AR底層技術，中國企業“彎道超車”的機會

【文/科工力量 李沛】

2018年，Oculus工作室主管傑森·魯賓致信臉書董事會成員、硅谷潮流“造雨人”馬克·安德森（Marc Andreessen），提出：“打破消費者對VR無感的正確方法，是滿足他們對社交媒體的終極需求：元宇宙（THE METAVERSE）”。

歷經3年觀察、評估、蓄力，扎克伯格將臉書更名Meta的“大動作”，成功掀起了全球性的虛擬現實技術商業化熱潮。

也是在2021年，全球VR終端出貨量邁過了一千萬台大關，有心的讀者，不難留意到去年以來國內各大城市商圈，雨後春筍般湧現的沉浸式模擬遊戲館。

Oculus母公司Meta，也已悄然成為VR終端設備市場份額最大的“頭號玩家”，隨着今年Meta Quest後續產品和市場瘋傳的蘋果VR設備發佈，這一市場體量及應用生態，勢必將繼續維持爆發勢頭。

不過置於元宇宙景觀中，對照傑森·魯賓的原初構想，即“我可能一天登錄很多次臉書，但我會住在元宇宙，工作在元宇宙”，不難看出，VR設備較大的體積重量，以及視線與外部物理環境的隔絕，使其註定難以成為新一代人機交互的“終極答案”，在VR產品完成市場教育後，使人眼同時能看到透射環境光與虛擬圖像的AR（增強現實）設備，或許將是更具商業前景的技術方案。

注意到這一前景的資本，已經將去年AR產業鏈投融資推升至空前熱度。

2022年，“資本寒冬”裏的這把火依然旺盛。

1月下旬，谷歌重新殺回AR賽道的消息引發業內關注，據知情人士透露，谷歌已成立代號Project Iris的AR終端產品團隊，直接向CEO皮查伊彙報，足見其重要性之高。

在AR產業鏈上，光學模組具有異乎尋常的重要性，根據業內人士介紹，光機、鏡片組成的顯示模組，在AR設備總成本中往往佔到50%乃至更高比重，AR產業不長的發展史，也幾乎可以被視為顯示模組技術探索的斷代史。

AR光學產品難點何在？全球與國內產業發育有何異同？中國企業有沒有彎道超車的可能性？AR終端是否已跨過大規模應用的臨界點？圍繞這些問題，觀察者網邀請到該領域國內頭部企業—靈犀微光創始人&CEO鄭昱分享了他的觀點。

體全息，中國AR產業彎道超車的突破口

正如上文所述，谷歌已經不是第一次做AR產品，AR發展早期最有名的“小白鼠”，莫過於採用稜鏡原理顯示模組的Google Glass，儘管上市前紅極一時，但很快就因成像質量的硬傷退出消費市場，生命週期之短，即便在素來以“情懷”著稱的谷歌產品線中，也很難躲過“失敗”的評價。

2015年微軟HoloLens的推出，打破了AR產業萌芽期技術僵局，堪稱第一款實現有意義商業應用的AR產品，其成功除了得益於微軟應用生態和商業資源支撐，還有賴微軟從諾基亞方面獲得的衍射光波導顯示技術專利。

顧名思義，光波導可以理解為“對光波的導向”，早已在光纖通信中得到廣泛應用，由於波導通道光路設計較大的自由度，使顯示光機佈置的約束也可以明顯放寬，有利於優化頭戴設備的人機工效和外觀設計。

根據光線耦入耦出波導介質的原理不同，AR領域內的光波導目前存在幾何陣列、浮雕光柵、體全息三大主要技術陣營，微軟HoloLens採用的就是浮雕光柵產品，“大廠”的示範效應，也使浮雕光柵路線在海外格外熱門。

對於浮雕光柵產品，常見的詬病在於其極低的光效，即光機投影到進入人眼，往往只能保留萬分之幾到千分之幾的能量，因此需要光機模塊達到百萬級尼特的亮度，功耗難以權衡。

在鄭昱看來，浮雕光柵還有一個產品體驗的硬傷，即正面的漏光問題，站在AR眼鏡佩戴者對面，可以看到對方正在觀看的內容，這在B端場景下可以容忍，但在隱私性極為敏感的C端市場，足以成為一個大規模商用的致命傷。

作為國內乃至全球AR上游器件的頭部廠商之一，靈犀微光方面對於產業格局有比較明確的判斷，鄭昱告訴筆者，浮雕光柵配套產業鏈高度集中於歐美，特別是歐洲地區，這與其技術上和半導體集成電路產業的繼承性不無關係，國內在該路線上總體發展較為滯後，大多數企業還停留在方案設計、樣片製備的層面，量產良率差距較大，不具備大規模生產的工藝積累，設備上同樣主要依靠進口。

相比之下，幾何光波導與體全息光波導，是國內產業界更適合發力的方向。

幾何陣列光波導涉及到大量超小型稜鏡的切割、堆疊、拋光、鍍膜，依託中國光學冷加工雄厚的產業基礎，研發與生產要素的集聚，使國內企業推進幾何光波導技術路線，較Lumus等海外對標企業“單打獨鬥”更為有利。

（靈犀微光的二維擴瞳幾何陣列鏡片）

至於體全息技術路線，大體原理是通過激光束調製，對銀鹽等感光材料曝光，在不改變平面微觀形貌的情況下，通過材料折射率的改變實現光波導，其製備理論上遠較其他兩條路線為簡易。

鄭昱認為，成本低、效果好（相較於浮雕光柵），使體全息很可能將成為3到5年後，AR大規模進入消費市場的主流光學解決方案，據其透露，蘋果、Meta、Snap等海外巨頭C端AR技術上的收購佈局，同樣偏重於體全息這一技術路線。

不過他也坦言，體全息當前的量產仍然“不是很成熟”，細微的材料成分、狀態差異，生產環境温濕度變化，都會帶來產品光波導質量的波動，形成鬼影等成像質量問題，即便全球代表性企業，美國的Digilens，也遠未建立起技術和商業路徑上的壟斷性壁壘。

在鄭昱看來，體全息光波導當前產業格局的“混沌”狀態，是挑戰，同樣也是中國企業“彎道超車”的機會。

據介紹，靈犀微光繞開Digilens在銀鹽感光材料上的專利把控，從2014年開始，從零到一摸索，獨創性開闢了聚合物分散液晶技術路線，從材料配方，到製備條件、製備方法，乃至定製生產設備，基本打通了整條生產流程，鄭昱預計隨着工藝工裝的磨合，2023、2024年該公司將有望實現小批量體全息鏡片量產。

（Digilens公司體全息光波導生產設備）

B端/C端爭論之外，還有一個AR產業生態“真問題”

在“元宇宙”的喧囂之下，對AR/VR產業資訊稍有留意的讀者，不難發現“做B端還是做C端”，是AR業界當下的一個熱門議題。

交流中鄭昱也分享了自己的見解，他認為，C端的未來想象空間毋庸置疑，但2022年，受限於技術瓶頸和應用生態的發育，AR處於走向消費市場的“預備期”，這一階段，B端市場相對更具確定性，微軟HoloLens的200億美元大單即為明證，軍用和工業檢測維修等細分應用領域、應用場景，有幾十萬台這一量級的市場潛在規模，不過B端產品往往需要軟件算法與業務場景的深度適配、定製開發，這是企業級業務不同於消費者業務的特殊性。

在“做B端還是做C端”的議題之外，還有一個AR產業發展的“真問題”—AR產業鏈生態，鮮少得到公眾注意。

前文已經提到，浮雕光柵通過微軟HoloLens等標杆產品的牽引，已經成為全球範圍內的主流光波導技術路線，形成了資本與人才集聚的明顯馬太效應，技術與商用化的成熟速度明顯加快，甚至已出現Foundry、Fabless等模式的服務商。

歐美半導體產業老牌優勢廠商，也通過產業聯盟等各種生態建設投入，主動推動着這一趨勢，試圖通過其“穿針引線”，在這一新興領域構造壁壘，整合資源，織就一張商業生態的密網。

例如2020年10月，意法半導體就發起了LaSAR聯盟（AR激光掃描聯盟），意圖整合業內力量，加速AR智能眼鏡光機、鏡片解決方案的成熟，美國設備巨頭應用材料公司、芬蘭光柵設計新秀Dispelix及多家大陸企業均位列聯盟成員。

相比之下，國內AR/VR產業發展則尚未形成這樣的“合力”，初創企業儘管通過聚焦戰略，可以在某項組件乃至某項材料、工藝上實現單點突破，但其體量和所處的產業鏈環節，使其往往不具備帶動體系升級的能力。

而有足夠體量和“聲量”的國內大牌終端廠商，往往又僅滿足於複用現成的供應鏈，在前沿研究和產業生態建設等看不到短期回報的環節上投入意願不強，習慣於快速跟進（Fast follow）領軍廠商，靠壓榨製造成本獲得優勢。

例如去年某終端大廠推出的單色AR眼鏡，其浮雕光柵鏡片即來自於海外供應商Waveoptics，在新技術方向上，缺少微軟、谷歌、Meta等海外巨頭大手筆主動佈局佈勢的魄力。

對此，鄭昱也不無感慨：“國內（大廠）對於創新型的技術，尤其是偏底層技術，還是比較保守、觀望，以後發制人為主，大的公司當然現在也在做一些動作，但總的來説，我覺得最領先的技術，在國內還是掌握在創業公司手裏的”。

顯而易見，相較於終端設備上“做B端還是做C端”，中國AR/VR產業體系如何實現系統性整合與提升，是一個對公眾而言更具意義的“真問題”。

大量中國產業後來居上的奮進故事，固然鼓舞人心，也顯示出中國製造業發展的某些特殊稟賦，但這樣艱苦的故事，完全沒有必要在前沿技術的產業化過程中再次重演，事實上，今天的全球AR/VR產業，可以説仍然處於極早期發展階段，歐美發達國家起跑身位的些許優勢，與這一產業的未來發展挑戰相比不足為道。

正如鄭昱所談到的，AR的大規模普及，至少還需要3到5年時間，如果將包括光波導鏡片在內的光學模組，比作手機的通信基帶芯片，那麼當前的AR，恐怕僅僅跨過了功能機的門檻，想要實現智能機的願景，成為取代手機的下一代人機交互終端，低延時高速通信、空間計算算法、定位追蹤與交互、輕量長效續航乃至應用開發生態的進步“一個都不能少”，從頂層產業政策，到上下游企業有效整合資源，中國AR產業的前路，還需要更多利益相關方凝聚合力。

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