聯(lián)發(fā)科之前在自己的技術(shù)峰會(huì)上，展示了自己的第一款VR芯片，并且抱上了索尼的大腿。索尼即將上市的PS VR2頭顯就采用了這顆芯片，從之前索尼介紹的PS VR2功能和效果來看，這顆芯片無疑是非常強(qiáng)大的。而作為聯(lián)發(fā)科目前最大的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手高通，在16日的驍龍技術(shù)峰會(huì)上，除了推出了新一代的驍龍8 Gen2芯片之外，還發(fā)布了自家最新針對(duì)AR應(yīng)用的芯片——驍龍AR2 Gen1。

盡管和聯(lián)發(fā)科的VR芯片領(lǐng)域有一些不同，高通的這個(gè)芯片主要是處理增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)景應(yīng)用，而不是針對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)，但很顯然兩者的發(fā)展軌跡有很相似的地方。當(dāng)然聯(lián)發(fā)科的VR芯片未來更多會(huì)用在娛樂場(chǎng)景，比如說游戲和視頻；而高通的AR芯片則用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，理論上會(huì)有更多比有趣的場(chǎng)景，畢竟是和真實(shí)環(huán)境結(jié)合起來。

高通的AR芯片也采用的是臺(tái)積電的4nm制造，和之前高通用于AR/VR的芯片相比，性能提升多少還不清楚，但是芯片的面積減少了40%，耗電量也減少了50%。當(dāng)然目前使用這顆芯片的廠商還比較少，對(duì)這顆芯片的了解也不多，倒是制造《寶可夢(mèng)GO》的廠商N(yùn)iantic展示了一款搭載這款芯片的原型AR眼鏡。

從這個(gè)眼鏡的原型設(shè)計(jì)來看，高通是希望將這個(gè)芯片用于智能穿戴設(shè)備中，做到盡量日常化和簡(jiǎn)單化，而不像VR芯片用于頭顯那樣與眾不同。不過這個(gè)原型機(jī)看起來似乎還是無法用在生活日常，不過效果似乎還不錯(cuò)。這款A(yù)R眼鏡能夠?qū)崿F(xiàn)引導(dǎo)式導(dǎo)航，也能夠在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景上覆蓋更多信息，當(dāng)然也能玩AR游戲。不過從續(xù)航來看，這個(gè)眼鏡似乎很一般，最高也才兩個(gè)小時(shí)，看起來整個(gè)設(shè)備的耗電比想象的要高一些，整體眼鏡的重量倒是低于250g，不需要和其他設(shè)備連接，直接單獨(dú)運(yùn)行。

不過按照高通的想法，這個(gè)芯片以后應(yīng)該是用在更輕薄的設(shè)備上，比如我們?nèi)粘Ｅ宕鞯难坨R那種形狀。現(xiàn)在性能似乎應(yīng)該不是太大的問題，但是外形、功能以及應(yīng)用上，到底能給用戶帶來什么樣的意義，現(xiàn)在還很難說。而且AR生態(tài)現(xiàn)在各大廠商都在探索之中，還沒有誰做得特別成熟，或者說沒有廠商能給用戶帶來很好的體驗(yàn)，所以高通這顆芯片會(huì)不會(huì)有很大的市場(chǎng)，現(xiàn)在還不好說！

元宇宙背后的芯片機(jī)會(huì)

從去年下半年開始，元宇宙的概念可謂是科技行業(yè)的一個(gè)最大熱點(diǎn)，各大科技公司均紛紛宣布大力布局元宇宙。目前，普遍認(rèn)為AR/VR將會(huì)成為元宇宙的重要入口，因此也成為了各大公司大力投資的領(lǐng)域。AR/VR硬件領(lǐng)域，F(xiàn)acebook的Quest系列已經(jīng)成為全球最受歡迎的VR設(shè)備，而中國的巨頭如字節(jié)跳動(dòng)和騰訊在最近也有大的投資，其中字節(jié)跳動(dòng)收購了中國公司中市場(chǎng)占有率最高的VR設(shè)備廠商Pico，而騰訊也在最近收購了黑鯊，將專注于VR硬件設(shè)備。AR硬件領(lǐng)域，去年下半年雷朋和Facebook攜手推出了第一款面向大眾的智能眼鏡Ray-ban Stories，中國的華為等公司也紛紛推出概念原型機(jī)，而隨著蘋果的高端AR/VR設(shè)備預(yù)計(jì)在2022或2023年發(fā)布，預(yù)計(jì)未來AR硬件也將走上快速成長(zhǎng)的道路。

ARVR硬件的性能對(duì)于能夠支撐的用戶體驗(yàn)極為關(guān)鍵，而其中的芯片也就成為賦能其硬件性能的核心部件。目前，在ARVR市場(chǎng)上，最主要的供貨商毫無疑問是高通，其Snapdragon XR系列成為了目前幾乎所有VR設(shè)備的選擇，而在去年年底的高通投資日上，高通CEO Cristiano Amon也著重強(qiáng)調(diào)了ARVR（XR）市場(chǎng)將成為高通未來最關(guān)鍵的發(fā)力方向之一，并且預(yù)計(jì)目前相關(guān)芯片在2021年已經(jīng)出貨達(dá)到千萬數(shù)量級(jí)。而在今年早些時(shí)候，高通也和微軟在CES 2022上正式發(fā)布了在AR領(lǐng)域的合作計(jì)劃，其中微軟和高通將共同開發(fā)定制化的Snapdragon芯片用于AR眼鏡中，其中將進(jìn)一步包括對(duì)于微軟Mesh平臺(tái)和高通Snapdragon spaces這兩大AR開發(fā)平臺(tái)的支持。

從去年到今年的動(dòng)態(tài)來看，ARVR芯片市場(chǎng)正處于高速增長(zhǎng)的階段，而目前高通在這個(gè)市場(chǎng)上幾乎處于壟斷地位。但是，隨著該市場(chǎng)規(guī)模的進(jìn)一步增長(zhǎng)，一定會(huì)有更多的芯片廠商進(jìn)入該市場(chǎng)。

ARVR芯片的技術(shù)門檻

ARVR芯片的技術(shù)門檻決定了有多少芯片公司能進(jìn)入該市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。我們不妨從VR芯片技術(shù)開始分析。

首先，從架構(gòu)上來說，VR芯片的架構(gòu)基本和其他智能設(shè)備的SoC類似，由一個(gè)處理器（AP）來運(yùn)行操作系統(tǒng)并且掌控整體硬件的操作。因此，VR芯片首先需要擁有一個(gè)較強(qiáng)的處理器，但是這一點(diǎn)目前來說并非高不可攀——ARM的高性能處理器IP的使用和集成已經(jīng)成為大多數(shù)SoC廠商的標(biāo)準(zhǔn)操作，因此我們認(rèn)為VR芯片中的處理器并非是一個(gè)難以跨越的門檻。

在VR SoC的眾多IP中，最重要的決定用戶體驗(yàn)的IP就是負(fù)責(zé)渲染和顯示的GPU。目前，VR設(shè)備的主要應(yīng)用還是游戲，而幾乎所有的VR游戲都是3D圖像（因?yàn)?D圖像能給用戶提供最好的沉浸感體驗(yàn)），因此GPU的性能就決定了這些3D游戲的多邊形數(shù)量和渲染效果。目前的VR游戲的3D圖像質(zhì)量大約相當(dāng)于10年前的PC和主機(jī)游戲，因此隨著VR游戲市場(chǎng)的擴(kuò)大和生態(tài)的形成，游戲圖像質(zhì)量將會(huì)成為主機(jī)之間競(jìng)爭(zhēng)的核心指標(biāo)，而這也將推動(dòng)對(duì)于VR芯片中GPU渲染能力的需求。與桌面級(jí)GPU不同的是，VR芯片中的GPU必須考慮能效比，因?yàn)槟壳爸髁鞯腣R設(shè)備都是依靠電池來供電，因此能效比將決定VR設(shè)備的續(xù)航時(shí)間，同時(shí)也需要保證VR設(shè)備散熱沒有問題。

除了游戲圖像質(zhì)量之外，VR設(shè)備中用戶體驗(yàn)的一大需求就是分辨率。目前VR設(shè)備中一個(gè)重要的被用戶體驗(yàn)問題就是屏幕分辨率不夠所產(chǎn)生的“紗窗效應(yīng)”（即用戶看到的圖像好像隔了一層紗窗），因此VR設(shè)備對(duì)于4K甚至更高分辨率的需求更甚于手機(jī)。因此，我們預(yù)計(jì)在未來幾年中VR設(shè)備的屏幕分辨率也將是各大廠商競(jìng)相追逐的目標(biāo)，這也需要VR芯片的GPU能有足夠的性能來支持高分辨率的屏幕。

在GPU之外，VR芯片中另一個(gè)最重要的IP當(dāng)屬人工智能加速器。與傳統(tǒng)手機(jī)中不同，VR設(shè)備中的眾多交互都需要人工智能的介入。舉例來說，VR設(shè)備一個(gè)重要的需求就是設(shè)備和用戶的定位和追蹤，并且把這個(gè)信息融合到游戲的虛擬環(huán)境中，這就需要使用人工智能中的SLAM技術(shù)才能高質(zhì)量地實(shí)現(xiàn)。另外，目前VR設(shè)備中，交互越來越多地使用手部追蹤和眼部追蹤等先進(jìn)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)自然的交互，而這些追蹤都需要使用人工智能模型，而且隨著追蹤精度的增加，模型需要的算力也在上升。最后，人工智能也是一個(gè)解決GPU渲染能力瓶頸的重要技術(shù)。屏幕分辨率上升和用戶對(duì)于圖像質(zhì)量的追求給GPU很大的壓力，但是事實(shí)上用戶在同一時(shí)間并不會(huì)注意到屏幕上所有的像素點(diǎn)，而只會(huì)關(guān)注他們眼睛聚焦地方附近的像素點(diǎn)。因此，一個(gè)技術(shù)解決方案就是選擇性渲染（foveated rendering），即使用眼部追蹤技術(shù)結(jié)合人工智能模型來判斷用戶眼睛聚焦的位置并且在相應(yīng)的地方做高質(zhì)量渲染，而在用戶關(guān)注不到的地方則可以降低渲染質(zhì)量，從而減輕GPU的壓力。目前，該技術(shù)已經(jīng)使用在了Sony的PSVR2中，未來可望會(huì)用到更多的VR設(shè)備中。

從上面這些分析中，我們可以看到VR設(shè)備中的人工智能甚至比起在手機(jī)中更重要，因?yàn)檫@些人工智能模型首先是賦能用戶體驗(yàn)重要特性的關(guān)鍵，同時(shí)也必須實(shí)時(shí)運(yùn)行在VR設(shè)備中，而難以依靠云技術(shù)。這些人工智能模型的復(fù)雜度決定了VR芯片上必須有一個(gè)足夠強(qiáng)力的人工智能加速器，同時(shí)擁有強(qiáng)算力和很好的能效比，才能支持這些應(yīng)用。

除了GPU和人工智能之外，無線連接也是VR芯片中較為重要的部分。對(duì)于一些高質(zhì)量游戲，目前的主流做法是讓游戲運(yùn)行在桌面計(jì)算機(jī)上，同時(shí)把圖像通過串流（stream）的方式傳送給VR設(shè)備，而這也就需要穩(wěn)定和高速的WiFi連接。

今天來看VR芯片的需求和門檻已經(jīng)較為明確，而相對(duì)而言AR芯片還處于較早期。與VR相比，AR眼睛無需連續(xù)運(yùn)行大量的圖像渲染，但是需要能實(shí)現(xiàn)全天候佩戴，而且對(duì)于重量有非常嚴(yán)格的需求（例如重量與一般的墨鏡相當(dāng)），這就進(jìn)一步限制了眼睛上的電池容量，因此對(duì)于芯片來說會(huì)需要更進(jìn)一步做低功耗優(yōu)化。無論從Magic Leap還是微軟的Hololens來看，AR圖像渲染也是AR眼鏡中一個(gè)極其重要的用戶體驗(yàn)，因此對(duì)AR芯片的GPU將是一個(gè)挑戰(zhàn)，即如何平衡渲染能力和功耗。人工智能也是類似，AR眼鏡也需要對(duì)用戶做SLAM，并且也需要支持手部追蹤這樣的交互，因此我們認(rèn)為AR芯片可以認(rèn)為是更低功耗版的VR芯片。

AR芯片的未來是定制

針對(duì)目前市場(chǎng)上大多數(shù)AR設(shè)備依然采用通用芯片的情況，芯原股份業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)高級(jí)副總裁汪洋指出：“AR是近年來才開始發(fā)展的一種新型產(chǎn)品，市面上現(xiàn)有的很多通用計(jì)算芯片，一般主要針對(duì)如手機(jī)、平板電腦、PC等應(yīng)用而深度優(yōu)化和綁定。在被應(yīng)用到AR設(shè)備中時(shí)，常常會(huì)出現(xiàn)部分功能冗余、部分特定功能無法滿足，以及顯示性能或是功耗不理想等問題，這極大限制了AR設(shè)備端的發(fā)揮。這些設(shè)備的使用體驗(yàn)欠佳，不利于市場(chǎng)的打開，也阻礙了AR技術(shù)和設(shè)備的進(jìn)一步迭代。”

而面向AR設(shè)備開發(fā)定制化芯片或?qū)锳R的發(fā)展提供有利契機(jī)。安謀科技智能物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)群聯(lián)合負(fù)責(zé)人商德明表示，AR產(chǎn)品具有全新的應(yīng)用場(chǎng)景，既要滿足日常佩戴對(duì)重量的要求，又要打造極致的交互體驗(yàn)。這就使得定制化芯片在實(shí)際應(yīng)用中顯得更加重要。

Rokid創(chuàng)始人暨CEO祝銘明則指出，AR眼鏡的進(jìn)化，依賴于核心部件和生態(tài)系統(tǒng)的支撐，其中核心部件包括光學(xué)與芯片等。區(qū)別于電腦、手機(jī)芯片，AR芯片對(duì)算力和低功耗有著更高要求，涉及高昂的開發(fā)成本和技術(shù)門檻。“自研芯片+自主OS”的緊耦合是AR芯片未來的演進(jìn)方向。芯片不能孤立進(jìn)化，軟硬一體的高度協(xié)同才能夠使計(jì)算性能最大化。

事實(shí)上，越來越多國際終端設(shè)備大廠開始選擇自主定制AR芯片。在2022國際消費(fèi)電子展（CES）上，高通表示，正在與微軟合作開發(fā)用于AR眼鏡的定制芯片。高通首席執(zhí)行官Cristiano Amon在發(fā)言中表示：“我們宣布，我們正在為下一代、高能效、超輕AR眼鏡開發(fā)一款定制的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)驍龍芯片，用于微軟生態(tài)系統(tǒng)。”

此外，蘋果、亞馬遜、Meta等國際科技巨頭均有啟動(dòng)自身造芯的計(jì)劃。小米、OPPO等國內(nèi)終端廠商也開始設(shè)計(jì)自己的芯片。這些自研芯片項(xiàng)目未來不排除面向AR產(chǎn)品進(jìn)行相應(yīng)的開發(fā)。

所謂定制化芯片業(yè)務(wù)又稱為ASIC（特殊應(yīng)用集成電路），是指一類應(yīng)特定客戶要求和特定電子系統(tǒng)的需要而設(shè)計(jì)、制造的集成電路。相較于人們熟悉的通用型芯片，如CPU、GPU、基帶、藍(lán)牙、WiFi等，ASIC對(duì)于客戶的應(yīng)用需求具有更強(qiáng)的針對(duì)性。由于是專門定制，所以定制芯片在某一特定領(lǐng)域的性能一般會(huì)強(qiáng)于通用芯片。同時(shí)，這也能幫助AR設(shè)備廠商在產(chǎn)品上體現(xiàn)差異化優(yōu)勢(shì)。