這款芯片，或將開啓AR新時代！_風聞

隨着移動計算市場趨於飽和，越來越多的高科技公司正在投入研發下一代有機會能取代手機的計算平台。為了能取代手機，這樣的計算平台需要首先能全天候使用，從而實現和手機一樣甚至更多的日均使用時間；另一方面，這樣的計算平台需要能提供比手機更強的沉浸感，同時也要避免手機需要從口袋裏取出後才能使用的麻煩，從而能為用户提供更加實時的信息輸入和反饋。從這樣的角度來看，增強現實（Augmented Reality，AR）眼鏡確實是一個非常有希望的計算平台，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。

AR眼鏡的主要特點是使用眼鏡的方式，提供了一個能全天候隨時隨地可以和用户交互的設備，並且該設備可以為用户提供重要的價值。我們認為，AR眼鏡又可以劃分為兩代產品。首先我們可以來看一下AR眼鏡的標杆，即第二代AR眼鏡是什麼樣的。第二代AR眼鏡最關鍵的一個特點是可以把虛擬物體疊加在現實世界中，當用户戴着眼鏡的時候，這樣的虛擬物體看上去和真實物體沒有任何區別。例如用户可以放置一個虛擬的地球儀在自己的桌子上，而當用户慢慢離開桌子的時候，用户會看到虛擬的地球儀還會停留在桌子上，而且會以真實的方式看上去越來越小，而當用户轉身時該虛擬地球儀會消失，只有當用户轉回到原來的角度時地球儀才會再次出現等等——這樣的技術稱之為環境鎖定渲染（world locked rendering，WLR）。為了實現這樣的WLR能力，第二代AR眼鏡需要芯片能提供很強的渲染能力，以及用户實時位置追蹤能力，從而能真正地將虛擬的物體和真實世界混合到一起。

目前，微軟的Hololens就是一個典型的第二代AR眼鏡，但是由於技術的成熟度，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算平台還有很長的一段路要走。在第二代AR眼鏡真正能大規模鋪開之前，技術上較為簡單的第一代AR眼鏡產品則可以較為簡單地實現量產並且大規模鋪開，從而起到承上啓下的作用。第二代AR眼鏡的WLR雖然可謂是革命性的技術，但是在技術尚未完全成熟的WLR之外，AR眼鏡還能給用户提供其他的重要價值。第一代AR眼鏡也可以稱之為“智能眼鏡”，其主要的的特點是不包含技術上較為昂貴的WLR技術，但是能提供一系列其他的重要用途，包括實時顯示重要信息、快速拍攝、直接通話等等。目前，Meta、華為等公司都已經推出了第一代AR眼鏡，我們預期在未來的五年內，第一代AR眼鏡會進一步鋪開市場，而第二代AR眼鏡則會在技術上進一步成熟，最終在未來五到十年的時間節點，第二代AR眼鏡在技術成熟成本降低後，會慢慢取代第一代AR眼鏡成為主流產品，成為與手機互補的電子產品，甚至逐漸取代手機成為用户首選的計算平台。

高通的AR2平台可望加速AR眼鏡成熟

如前所述，目前來看第一代AR眼鏡正在加速擴展市場，而第二代AR眼鏡則仍然在技術上下工夫。對於AR眼鏡來説，芯片扮演了一個極其重要的角色，而且AR眼鏡的芯片設計充滿了挑戰。AR眼鏡的芯片最關鍵的指標主要包括功耗，計算能力，尺寸等。

首先，AR眼鏡的芯片需要滿足低功耗，高能效比。AR眼鏡由於設計尺寸的原因，首先無法容納大容量的電池，而另一方面AR眼鏡的用户體驗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很高的要求，即能夠在使用儘可能少的能量（以確保電池能支撐一整天）的同時又能夠完成複雜的計算。在能效比之外，還需要注意的是同樣由於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優化，確保不會造成眼鏡過熱。

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，或者説AR眼鏡需要處理的信號事實上並不比手機簡單，其系統也相對複雜。第二代AR眼鏡需要的WLR自然非常複雜，但是即使不考慮WLR，第一代AR眼鏡仍然需要複雜的處理能力以滿足用户的需求，這些能力從最基本的運行操作系統（常見的如基於安卓系統修改的AR眼鏡操作系統），高性能拍攝，語音識別，屏幕顯示，運行AI模型以識別用户視野裏面的物體，到更復雜一些的手部追蹤，眼動追蹤等等，這些都需要芯片擁有相對應的能力，並且能夠以高效的方法實現這些能力。

最後，由於AR眼鏡的尺寸需求，對應芯片的尺寸也不能太大，這也限制了晶體管的數量，以及使用的工藝節點（需要使用特徵尺寸更小的工藝以確保芯片尺寸不會過大，同時特徵尺寸較小的工藝通常也能帶來較好的能效比）。

就在上週，高通發佈了最新的AR2 Gen1系列AR芯片組，我們認為這個產品可望會成為未來幾年內大部分AR眼鏡的首選芯片（或者説市面上有的其他選擇也並不多），同時該芯片組的高性能也將會推動AR眼鏡的性能進一步提升。對於這款芯片組來説，首先最有趣的一點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。我們認為，高通並沒有發佈一塊SoC而是發佈了三塊芯片的一個主要原因在於AR眼鏡對於尺寸以及功耗的限制，如果把太多功能集成在一款SoC裏面的話首先芯片尺寸可能太大，其次如果多個模塊同時工作的話功耗也會太大，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負責AR眼鏡的最關鍵工作，包括運行SoC，以及絕大部分的功能模塊，包括運行操作系統的CPU，負責拍攝的ISP，負責屏幕顯示的Adreno GPU模塊，用於加速AI模型運行的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特徵尺寸的工藝。AR CoProcessor則主要負責眼動追蹤和相關的顯示優化（forveated rendering），而最後無線互聯芯片負責和手機之間的高速互聯，支持WiFi7。

總體來看，高通的AR2 Gen1實現了相當好的性能，其AI相關的性能是上一代使用在VR裏面的產品（XR2）的2.5倍，同時功耗則是其一半。由於高通在無線領域的領導地位，高通同時強調了使用無線互聯芯片和手機協同工作的重要性。在高通的願景中，AR眼鏡芯片最關鍵的是能做一些即時的處理（包括一些基本AI模型的運行），而一些更復雜的操作，例如WLR或者更大的模型，則可以通過使用無線互聯的方法把數據傳送到手機端去運行。我們認為，在第一代AR眼鏡中，高通的AR Processor芯片是最有希望會大規模被採用的，因為它確實包含了AR眼鏡需要的絕大部分功能模塊，而主要針對眼動追蹤的AR CoProcessor未必會一開始就得到大規模應用因為在第一代AR眼鏡中使用眼動追蹤並非標配。最後，第一代AR眼鏡是否需要和手機保持長時間高速率無線互聯也並無定論（目前看來許多操作可以直接在眼鏡上完成，只有少數一些操作例如需要連接到互聯網上的信息獲取需要連接到手機），因此AR眼鏡系統商會使用高通AR2 Gen1中的無線方案，還是會使用高通甚至其他廠商的上一代無線互聯解決方案以降低成本還需要等待時間的檢驗。

未來AR芯片市場競爭格局如何

隨着第一代AR眼鏡市場的進一步鋪開，我們認為高通的AR2 Gen1目前處於相關解決方案的領跑位置，因為高通願意在AR眼鏡市場容量尚未充分開發的時候就做投入。但是，隨着AR眼鏡市場容量的逐年上升，我們預計聯發科等其他的芯片公司也會加入競爭。從技術上來看，除了需要高能效比低功耗設計之外，高通在AR2 Gen1中的絕大部分設計聯發科等競爭對手也能做到，因此如果市場夠大時競爭公司也加入市場也是完全可以預期的。

在第一代AR眼鏡之外，第二代AR眼鏡目前來看對於高通來説則是另一個市場。第二代AR眼鏡對於高通這樣的第三方廠商來説，主要的挑戰在於系統廠商（例如蘋果等）會更傾向於使用自研的芯片解決方案，這一方面是因為第二代AR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緻的設計；另一方面是因為使用自研芯片可以加強競爭壁壘，從而確保自己的產品擁有獨特的技術性能而並不是其他競爭對手通過買相同的第三方芯片組也能實現。