AR眼鏡技術(shù)進(jìn)一步成熟，未來AR芯片市場競爭格局如何？
在VR設(shè)備喧鬧了8年時(shí)間之后，AR眼鏡在今年正式走進(jìn)消費(fèi)者市場，并收到用戶的正向反饋，獨(dú)立于VR設(shè)備走出一條自發(fā)性良性增長之路。
就連已經(jīng)三年未更新XR專用芯片線的高通，也在10月11日推出了XR2+Gen1。就在11月17日，其又發(fā)布了專門用于AR眼鏡的AR2芯片，實(shí)際上兩款芯片的核心設(shè)計(jì)一致，更像是在設(shè)計(jì)AR專用芯片的同時(shí)，“順便”兼容了VR一體機(jī)設(shè)備。
AR眼鏡技術(shù)進(jìn)一步成熟
隨著移動(dòng)計(jì)算市場趨于飽和，越來越多的高科技公司正在投入研發(fā)下一代有機(jī)會(huì)能取代手機(jī)的計(jì)算平臺(tái)。為了能取代手機(jī)，這樣的計(jì)算平臺(tái)需要首先能全天候使用，從而實(shí)現(xiàn)和手機(jī)一樣甚至更多的日均使用時(shí)間；另一方面，這樣的計(jì)算平臺(tái)需要能提供比手機(jī)更強(qiáng)的沉浸感，同時(shí)也要避免手機(jī)需要從口袋里取出后才能使用的麻煩，從而能為用戶提供更加實(shí)時(shí)的信息輸入和反饋。從這樣的角度來看，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR）眼鏡確實(shí)是一個(gè)非常有希望的計(jì)算平臺(tái)，也因此全球各地的科技巨頭（包括谷歌，Meta，華為，小米等）都在大力投入研發(fā)。
AR眼鏡的主要特點(diǎn)是使用眼鏡的方式，提供了一個(gè)能全天候隨時(shí)隨地可以和用戶交互的設(shè)備，并且該設(shè)備可以為用戶提供重要的價(jià)值。我們認(rèn)為，AR眼鏡又可以劃分為兩代產(chǎn)品。首先我們可以來看一下AR眼鏡的標(biāo)桿，即第二代AR眼鏡是什么樣的。第二代AR眼鏡最關(guān)鍵的一個(gè)特點(diǎn)是可以把虛擬物體疊加在現(xiàn)實(shí)世界中，當(dāng)用戶戴著眼鏡的時(shí)候，這樣的虛擬物體看上去和真實(shí)物體沒有任何區(qū)別。例如用戶可以放置一個(gè)虛擬的地球儀在自己的桌子上，而當(dāng)用戶慢慢離開桌子的時(shí)候，用戶會(huì)看到虛擬的地球儀還會(huì)停留在桌子上，而且會(huì)以真實(shí)的方式看上去越來越小，而當(dāng)用戶轉(zhuǎn)身時(shí)該虛擬地球儀會(huì)消失，只有當(dāng)用戶轉(zhuǎn)回到原來的角度時(shí)地球儀才會(huì)再次出現(xiàn)等等——這樣的技術(shù)稱之為環(huán)境鎖定渲染（world locked rendering，WLR）。為了實(shí)現(xiàn)這樣的WLR能力，第二代AR眼鏡需要芯片能提供很強(qiáng)的渲染能力，以及用戶實(shí)時(shí)位置追蹤能力，從而能真正地將虛擬的物體和真實(shí)世界混合到一起。
目前，微軟的Hololens就是一個(gè)典型的第二代AR眼鏡，但是由于技術(shù)的成熟度，第二代AR眼鏡往往需要較大的尺寸和很高的成本，目前離真正普及成為大眾化的計(jì)算平臺(tái)還有很長的一段路要走。在第二代AR眼鏡真正能大規(guī)模鋪開之前，技術(shù)上較為簡單的第一代AR眼鏡產(chǎn)品則可以較為簡單地實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)并且大規(guī)模鋪開，從而起到承上啟下的作用。第二代AR眼鏡的WLR雖然可謂是革命性的技術(shù)，但是在技術(shù)尚未完全成熟的WLR之外，AR眼鏡還能給用戶提供其他的重要價(jià)值。第一代AR眼鏡也可以稱之為“智能眼鏡”，其主要的的特點(diǎn)是不包含技術(shù)上較為昂貴的WLR技術(shù)，但是能提供一系列其他的重要用途，包括實(shí)時(shí)顯示重要信息、快速拍攝、直接通話等等。目前，Meta、華為等公司都已經(jīng)推出了第一代AR眼鏡，我們預(yù)期在未來的五年內(nèi)，第一代AR眼鏡會(huì)進(jìn)一步鋪開市場，而第二代AR眼鏡則會(huì)在技術(shù)上進(jìn)一步成熟，最終在未來五到十年的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，第二代AR眼鏡在技術(shù)成熟成本降低后，會(huì)慢慢取代第一代AR眼鏡成為主流產(chǎn)品，成為與手機(jī)互補(bǔ)的電子產(chǎn)品，甚至逐漸取代手機(jī)成為用戶首選的計(jì)算平臺(tái)。
VR和AR需求分化，需要不同的專用芯片
“我們看到了頭戴式AR這一品類的巨大潛力。”Deb Marich表示，僅去年，AR用戶數(shù)量就增加了一倍多。
Deb Marich進(jìn)一步說道，隨著VR和AR終端的需求分化，需要借助專用解決方案，應(yīng)對兩種不同的需求。例如，VR和MR終端需要配備更高分辨率的顯示屏、更多攝像頭和傳感器。但AR眼鏡需要更薄、更輕，以適應(yīng)全天舒適佩戴。但縱觀市面產(chǎn)品，還沒有產(chǎn)品做到極致。
所以這就是驍龍AR2平臺(tái)誕生的初衷——讓每個(gè)人都擁有頂級的空間計(jì)算眼鏡?！拔覀兿嘈畔M(fèi)者能夠在不久的將來，體驗(yàn)融入AR和MR元素的智能眼鏡，在輕薄舒適的外觀設(shè)計(jì)中，獲得沉浸式體驗(yàn)?！盌eb Marich暢想道。
作為驍龍XR產(chǎn)品組合的擴(kuò)展之作，即便是驍龍AR2專為AR眼鏡而生，但要想打造理想的AR處理器，顯然不是一件易事。
且不說頭戴式AR開發(fā)非常復(fù)雜，要實(shí)現(xiàn)功耗、散熱、感知技術(shù)和性能等關(guān)鍵變量之間的精妙平衡，而這些還只是變量的一小部分；另外，高通還必須在一副用戶愿意戴的、輕薄的、時(shí)尚的眼鏡中做到這一切。這些關(guān)鍵難點(diǎn)，被高通稱之為“高通級別的挑戰(zhàn)”。
AR2平臺(tái)可望加速AR眼鏡成熟
如前所述，目前來看第一代AR眼鏡正在加速擴(kuò)展市場，而第二代AR眼鏡則仍然在技術(shù)上下工夫。對于AR眼鏡來說，芯片扮演了一個(gè)極其重要的角色，而且AR眼鏡的芯片設(shè)計(jì)充滿了挑戰(zhàn)。AR眼鏡的芯片最關(guān)鍵的指標(biāo)主要包括功耗，計(jì)算能力，尺寸等。
首先，AR眼鏡的芯片需要滿足低功耗，高能效比。AR眼鏡由于設(shè)計(jì)尺寸的原因，首先無法容納大容量的電池，而另一方面AR眼鏡的用戶體驗(yàn)希望是能夠全天候使用，這樣一來就給AR眼鏡的芯片的能效比提出了一個(gè)很高的要求，即能夠在使用盡可能少的能量（以確保電池能支撐一整天）的同時(shí)又能夠完成復(fù)雜的計(jì)算。在能效比之外，還需要注意的是同樣由于AR眼鏡的尺寸因素，其散熱能力很有限，因此芯片必須在功耗上也做相應(yīng)優(yōu)化，確保不會(huì)造成眼鏡過熱。
在功耗和能效比之外，AR眼鏡的芯片的處理能力又不能太差，或者說AR眼鏡需要處理的信號事實(shí)上并不比手機(jī)簡單，其系統(tǒng)也相對復(fù)雜。第二代AR眼鏡需要的WLR自然非常復(fù)雜，但是即使不考慮WLR，第一代AR眼鏡仍然需要復(fù)雜的處理能力以滿足用戶的需求，這些能力從最基本的運(yùn)行操作系統(tǒng)（常見的如基于安卓系統(tǒng)修改的AR眼鏡操作系統(tǒng)），高性能拍攝，語音識別，屏幕顯示，運(yùn)行AI模型以識別用戶視野里面的物體，到更復(fù)雜一些的手部追蹤，眼動(dòng)追蹤等等，這些都需要芯片擁有相對應(yīng)的能力，并且能夠以高效的方法實(shí)現(xiàn)這些能力。
最后，由于AR眼鏡的尺寸需求，對應(yīng)芯片的尺寸也不能太大，這也限制了晶體管的數(shù)量，以及使用的工藝節(jié)點(diǎn)（需要使用特征尺寸更小的工藝以確保芯片尺寸不會(huì)過大，同時(shí)特征尺寸較小的工藝通常也能帶來較好的能效比）。
就在上周，高通發(fā)布了最新的AR2 Gen1系列AR芯片組，我們認(rèn)為這個(gè)產(chǎn)品可望會(huì)成為未來幾年內(nèi)大部分AR眼鏡的首選芯片（或者說市面上有的其他選擇也并不多），同時(shí)該芯片組的高性能也將會(huì)推動(dòng)AR眼鏡的性能進(jìn)一步提升。對于這款芯片組來說，首先最有趣的一點(diǎn)是它包含了三塊芯片，包括一款主芯片（AR Processor），一款輔芯片（AR CoProcessor）以及一款無線連接芯片。我們認(rèn)為，高通并沒有發(fā)布一塊SoC而是發(fā)布了三塊芯片的一個(gè)主要原因在于AR眼鏡對于尺寸以及功耗的限制，如果把太多功能集成在一款SoC里面的話首先芯片尺寸可能太大，其次如果多個(gè)模塊同時(shí)工作的話功耗也會(huì)太大，因此不如拆分成三塊芯片，這樣才能更好地滿足功耗和尺寸的限制。
在這三款芯片中，AR Processor負(fù)責(zé)AR眼鏡的最關(guān)鍵工作，包括運(yùn)行SoC，以及絕大部分的功能模塊，包括運(yùn)行操作系統(tǒng)的CPU，負(fù)責(zé)拍攝的ISP，負(fù)責(zé)屏幕顯示的Adreno GPU模塊，用于加速AI模型運(yùn)行的Hexagon Processor等等。如前面所分析的，為了滿足功耗和尺寸的需求，使用了4nm特征尺寸的工藝。AR CoProcessor則主要負(fù)責(zé)眼動(dòng)追蹤和相關(guān)的顯示優(yōu)化（forveated rendering），而最后無線互聯(lián)芯片負(fù)責(zé)和手機(jī)之間的高速互聯(lián)，支持WiFi7。
總體來看，高通的AR2 Gen1實(shí)現(xiàn)了相當(dāng)好的性能，其AI相關(guān)的性能是上一代使用在VR里面的產(chǎn)品（XR2）的2.5倍，同時(shí)功耗則是其一半。由于高通在無線領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位，高通同時(shí)強(qiáng)調(diào)了使用無線互聯(lián)芯片和手機(jī)協(xié)同工作的重要性。在高通的愿景中，AR眼鏡芯片最關(guān)鍵的是能做一些即時(shí)的處理（包括一些基本AI模型的運(yùn)行），而一些更復(fù)雜的操作，例如WLR或者更大的模型，則可以通過使用無線互聯(lián)的方法把數(shù)據(jù)傳送到手機(jī)端去運(yùn)行。
我們認(rèn)為，在第一代AR眼鏡中，高通的AR Processor芯片是最有希望會(huì)大規(guī)模被采用的，因?yàn)樗_實(shí)包含了AR眼鏡需要的絕大部分功能模塊，而主要針對眼動(dòng)追蹤的AR CoProcessor未必會(huì)一開始就得到大規(guī)模應(yīng)用因?yàn)樵诘谝淮鶤R眼鏡中使用眼動(dòng)追蹤并非標(biāo)配。最后，第一代AR眼鏡是否需要和手機(jī)保持長時(shí)間高速率無線互聯(lián)也并無定論（目前看來許多操作可以直接在眼鏡上完成，只有少數(shù)一些操作例如需要連接到互聯(lián)網(wǎng)上的信息獲取需要連接到手機(jī)），因此AR眼鏡系統(tǒng)商會(huì)使用高通AR2 Gen1中的無線方案，還是會(huì)使用高通甚至其他廠商的上一代無線互聯(lián)解決方案以降低成本還需要等待時(shí)間的檢驗(yàn)。
未來AR芯片市場競爭格局如何
隨著第一代AR眼鏡市場的進(jìn)一步鋪開，我們認(rèn)為高通的AR2 Gen1目前處于相關(guān)解決方案的領(lǐng)跑位置，因?yàn)楦咄ㄔ敢庠贏R眼鏡市場容量尚未充分開發(fā)的時(shí)候就做投入。但是，隨著AR眼鏡市場容量的逐年上升，我們預(yù)計(jì)聯(lián)發(fā)科等其他的芯片公司也會(huì)加入競爭。從技術(shù)上來看，除了需要高能效比低功耗設(shè)計(jì)之外，高通在AR2 Gen1中的絕大部分設(shè)計(jì)聯(lián)發(fā)科等競爭對手也能做到，因此如果市場夠大時(shí)競爭公司也加入市場也是完全可以預(yù)期的。
在第一代AR眼鏡之外，第二代AR眼鏡目前來看對于高通來說則是另一個(gè)市場。第二代AR眼鏡對于高通這樣的第三方廠商來說，主要的挑戰(zhàn)在于系統(tǒng)廠商（例如蘋果等）會(huì)更傾向于使用自研的芯片解決方案，這一方面是因?yàn)榈诙鶤R需要更加極致的性能而且市場更小，通常第三方方案難以為如此小的市場做非常細(xì)致的設(shè)計(jì)；另一方面是因?yàn)槭褂米匝行酒梢约訌?qiáng)競爭壁壘，從而確保自己的產(chǎn)品擁有獨(dú)特的技術(shù)性能而并不是其他競爭對手通過買相同的第三方芯片組也能實(shí)現(xiàn)。
