【产业信息速递】这款芯片，或将开启AR新时代！

随着移动计算市场趋于饱和，越来越多的高科技公司正在投入研发下一代有机会能取代手机的计算平台。为了能取代手机，这样的计算平台需要首先能全天候使用，从而实现和手机一样甚至更多的日均使用时间；另一方面，这样的计算平台需要能提供比手机更强的沉浸感，同时也要避免手机需要从口袋里取出后才能使用的麻烦，从而能为用户提供更加实时的信息输入和反馈。从这样的角度来看，增强现实（Augmented Reality，AR）眼镜确实是一个非常有希望的计算平台，也因此全球各地的科技巨头（包括谷歌，Meta，华为，小米等）都在大力投入研发。

AR眼镜的主要特点是使用眼镜的方式，提供了一个能全天候随时随地可以和用户交互的设备，并且该设备可以为用户提供重要的价值。我们认为，AR眼镜又可以划分为两代产品。首先我们可以来看一下AR眼镜的标杆，即第二代AR眼镜是什么样的。第二代AR眼镜最关键的一个特点是可以把虚拟物体叠加在现实世界中，当用户戴着眼镜的时候，这样的虚拟物体看上去和真实物体没有任何区别。例如用户可以放置一个虚拟的地球仪在自己的桌子上，而当用户慢慢离开桌子的时候，用户会看到虚拟的地球仪还会停留在桌子上，而且会以真实的方式看上去越来越小，而当用户转身时该虚拟地球仪会消失，只有当用户转回到原来的角度时地球仪才会再次出现等等——这样的技术称之为环境锁定渲染（world locked rendering，WLR）。为了实现这样的WLR能力，第二代AR眼镜需要芯片能提供很强的渲染能力，以及用户实时位置追踪能力，从而能真正地将虚拟的物体和真实世界混合到一起。

目前，微软的Hololens就是一个典型的第二代AR眼镜，但是由于技术的成熟度，第二代AR眼镜往往需要较大的尺寸和很高的成本，目前离真正普及成为大众化的计算平台还有很长的一段路要走。在第二代AR眼镜真正能大规模铺开之前，技术上较为简单的第一代AR眼镜产品则可以较为简单地实现量产并且大规模铺开，从而起到承上启下的作用。第二代AR眼镜的WLR虽然可谓是革命性的技术，但是在技术尚未完全成熟的WLR之外，AR眼镜还能给用户提供其他的重要价值。第一代AR眼镜也可以称之为“智能眼镜”，其主要的的特点是不包含技术上较为昂贵的WLR技术，但是能提供一系列其他的重要用途，包括实时显示重要信息、快速拍摄、直接通话等等。目前，Meta、华为等公司都已经推出了第一代AR眼镜，我们预期在未来的五年内，第一代AR眼镜会进一步铺开市场，而第二代AR眼镜则会在技术上进一步成熟，最终在未来五到十年的时间节点，第二代AR眼镜在技术成熟成本降低后，会慢慢取代第一代AR眼镜成为主流产品，成为与手机互补的电子产品，甚至逐渐取代手机成为用户首选的计算平台。

高通的AR2平台可望加速AR眼镜成熟

如前所述，目前来看第一代AR眼镜正在加速扩展市场，而第二代AR眼镜则仍然在技术上下工夫。对于AR眼镜来说，芯片扮演了一个极其重要的角色，而且AR眼镜的芯片设计充满了挑战。AR眼镜的芯片最关键的指标主要包括功耗，计算能力，尺寸等。

首先，AR眼镜的芯片需要满足低功耗，高能效比。AR眼镜由于设计尺寸的原因，首先无法容纳大容量的电池，而另一方面AR眼镜的用户体验希望是能够全天候使用，这样一来就给AR眼镜的芯片的能效比提出了一个很高的要求，即能够在使用尽可能少的能量（以确保电池能支撑一整天）的同时又能够完成复杂的计算。在能效比之外，还需要注意的是同样由于AR眼镜的尺寸因素，其散热能力很有限，因此芯片必须在功耗上也做相应优化，确保不会造成眼镜过热。

在功耗和能效比之外，AR眼镜的芯片的处理能力又不能太差，或者说AR眼镜需要处理的信号事实上并不比手机简单，其系统也相对复杂。第二代AR眼镜需要的WLR自然非常复杂，但是即使不考虑WLR，第一代AR眼镜仍然需要复杂的处理能力以满足用户的需求，这些能力从最基本的运行操作系统（常见的如基于安卓系统修改的AR眼镜操作系统），高性能拍摄，语音识别，屏幕显示，运行AI模型以识别用户视野里面的物体，到更复杂一些的手部追踪，眼动追踪等等，这些都需要芯片拥有相对应的能力，并且能够以高效的方法实现这些能力。

最后，由于AR眼镜的尺寸需求，对应芯片的尺寸也不能太大，这也限制了晶体管的数量，以及使用的工艺节点（需要使用特征尺寸更小的工艺以确保芯片尺寸不会过大，同时特征尺寸较小的工艺通常也能带来较好的能效比）。

就在上周，高通发布了最新的AR2 Gen1系列AR芯片组，我们认为这个产品可望会成为未来几年内大部分AR眼镜的首选芯片（或者说市面上有的其他选择也并不多），同时该芯片组的高性能也将会推动AR眼镜的性能进一步提升。对于这款芯片组来说，首先最有趣的一点是它包含了三块芯片，包括一款主芯片（AR Processor），一款辅芯片（AR CoProcessor）以及一款无线连接芯片。我们认为，高通并没有发布一块SoC而是发布了三块芯片的一个主要原因在于AR眼镜对于尺寸以及功耗的限制，如果把太多功能集成在一款SoC里面的话首先芯片尺寸可能太大，其次如果多个模块同时工作的话功耗也会太大，因此不如拆分成三块芯片，这样才能更好地满足功耗和尺寸的限制。

在这三款芯片中，AR Processor负责AR眼镜的最关键工作，包括运行SoC，以及绝大部分的功能模块，包括运行操作系统的CPU，负责拍摄的ISP，负责屏幕显示的Adreno GPU模块，用于加速AI模型运行的Hexagon Processor等等。如前面所分析的，为了满足功耗和尺寸的需求，使用了4nm特征尺寸的工艺。AR CoProcessor则主要负责眼动追踪和相关的显示优化（forveated rendering），而最后无线互联芯片负责和手机之间的高速互联，支持WiFi7。

总体来看，高通的AR2 Gen1实现了相当好的性能，其AI相关的性能是上一代使用在VR里面的产品（XR2）的2.5倍，同时功耗则是其一半。由于高通在无线领域的领导地位，高通同时强调了使用无线互联芯片和手机协同工作的重要性。在高通的愿景中，AR眼镜芯片最关键的是能做一些即时的处理（包括一些基本AI模型的运行），而一些更复杂的操作，例如WLR或者更大的模型，则可以通过使用无线互联的方法把数据传送到手机端去运行。我们认为，在第一代AR眼镜中，高通的AR Processor芯片是最有希望会大规模被采用的，因为它确实包含了AR眼镜需要的绝大部分功能模块，而主要针对眼动追踪的AR CoProcessor未必会一开始就得到大规模应用因为在第一代AR眼镜中使用眼动追踪并非标配。最后，第一代AR眼镜是否需要和手机保持长时间高速率无线互联也并无定论（目前看来许多操作可以直接在眼镜上完成，只有少数一些操作例如需要连接到互联网上的信息获取需要连接到手机），因此AR眼镜系统商会使用高通AR2 Gen1中的无线方案，还是会使用高通甚至其他厂商的上一代无线互联解决方案以降低成本还需要等待时间的检验。

未来AR芯片市场竞争格局如何

随着第一代AR眼镜市场的进一步铺开，我们认为高通的AR2 Gen1目前处于相关解决方案的领跑位置，因为高通愿意在AR眼镜市场容量尚未充分开发的时候就做投入。但是，随着AR眼镜市场容量的逐年上升，我们预计联发科等其他的芯片公司也会加入竞争。从技术上来看，除了需要高能效比低功耗设计之外，高通在AR2 Gen1中的绝大部分设计联发科等竞争对手也能做到，因此如果市场够大时竞争公司也加入市场也是完全可以预期的。

在第一代AR眼镜之外，第二代AR眼镜目前来看对于高通来说则是另一个市场。第二代AR眼镜对于高通这样的第三方厂商来说，主要的挑战在于系统厂商（例如苹果等）会更倾向于使用自研的芯片解决方案，这一方面是因为第二代AR需要更加极致的性能而且市场更小，通常第三方方案难以为如此小的市场做非常细致的设计；另一方面是因为使用自研芯片可以加强竞争壁垒，从而确保自己的产品拥有独特的技术性能而并不是其他竞争对手通过买相同的第三方芯片组也能实现。

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