自去年下半年以來，元宇宙的概念一直是科技行業(yè)最大的熱點，各大科技公司都宣布大力布局元宇宙。目前，人們普遍認為AR/VR它將成為元宇宙的重要入口，因此也將成為各大公司大力投資的領域。AR/VR硬件領域，F(xiàn)acebook的Quest該系列已成為世界上最受歡迎的系列VR字節(jié)跳動、騰訊等中國巨頭最近也投入了大量資金，其中字節(jié)跳動收購了中國公司中市場份額最高的VR設備廠商Pico，騰訊最近也收購了黑鯊，專注于黑鯊VR硬件設備。AR雷鵬和Facebook首款面向大眾的智能眼鏡攜手推出Ray-ban Stories，中國的華為等公司也紛紛推出概念原型機，而隨著蘋果的高端AR/VR預計設備將于2022年或2023年發(fā)布，預計未來AR硬件也將走上快速增長的道路。
ARVR硬件性能對于支持用戶體驗至關重要，芯片成為賦能其硬件性能的核心部件。ARVR毫無疑問，高通是市場上最重要的供應商Snapdragon XR目前幾乎所有的系列都成了VR在去年年底的高通投資日，高通的設備選擇CEO Cristiano Amon也強調(diào)ARVR（XR）市場將成為高通未來最關鍵的發(fā)展方向之一，預計相關芯片將于2021年發(fā)貨數(shù)千萬。今年早些時候，高通和微軟CES 2022年正式發(fā)布AR微軟和高通將共同開發(fā)定制合作計劃Snapdragon芯片用于AR眼鏡將進一步包括微軟Mesh平臺和高通Snapdragon spaces這兩大AR支持開發(fā)平臺。
從去年到今年的動態(tài)來看，ARVR芯片市場正處于快速增長階段，高通幾乎壟斷了市場。然而，隨著市場規(guī)模的進一步增長，將會有更多的芯片制造商進入市場。
ARVR芯片的技術門檻
ARVR芯片的技術門檻決定了有多少芯片公司能夠進入市場進行競爭。我們不妨從VR芯片技術開始分析。
首先，從架構上看，VR芯片的結構與其他智能設備基本相同SoC類似地，由處理器組成（AP）操作系統(tǒng)并控制整個硬件的操作。VR芯片首先需要一個強大的處理器，但這并不是目前無法達到的——ARM高性能處理器IP使用和集成已成為大多數(shù)SoC因此，我們認為制造商的標準操作VR芯片中的處理器不是一個難以跨越的門檻。
在VR SoC的眾多IP用戶體驗最重要的決定IP負責渲染和顯示GPU。目前，VR設備的主要應用是游戲，幾乎所有VR游戲都是3D圖像（因為3D因此，圖像可以為用戶提供最好的沉浸體驗)GPU這能決定了這3D游戲的多邊形數(shù)量和渲染效果。VR游戲的3D圖像質量相當于10年前PC和主機游戲，所以隨著VR隨著游戲市場的擴大和生態(tài)的形成，游戲圖像質量將成為主機之間競爭的核心指標，這也將促進VR芯片中GPU渲染能力的要求。GPU不同的是，VR芯片中的GPU能效比必須考慮，因為目前主流VR設備依靠電池供電，因此能效比將決定VR還需要保證設備的續(xù)航時間VR設備散熱沒有問題。

除游戲圖像質量外，VR分辨率是設備中用戶體驗的主要需求之一。VR用戶體驗設備中的一個重要問題是屏幕分辨率不足引起的紗窗效應（即用戶看到的圖像似乎與一層紗窗隔開）VR設備對于4K比手機更需要更高的分辨率。因此，我們預計在未來幾年VR設備的屏幕分辨率也將是主要制造商的目標，這也需要VR芯片的GPU支持高分辨率屏幕的性能足夠。

在GPU之外，VR芯片中另一個最重要的芯片IP屬于人工智能加速器。與傳統(tǒng)手機不同，VR設備中的許多交互都需要人工智能的干預。VR設備的一個重要要求是定位和跟蹤設備和用戶，并將這些信息集成到游戲的虛擬環(huán)境中，這需要使用人工智能SLAM技術可以高質量地實現(xiàn)。此外，目前，VR在設備中，越來越多的先進技術，如手跟蹤和眼跟蹤，都需要人工智能模型，隨著跟蹤精度的提高，模型所需的計算能力也在上升。最后，人工智能也是一個解決方案GPU渲染能力瓶頸的重要技術。屏幕分辨率的提高和用戶對圖像質量的追求GPU壓力很大，但事實上，用戶并沒有同時注意到屏幕上所有的像素點，而是只關注他們的眼睛關注附近的像素點。因此，技術解決方案是選擇性渲染（foveated rendering），即使用眼部跟蹤技術結合人工智能模型來判斷用戶眼睛的焦點位置，并在相應的地方進行高質量的渲染，在用戶無法關注的地方可以降低渲染質量，從而減少GPU壓力。目前，該技術已應用于Sony的PSVR2.未來有望使用更多VR設備中。
從以上分析可以看出VR設備中的人工智能甚至比手機更重要，因為這些人工智能模型首先是賦予用戶體驗重要特征的關鍵，必須實時運行VR在設備中，很難依靠云技術。這些人工智能模型的復雜性決定了VR為了支持這些應用，芯片上必須有足夠強大的人工智能加速器，并且具有強大的計算能力和良好的能效比。
除了GPU和人工智能之外，無線連接也是VR芯片中更重要的部分。對于一些高質量的游戲，目前的主流做法是讓游戲在桌面計算機上運行，并通過串流傳輸圖像（stream）傳輸方式VR設備需要穩(wěn)定和高速WiFi連接。
今天來看VR芯片的需求和門檻相對明確，相對而言AR芯片還處于早期階段。VR相比，AR眼睛不需要連續(xù)運行大量的圖像渲染，但需要全天候佩戴，對重量有非常嚴格的要求（如重量等于普通太陽鏡），進一步限制了眼睛上的電池容量，因此芯片需要進一步的低功耗優(yōu)化。Magic Leap還是微軟的Hololens來看，AR圖像渲染也是如此AR眼鏡中極其重要的用戶體驗，所以對AR芯片的GPU如何平衡渲染能力和功耗將是一個挑戰(zhàn)。人工智能也是如此，AR用戶也需要做眼鏡SLAM，而且還需要支持手跟蹤這樣的交互，所以我們認為AR芯片可以認為是低功耗版VR芯片。
ARVR芯片與中國
目前，ARVR芯片主要是高通占據(jù)絕對領先地位，但隨著ARVR隨著市場的進一步成熟，我們認為中國芯片公司有相當大的機會。
我們認為，ARVR芯片的基本架構類似于智能手機芯片，但其中IP性能要求和重要性與智能手機芯片略有不同。例如，蜂窩網(wǎng)絡modem它是智能手機芯片的絕對核心，也是中國芯片行業(yè)花了很長時間才逐漸趕上的領域，但在ARVR中蜂窩無線網(wǎng)絡不是必須的；相反，ARVR芯片中最關鍵的AP、GPU、人工智能加速等IP中國的芯片公司有很多經(jīng)驗，所以我們認為只要中國的芯片公司能夠從設計的角度與相關的芯片公司有關聯(lián)ARVR為了深入了解芯片的具體需求，我們可以在未來幾年內(nèi)進入中國芯片公司ARVR該領域持樂觀態(tài)度。
從另一個角度來看，因為ARVR芯片對芯片的功耗和能效比有很強的要求，所以先進的半導體工藝對這種高能效比芯片會有很大的幫助，預計未來幾年會使用最新的半導體工藝(7nm以下)制造。從這個角度來看，中國的半導體制造需要進一步追趕ARVR芯片的開發(fā)不僅包括半導體芯片的制造工藝，還包括能夠從另一個維度提高整個系統(tǒng)能效比的核心技術，如高級包裝。

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