AR/VR出货破千万,硬件产业链情况梳理

(文/程文智)随着手机市场逐渐饱和,与手机产业链高度重合的AR/VR产品备受智能手机企业和初创公司的关注。就目前来说,VR主要作为一个游戏工具,AR更多的是作为社交工具来使用。当然,未来AR/VR有可能替代手机,成为新的增长品类。

根据IDC的统计,2021年全球AR/VR出货量达到了1,120万台,同比增长92.1%,预计今年有望突破1,800万台。另据VR陀螺统计,2022H1全球VR设备的出货量约为684万台,其中Quest 2上半年累计销量达到了590万台,截至到2022年6月30日,Quest 2累计销量达1750万台。

不仅产品销售数量在不断刷新新高,厂商新品发布也在提速,预计今年下半年,Pico Neo4会在9月份推出、Meta Quest 2 Pro、及索尼PSVR2也将陆续推出;明年可能还会有Meta Quest3、苹果MR设备等推出。

从终端厂商方面来看,除了一家独大的Meta,海外厂商还有索尼、微软、谷歌等厂商,国内有Pico、DPVR、HTC、爱奇艺、3 Glasses、Rokid、Nolo等厂商。此外,其实各大手机厂商也都有AR/VR项目在运作,只是目前主要是观望为主,并没有主推。

现在看起来AR/VR设备是有望逐步上量的,因此其相关硬件芯片产业链也有望受益。那么,AR/VR的硬件芯片供应商主要有哪些呢?一般来说,一个典型的VR头显设备产业链会包括主芯片、无线通信芯片、电源管理芯片、存储芯片、接口芯片、传感器、屏幕、电池、光学系统、结构件,以及组装厂商等。根据人们对Quest2的拆解,芯片成本会占整机成本的45%~50%。因此,我们主要来看一看芯片产业链的情况。

主控SoC,高通一家独大

目前可以给AR/VR设备提供主控芯片的厂商并不多,主要有高通、联发科技、瑞芯微、全志科技等几家。高通的骁龙XR系列芯片在VR设备市场占据了90%以上的份额,呈现出了显著的领先优势。该系列芯片在计算、渲染、交互、生态等方面相比其他厂商的主控SoC都更有优势。

目前很多2000~4000元级别的消费级VR一体机采用的都是骁龙XR2芯片;其实骁龙XR2平台是高通在2019年底发布的一款支持5G的扩展现实(XR)平台,结合了高通在5G、AI和XR领域的技术。

XR2是跟骁龙865同一时间发布的,虽然没有公开其具体参数,但我们可以看看骁龙865的参数做一个对比,骁龙865采用的是8核心,其中有4个A77架构大核和4个A55架构小核,而A77架构的四个核心中还有一个超级大核,主频达到了2.84GHZ,并给每个大核都有自己的二级缓存。GPU方面,骁龙865采用了Adreno 650。

据网友通过对Oculus Quest 2硬件参数分析,猜测XR2的参数应该跟骁龙865是一样的。至少GPU跟骁龙865一样都是Adreno 650。

跟据高通官方的介绍,在视觉体验方面,XR 2平台的 GPU可以以1.5倍像素填充率和3倍纹理速率,实现高效高品质的图形渲染。支持眼球追踪的视觉聚焦渲染,支持更流畅刷新率的增强可变速率着色,可以在渲染重负载工作的同时保持低功耗。XR2的显示单元可以支持高达90fps的3K 3K 单眼分辨率,在流传输和本地播放中支持60fps的8K 360度视频。

在交互体验方面,XR 2 平台引入了七路并行摄像头支持和定制化的计算机视觉处理器,可以高度精确的实时追踪用户的头部、嘴唇和眼球,支持 26 点手部骨骼追踪。计算机视觉技术提供高效场景理解和 3D 重建。

音频方面,骁龙XR2平台在丰富的3D空间音效中提供全新水平的音频层,以及非常清晰的语音交互,集成定制的始终开启的、低功耗的Hexagon DSP,支持语音激活、情境侦测等硬件加速特性。

在算力方面,骁龙XR2的AI算力达到了15TOPS,可支持更复杂的交互处理。

生态方面,高通可以通过其丰富的配套软硬件,及整体参考设计,帮助客户缩短研发周期,降低研发难度,加快产品商用化。

国内企业方面,瑞芯微在2016年推出的旗舰芯片RK3399,算力为2.4TOPS,视频播放性能为4K@60FPS,下游VR设备客户包括嗨镜、Niribu等国产厂商。2021年12月,瑞芯微新推出的旗舰芯片RK3588也是可以支持VR应用的,该处理器采用三星8nm工艺设计,搭载四核A76+四核A55的八核CPU和Arm高性能GPU,内置6TOPS算力的NPU。

据其官方介绍,RK3588具备强大的视觉处理能力,可支持结构光、TOF等多种快速人脸解锁方案;支持丰富的显示接口,高达8K显示处理能力;扩展性好,支持PCIE3.0、SATA3.0、双TypeC/USB3.1等高速接口,可做AI算力、图像数据处理等扩展。可应用于ARMPC、高端平板电脑、边缘计算服务器、虚拟现实、NVR、8K电视等方向。

全志科技在2016年开始了VR布局,并在同年发布了入门级的H8VR芯片。随后,2017年推出了VR9芯片,该处理器内置四核Cortex A53 1.8GHz内核,单个内核拥有32KB L1指令缓存和32KB L1数据缓存,共享512KB L2缓存,并搭载Mali T760 GPU核心,支持OpenGL ES 3.2和Open CL 1.1;它支持多种闪存类型,图像方面最高支持HEVC 6K @ 30fps ,HEVC/VP9 4K @ 60fps硬件解码输出。其他还包括双屏驱动单元,Portal 1.0 VR加速模块和SmartColor 3.0智能显示引擎。

全志科技发布了这两款VR芯片后,就没见其后续动作了,不知道后面是否还会推出相关产品。

未来AR/VR主SoC芯片很可能会像手机一样,头部厂商,比如苹果、三星、华为等有主芯片设计能力的厂商自己设计相关芯片,其他厂商会采用第三方的芯片。

连接器芯片,有线仍占主流

目前AR/VR设备的连接方案中,主要有有线连接(USB)和无线连接(蓝牙、WiFi等)两种方式。但其实,这两种方式都有其痛点需要解决,比如有线模式下,USB数据线的重量、缠绕、信号衰减等会影响AR/VR的使用体验,而且线缆会使得消费者的行动受限,影响活动范围和沉浸感;无线模式下,则由于网络带宽限制,让VR存在画面延迟、卡顿等现象,再加上手柄与VR终端间同样也存在时延问题,体验感不是太好。

好在技术在不断进步,目前有线连接中的USB3.2已经能够基本满足网络传输要求;无线网络的WiFi6,距离VR理想使用状态下的网络传输要求也越来越近。

整体来看,有线连接可以提供更为稳定的网络环境,多应用于PC VR;无线连接则更多用在VR一体机、VR盒子等设备。由于无线连接可提供更高的移动自由度,为用户提供了更好的沉浸感,预计未来无线连接会逐步取代有线连接方式。

目前主流设备已经在无线连接上支持WiFi5及蓝牙5.0,少数产品支持WiFi 6/6E,以及蓝牙5.2。自去年以来,新发布的产品开始陆续搭载了WiFi 6/6E、蓝牙5.2+BLE等无线模组。此外,UWB技术在AR/VR上也有了一些应用。

在供应商方面,USB集线器控制器供应商主要有英飞凌、Silicon Labs、Microchip和瑞萨电子等厂商;WiFi与蓝牙芯片供应商有Nordic、博通、瑞昱、晶晨、恒玄、乐鑫、博通集成等。

存储方案,容量越来越大

AR/VR设备内部的存储包括了闪存、内存、NOR Flash、EEPROM等,占了整机BOM比例的15%左右。跟手机一样,AR/VR设备的容量也会越来越大,特别是一体机的单机存储容量。在供应商方面,主要有三星、海力士、美光、华邦、安森美、ST、兆易创新、普冉等

其中内存和闪存方面主要是三星、海力士、美光等厂商为主;EEPROM方面,主要以安森美和ST等厂商为主;NOR Flash方面除了华邦和旺宏电子,国内的兆易创新和普冉的份额也不低。

结语

除了上面提到的主要几个类别,其实还有CIS、MCU、电源管理、传感器等芯片。其中,CIS供应商中主要以索尼和三星为主,国内的韦尔股份、格科微和思特威等也可以提供相关产品;MCU方面,ST是供应主力,国内的很多MCU厂商的产品比如兆易创新、灵动微、国民技术、中微半导体等产商的产品其实都能满足需求;电源管理芯片方面,主要的供应商有TI、ADI、安森美、理光等;传感器方面,包括红外发射器和接收器、陀螺仪、加速度计、磁强计、麦克风等,供应商有威世、博世、歌尔股份、瑞声科技、恒玄等。

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