(文/程文智)隨著手機市場逐漸飽和,與手機產業鏈高度重合的AR/VR產品備受智能手機企業和初創公司的關注。就目前來說,VR主要作為一個游戲工具,AR更多的是作為社交工具來使用。當然,未來AR/VR有可能替代手機,成為新的增長品類。
根據IDC的統計,2021年全球AR/VR出貨量達到了1,120萬臺,同比增長92.1%,預計今年有望突破1,800萬臺。另據VR陀螺統計,2022H1全球VR設備的出貨量約為684萬臺,其中Quest 2上半年累計銷量達到了590萬臺,截至到2022年6月30日,Quest 2累計銷量達1750萬臺。
不僅產品銷售數量在不斷刷新新高,廠商新品發布也在提速,預計今年下半年,Pico Neo4會在9月份推出、Meta Quest 2 Pro、及索尼PSVR2也將陸續推出;明年可能還會有Meta Quest3、蘋果MR設備等推出。
從終端廠商方面來看,除了一家獨大的Meta,海外廠商還有索尼、微軟、谷歌等廠商,國內有Pico、DPVR、HTC、愛奇藝、3 Glasses、Rokid、Nolo等廠商。此外,其實各大手機廠商也都有AR/VR項目在運作,只是目前主要是觀望為主,并沒有主推。
現在看起來AR/VR設備是有望逐步上量的,因此其相關硬件芯片產業鏈也有望受益。那么,AR/VR的硬件芯片供應商主要有哪些呢?一般來說,一個典型的VR頭顯設備產業鏈會包括主芯片、無線通信芯片、電源管理芯片、存儲芯片、接口芯片、傳感器、屏幕、電池、光學系統、結構件,以及組裝廠商等。根據人們對Quest2的拆解,芯片成本會占整機成本的45%~50%。因此,我們主要來看一看芯片產業鏈的情況。
主控SoC,高通一家獨大
目前可以給AR/VR設備提供主控芯片的廠商并不多,主要有高通、聯發科技、瑞芯微、全志科技等幾家。高通的驍龍XR系列芯片在VR設備市場占據了90%以上的份額,呈現出了顯著的領先優勢。該系列芯片在計算、渲染、交互、生態等方面相比其他廠商的主控SoC都更有優勢。
目前很多2000~4000元級別的消費級VR一體機采用的都是驍龍XR2芯片;其實驍龍XR2平臺是高通在2019年底發布的一款支持5G的擴展現實(XR)平臺,結合了高通在5G、AI和XR領域的技術。
XR2是跟驍龍865同一時間發布的,雖然沒有公開其具體參數,但我們可以看看驍龍865的參數做一個對比,驍龍865采用的是8核心,其中有4個A77架構大核和4個A55架構小核,而A77架構的四個核心中還有一個超級大核,主頻達到了2.84GHZ,并給每個大核都有自己的二級緩存。GPU方面,驍龍865采用了Adreno 650。
據網友通過對Oculus Quest 2硬件參數分析,猜測XR2的參數應該跟驍龍865是一樣的。至少GPU跟驍龍865一樣都是Adreno 650。
跟據高通官方的介紹,在視覺體驗方面,XR 2平臺的 GPU可以以1.5倍像素填充率和3倍紋理速率,實現高效高品質的圖形渲染。支持眼球追蹤的視覺聚焦渲染,支持更流暢刷新率的增強可變速率著色,可以在渲染重負載工作的同時保持低功耗。XR2的顯示單元可以支持高達90fps的3K×3K 單眼分辨率,在流傳輸和本地播放中支持60fps的8K 360度視頻。
在交互體驗方面,XR 2 平臺引入了七路并行攝像頭支持和定制化的計算機視覺處理器,可以高度精確的實時追蹤用戶的頭部、嘴唇和眼球,支持 26 點手部骨骼追蹤。計算機視覺技術提供高效場景理解和 3D 重建。
音頻方面,驍龍XR2平臺在豐富的3D空間音效中提供全新水平的音頻層,以及非常清晰的語音交互,集成定制的始終開啟的、低功耗的Hexagon DSP,支持語音激活、情境偵測等硬件加速特性。
在算力方面,驍龍XR2的AI算力達到了15TOPS,可支持更復雜的交互處理。
生態方面,高通可以通過其豐富的配套軟硬件,及整體參考設計,幫助客戶縮短研發周期,降低研發難度,加快產品商用化。
國內企業方面,瑞芯微在2016年推出的旗艦芯片RK3399,算力為2.4TOPS,視頻播放性能為4K@60FPS,下游VR設備客戶包括嗨鏡、Niribu等國產廠商。2021年12月,瑞芯微新推出的旗艦芯片RK3588也是可以支持VR應用的,該處理器采用三星8nm工藝設計,搭載四核A76+四核A55的八核CPU和Arm高性能GPU,內置6TOPS算力的NPU。
據其官方介紹,RK3588具備強大的視覺處理能力,可支持結構光、TOF等多種快速人臉解鎖方案;支持豐富的顯示接口,高達8K顯示處理能力;擴展性好,支持PCIE3.0、SATA3.0、雙TypeC/USB3.1等高速接口,可做AI算力、圖像數據處理等擴展。可應用于ARMPC、高端平板電腦、邊緣計算服務器、虛擬現實、NVR、8K電視等方向。
全志科技在2016年開始了VR布局,并在同年發布了入門級的H8VR芯片。隨后,2017年推出了VR9芯片,該處理器內置四核Cortex A53 1.8GHz內核,單個內核擁有32KB L1指令緩存和32KB L1數據緩存,共享512KB L2緩存,并搭載Mali T760 GPU核心,支持OpenGL ES 3.2和Open CL 1.1;它支持多種閃存類型,圖像方面最高支持HEVC 6K @ 30fps ,HEVC/VP9 4K @ 60fps硬件解碼輸出。其他還包括雙屏驅動單元,Portal 1.0 VR加速模塊和SmartColor 3.0智能顯示引擎。
全志科技發布了這兩款VR芯片后,就沒見其后續動作了,不知道后面是否還會推出相關產品。
未來AR/VR主SoC芯片很可能會像手機一樣,頭部廠商,比如蘋果、三星、華為等有主芯片設計能力的廠商自己設計相關芯片,其他廠商會采用第三方的芯片。
連接器芯片,有線仍占主流
目前AR/VR設備的連接方案中,主要有有線連接(USB)和無線連接(藍牙、WiFi等)兩種方式。但其實,這兩種方式都有其痛點需要解決,比如有線模式下,USB數據線的重量、纏繞、信號衰減等會影響AR/VR的使用體驗,而且線纜會使得消費者的行動受限,影響活動范圍和沉浸感;無線模式下,則由于網絡帶寬限制,讓VR存在畫面延遲、卡頓等現象,再加上手柄與VR終端間同樣也存在時延問題,體驗感不是太好。
好在技術在不斷進步,目前有線連接中的USB3.2已經能夠基本滿足網絡傳輸要求;無線網絡的WiFi6,距離VR理想使用狀態下的網絡傳輸要求也越來越近。
整體來看,有線連接可以提供更為穩定的網絡環境,多應用于PC VR;無線連接則更多用在VR一體機、VR盒子等設備。由于無線連接可提供更高的移動自由度,為用戶提供了更好的沉浸感,預計未來無線連接會逐步取代有線連接方式。
目前主流設備已經在無線連接上支持WiFi5及藍牙5.0,少數產品支持WiFi 6/6E,以及藍牙5.2。自去年以來,新發布的產品開始陸續搭載了WiFi 6/6E、藍牙5.2+BLE等無線模組。此外,UWB技術在AR/VR上也有了一些應用。
在供應商方面,USB集線器控制器供應商主要有英飛凌、Silicon Labs、Microchip和瑞薩電子等廠商;WiFi與藍牙芯片供應商有Nordic、博通、瑞昱、晶晨、恒玄、樂鑫、博通集成等。
存儲方案,容量越來越大
AR/VR設備內部的存儲包括了閃存、內存、NOR Flash、EEPROM等,占了整機BOM比例的15%左右。跟手機一樣,AR/VR設備的容量也會越來越大,特別是一體機的單機存儲容量。在供應商方面,主要有三星、海力士、美光、華邦、安森美、ST、兆易創新、普冉等
其中內存和閃存方面主要是三星、海力士、美光等廠商為主;EEPROM方面,主要以安森美和ST等廠商為主;NOR Flash方面除了華邦和旺宏電子,國內的兆易創新和普冉的份額也不低。
結語
除了上面提到的主要幾個類別,其實還有CIS、MCU、電源管理、傳感器等芯片。其中,CIS供應商中主要以索尼和三星為主,國內的韋爾股份、格科微和思特威等也可以提供相關產品;MCU方面,ST是供應主力,國內的很多MCU廠商的產品比如兆易創新、靈動微、國民技術、中微半導體等產商的產品其實都能滿足需求;電源管理芯片方面,主要的供應商有TI、ADI、安森美、理光等;傳感器方面,包括紅外發射器和接收器、陀螺儀、加速度計、磁強計、麥克風等,供應商有威世、博世、歌爾股份、瑞聲科技、恒玄等。
根據IDC的統計,2021年全球AR/VR出貨量達到了1,120萬臺,同比增長92.1%,預計今年有望突破1,800萬臺。另據VR陀螺統計,2022H1全球VR設備的出貨量約為684萬臺,其中Quest 2上半年累計銷量達到了590萬臺,截至到2022年6月30日,Quest 2累計銷量達1750萬臺。
不僅產品銷售數量在不斷刷新新高,廠商新品發布也在提速,預計今年下半年,Pico Neo4會在9月份推出、Meta Quest 2 Pro、及索尼PSVR2也將陸續推出;明年可能還會有Meta Quest3、蘋果MR設備等推出。
從終端廠商方面來看,除了一家獨大的Meta,海外廠商還有索尼、微軟、谷歌等廠商,國內有Pico、DPVR、HTC、愛奇藝、3 Glasses、Rokid、Nolo等廠商。此外,其實各大手機廠商也都有AR/VR項目在運作,只是目前主要是觀望為主,并沒有主推。
現在看起來AR/VR設備是有望逐步上量的,因此其相關硬件芯片產業鏈也有望受益。那么,AR/VR的硬件芯片供應商主要有哪些呢?一般來說,一個典型的VR頭顯設備產業鏈會包括主芯片、無線通信芯片、電源管理芯片、存儲芯片、接口芯片、傳感器、屏幕、電池、光學系統、結構件,以及組裝廠商等。根據人們對Quest2的拆解,芯片成本會占整機成本的45%~50%。因此,我們主要來看一看芯片產業鏈的情況。
主控SoC,高通一家獨大
目前可以給AR/VR設備提供主控芯片的廠商并不多,主要有高通、聯發科技、瑞芯微、全志科技等幾家。高通的驍龍XR系列芯片在VR設備市場占據了90%以上的份額,呈現出了顯著的領先優勢。該系列芯片在計算、渲染、交互、生態等方面相比其他廠商的主控SoC都更有優勢。
目前很多2000~4000元級別的消費級VR一體機采用的都是驍龍XR2芯片;其實驍龍XR2平臺是高通在2019年底發布的一款支持5G的擴展現實(XR)平臺,結合了高通在5G、AI和XR領域的技術。
XR2是跟驍龍865同一時間發布的,雖然沒有公開其具體參數,但我們可以看看驍龍865的參數做一個對比,驍龍865采用的是8核心,其中有4個A77架構大核和4個A55架構小核,而A77架構的四個核心中還有一個超級大核,主頻達到了2.84GHZ,并給每個大核都有自己的二級緩存。GPU方面,驍龍865采用了Adreno 650。
據網友通過對Oculus Quest 2硬件參數分析,猜測XR2的參數應該跟驍龍865是一樣的。至少GPU跟驍龍865一樣都是Adreno 650。
跟據高通官方的介紹,在視覺體驗方面,XR 2平臺的 GPU可以以1.5倍像素填充率和3倍紋理速率,實現高效高品質的圖形渲染。支持眼球追蹤的視覺聚焦渲染,支持更流暢刷新率的增強可變速率著色,可以在渲染重負載工作的同時保持低功耗。XR2的顯示單元可以支持高達90fps的3K×3K 單眼分辨率,在流傳輸和本地播放中支持60fps的8K 360度視頻。
在交互體驗方面,XR 2 平臺引入了七路并行攝像頭支持和定制化的計算機視覺處理器,可以高度精確的實時追蹤用戶的頭部、嘴唇和眼球,支持 26 點手部骨骼追蹤。計算機視覺技術提供高效場景理解和 3D 重建。
音頻方面,驍龍XR2平臺在豐富的3D空間音效中提供全新水平的音頻層,以及非常清晰的語音交互,集成定制的始終開啟的、低功耗的Hexagon DSP,支持語音激活、情境偵測等硬件加速特性。
在算力方面,驍龍XR2的AI算力達到了15TOPS,可支持更復雜的交互處理。
生態方面,高通可以通過其豐富的配套軟硬件,及整體參考設計,幫助客戶縮短研發周期,降低研發難度,加快產品商用化。
國內企業方面,瑞芯微在2016年推出的旗艦芯片RK3399,算力為2.4TOPS,視頻播放性能為4K@60FPS,下游VR設備客戶包括嗨鏡、Niribu等國產廠商。2021年12月,瑞芯微新推出的旗艦芯片RK3588也是可以支持VR應用的,該處理器采用三星8nm工藝設計,搭載四核A76+四核A55的八核CPU和Arm高性能GPU,內置6TOPS算力的NPU。
據其官方介紹,RK3588具備強大的視覺處理能力,可支持結構光、TOF等多種快速人臉解鎖方案;支持豐富的顯示接口,高達8K顯示處理能力;擴展性好,支持PCIE3.0、SATA3.0、雙TypeC/USB3.1等高速接口,可做AI算力、圖像數據處理等擴展。可應用于ARMPC、高端平板電腦、邊緣計算服務器、虛擬現實、NVR、8K電視等方向。
全志科技在2016年開始了VR布局,并在同年發布了入門級的H8VR芯片。隨后,2017年推出了VR9芯片,該處理器內置四核Cortex A53 1.8GHz內核,單個內核擁有32KB L1指令緩存和32KB L1數據緩存,共享512KB L2緩存,并搭載Mali T760 GPU核心,支持OpenGL ES 3.2和Open CL 1.1;它支持多種閃存類型,圖像方面最高支持HEVC 6K @ 30fps ,HEVC/VP9 4K @ 60fps硬件解碼輸出。其他還包括雙屏驅動單元,Portal 1.0 VR加速模塊和SmartColor 3.0智能顯示引擎。
全志科技發布了這兩款VR芯片后,就沒見其后續動作了,不知道后面是否還會推出相關產品。
未來AR/VR主SoC芯片很可能會像手機一樣,頭部廠商,比如蘋果、三星、華為等有主芯片設計能力的廠商自己設計相關芯片,其他廠商會采用第三方的芯片。
連接器芯片,有線仍占主流
目前AR/VR設備的連接方案中,主要有有線連接(USB)和無線連接(藍牙、WiFi等)兩種方式。但其實,這兩種方式都有其痛點需要解決,比如有線模式下,USB數據線的重量、纏繞、信號衰減等會影響AR/VR的使用體驗,而且線纜會使得消費者的行動受限,影響活動范圍和沉浸感;無線模式下,則由于網絡帶寬限制,讓VR存在畫面延遲、卡頓等現象,再加上手柄與VR終端間同樣也存在時延問題,體驗感不是太好。
好在技術在不斷進步,目前有線連接中的USB3.2已經能夠基本滿足網絡傳輸要求;無線網絡的WiFi6,距離VR理想使用狀態下的網絡傳輸要求也越來越近。
整體來看,有線連接可以提供更為穩定的網絡環境,多應用于PC VR;無線連接則更多用在VR一體機、VR盒子等設備。由于無線連接可提供更高的移動自由度,為用戶提供了更好的沉浸感,預計未來無線連接會逐步取代有線連接方式。
目前主流設備已經在無線連接上支持WiFi5及藍牙5.0,少數產品支持WiFi 6/6E,以及藍牙5.2。自去年以來,新發布的產品開始陸續搭載了WiFi 6/6E、藍牙5.2+BLE等無線模組。此外,UWB技術在AR/VR上也有了一些應用。
在供應商方面,USB集線器控制器供應商主要有英飛凌、Silicon Labs、Microchip和瑞薩電子等廠商;WiFi與藍牙芯片供應商有Nordic、博通、瑞昱、晶晨、恒玄、樂鑫、博通集成等。
存儲方案,容量越來越大
AR/VR設備內部的存儲包括了閃存、內存、NOR Flash、EEPROM等,占了整機BOM比例的15%左右。跟手機一樣,AR/VR設備的容量也會越來越大,特別是一體機的單機存儲容量。在供應商方面,主要有三星、海力士、美光、華邦、安森美、ST、兆易創新、普冉等
其中內存和閃存方面主要是三星、海力士、美光等廠商為主;EEPROM方面,主要以安森美和ST等廠商為主;NOR Flash方面除了華邦和旺宏電子,國內的兆易創新和普冉的份額也不低。
結語
除了上面提到的主要幾個類別,其實還有CIS、MCU、電源管理、傳感器等芯片。其中,CIS供應商中主要以索尼和三星為主,國內的韋爾股份、格科微和思特威等也可以提供相關產品;MCU方面,ST是供應主力,國內的很多MCU廠商的產品比如兆易創新、靈動微、國民技術、中微半導體等產商的產品其實都能滿足需求;電源管理芯片方面,主要的供應商有TI、ADI、安森美、理光等;傳感器方面,包括紅外發射器和接收器、陀螺儀、加速度計、磁強計、麥克風等,供應商有威世、博世、歌爾股份、瑞聲科技、恒玄等。
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