以及需要足够的出货量来分摊研发成本。

机遇则在于：能够进一步为其特定产品线优化SoC，实现更大的产品创新；未来可能将玄戒系列芯片拓展至其他设备层级甚至汽车电子领域；并逐步降低对第三方芯片供应商的依赖。

调制解调器是小米实现真正SoC自主可控的下一个主要障碍。虽然玄戒O1本身是一个重要的里程碑，但其对外部5G调制解调器的依赖仍然是一个关键的制约因素。调制解调器IP因其技术复杂性和密集的专利壁垒而闻名。小米在玄戒T1中集成的自研4G基带是一个积极的信号，但5G基带的挑战要大得多。成功研发并集成自有的5G调制解调器，将是小米在SoC领域实现更高程度IP自主、降低授权成本并可能提升功耗效率的关键一步。小米在调制解调器技术上的发展路径，将是衡量其在SoC领域长期成功和雄心的重要指标。

综合分析，小米玄戒O1的“自主研发”程度可以从以下几个层面进行评估：

小米玄戒O1的问世，证明了其日益增强的内部芯片设计能力。虽然基础的CPU和GPU核心采用授权（这是行业普遍做法），但小米“自主”的贡献在以下方面尤为突出：

因此，尽管并非100%“从零开始”，玄戒O1的价值、差异化特性以及工程复杂性的很大部分确实源于小米“自己的工作”。特别是NPU和ISP的研发，标志着小米在迈向更高程度IP自主权的道路上迈出了关键一步。其走向完全IP自主的征程仍在继续，调制解调器技术将是未来的一个重要里程碑。玄戒O1的发布，展现了小米在构建高端SoC能力方面所采取的一种战略上明智且务实的路径。

表2：玄戒O1各组件自研与授权IP评估

来源：醉喵创工坊