腾讯自研芯片 “沧海”斩获8项世界第一

在BAT中，相比于阿里的平头哥，百度的昆仑芯，腾讯在造芯这条路上一直显得比较低调。
其实早在2018年5月，腾讯董事会主席兼首席执行官马化腾在一次论坛演讲中，就透露了一些关于芯片的想法。他提出，做软件、做服务，离芯片好像远了一点。但实际上腾讯做了很多数据中心，包括云，对很多服务器端，甚至包括芯片的需求是有一定影响力的，应用服务是海量的，用户规模特别大，可以倒逼芯片设计行业做出针对性设计。“如果我们还能介入支持一些芯片的研发，可能更好。”
与很多跨界造芯的巨头一样，腾讯最初也选择了投资的方式布局这一领域。2018年8月，AI芯片初创公司燧原科技获得3.4亿元Pre-A轮融资，由腾讯领投。
2019年初，腾讯蓬莱实验室、香农实验室联合启动了编解码芯片“沧海”的研发，对硬件编解码的算法、架构和工程进行深度攻关，向高画质、低延迟、低成本的“不可能三角”发起挑战。

出道既颠峰，“沧海”斩获8项世界第一
2022年3月，沧海芯片顺利“点亮”， 目前已经量产并投用数万片，在云游戏、直点播等场景中，面向腾讯自研业务和公有云客户提供服务。
日前，莫斯科国立大学举办的MSU硬件视频编码比赛成绩揭晓，腾讯自研芯片“沧海” 包揽了所参加的两个赛道8项评分的全部第一，可谓出道既颠峰。
“沧海”芯片获得奖项部分截图
公开资料显示，MSU是视频压缩领域最具影响力的顶级赛事，迄今已连续举办了十七届，吸引了包括亚马逊、英伟达、Intel、AMD、字节、快手、阿里和腾讯在内的国内外知名企业参与。
全面对标市面领先竞品
基于自身在底层软硬件架构和音视频领域的多年积累，腾讯研发团队对每个模块的计算任务都作了并行拆解。通过分配不同的计算单元，从而叠加大量处理任务;为沧海芯片内置视频编码加速专用功能模块，让流水控制逻辑更纯粹，减少重复计算和分支判断，带来更低的功耗和成本。
具体来看，SSIM (结构相似性)、PSNR(峰值信噪比)和VMAF(视频多方法评估融合) 等多项评价指标，沧海芯片大幅领先行业GPU等标品硬件。值得一提的是，在120fps的高帧率档位上，在同等画质下沧海较行业领先ASIC水平能再节省10%码率。
另外，沧海芯片的单帧1080p的编码耗时仅4毫秒，吞吐性能几乎不受到编码参数、视频类型的影响。

沧海芯片的编码器设计中完整实现了高精度运动搜索、全率失真优化、高效自适应量化等所有主流编码工具，并融合腾讯云软件编码器码率控制等方面的领先技术，压缩率高于市面标品35%以上。
在硬件架构上，通过将视频预分析计算单元进一步卸载到硬件中，沧海芯片大幅减少了高密度转码场景下任务对CPU性能的依赖，将转码性能提升到更强。
通过灵活的多核扩展架构、高性能编码流水线、层级化Memory布局，沧海芯片能满足高吞吐、低时延和实时性要求。
瞄准编解码领域核心难题
多媒体业务进入音视频直播时代，4K/8K的超高清内容对云计算基础设施提出了难题。如何在降低成本的同时，最大化还原画质、实现低延迟，是全真互联时代面临的难题。业界已有的通用处理器，并非针对数据中心转码场景定制开发，部署中很难兼顾真实场景的全方位挑战。

例如，在直播平台中，观看人数小于200人的中长尾直播是主体，沧海芯片能帮助节省大量计算成本;在4K/8K超高清、高帧率场景中，相对软件编码，沧海芯片能实现低延时的高质量转码。
针对云游戏场景，沧海芯片的瑶池板卡，可以灵活配比不同厂商GPU。
针对视频转码场景，沧海芯片提供单机1024 路的高密转码能力，将转码成本降至最低。
腾讯丰富的多媒体应用场景，提供了充分的分析和验证条件，让沧海芯片迭代出更有针对性的场景解决方案。软硬件的联合调优，也为腾讯云媒体处理(MPS)带来了领先的产品优势。现在，腾讯云能提供音画质增强、云原生录制、实时特效渲染、智能编辑、内容分析理解等服务，为用户提供更低成本、更低延时、更极致压缩的处理效果。
另外两款自研芯片
除沧海芯片外，腾讯自研的AI推理芯片“紫霄”，采用自研存算架构和自研加速模块，可以提供高达3倍的计算加速性能和超过45%的整体成本节省，目前也已在内部业务中投用。这款AI推理芯片最显著的特点在于结合图片和视频处理、自然语言处理、搜索推荐等场景，性能相比业界提升100%，通过在芯片内部增加计算机视觉CV加速器和视频编解码加速器等方式对于芯片架构进行了优化。

尽管当时腾讯并未明确指出其应用场景，但不难推测或许将结合腾讯旗下相关视频以及娱乐业务，诸如腾讯视频、腾讯体育、虎牙、斗鱼等视频平台，例如通过语音对于视频内容进行搜索时，并将进一步提升搜索速度。

高性能网络芯片“玄灵”， 则定位于云主机的性能加速，结合CVM/BM/容器等场景优化芯片架构，将原来运行在主CPU上的虚拟化、网络/存储IO等功能下移到芯片，实现了主CPU的零占用，相比业界产品性能提升了4倍。这一芯片的目标或许和云计算有关，更进一步或许和云游戏相关，游戏业务对腾讯至关重要，而云游戏则面向未来，通过玄灵智能网卡芯片，腾讯或将进一步完成其在云游戏领域的深入布局。

腾讯在2021年数字生态大会上公布了这几款芯片，不过基本都是面向企业级应用，并且大多先用于腾讯内部业务，所以并未引起大家重视。如今沧海斩获8项世界第一，才重新成为大众焦点。


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