誰說VR/AR不行了？最全產(chǎn)業(yè)鏈報告，一文看懂國內(nèi)外廠商布局

2021 年元宇宙“元年”帶動載體 VR/AR 重回風口，看好作為下一代智能終端的長期增長邏輯。終端層面，Meta、蘋果、索尼等新品迭出，Pico、創(chuàng)維等國內(nèi)公司積極布局催生國產(chǎn)化趨勢，龍頭動向激發(fā)市場對 VR/AR 及其零部件產(chǎn)業(yè)鏈的投資熱情；零部件層面，技術(shù)進步是核心驅(qū)動力，VR 頭顯因體驗升級有望加速放量，光波導(dǎo)等 AR 關(guān)鍵技術(shù)量產(chǎn)取得進展，促進 AR 眼鏡商業(yè)落地進程。

本期我們推薦光大證券的報告《VRAR 性能提升落地加速》，全面分析VR/AR的產(chǎn)業(yè)鏈。 

來源 光大證券

原標題：

《VRAR 性能提升落地加速》

01.

2021年成“元宇宙元年”，大事件頻出，市場關(guān)注度大幅提升。海外，“Facebook更名為 Meta”、“微軟收購暴雪”體現(xiàn)巨頭深耕元宇宙硬件及內(nèi)容的決心；國內(nèi)，“字節(jié)跳動收購 Pico”有望開啟國產(chǎn) VR 一體機終端大規(guī)模推廣的序幕。VR/AR 作為元宇宙時代信息的入口和載體，有機會成為下一代互聯(lián)網(wǎng)的智能終端，搶先布局硬件具備戰(zhàn)略意義。

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR）與增強現(xiàn)實（Augmented Reality，AR）均有望成為元宇宙入口，但存在諸多差異。

1） 應(yīng)用：VR 強調(diào)虛擬沉浸，與現(xiàn)實世界隔絕，適用于大段休閑時間的泛娛樂和泛社交場景，如游戲、視頻、直播、展覽、教育培訓(xùn)等；AR 強調(diào)虛實融合和可移動性，可幫助解放雙手，用于與現(xiàn)實相關(guān)的大多數(shù)場景，如工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療、信息提示等；

2） 市場潛力：VR 因沉浸、交互特性定位為媒介載體，有望對游戲機、投影儀、電視等娛樂電子設(shè)備進行取代，進而滲透至健身、醫(yī)療、教育等場景進行輔助，我們預(yù)期長期出貨量有望達 4000 萬臺到數(shù)億臺；AR 因連接現(xiàn)實應(yīng)用更廣泛，最終一體機形式有望取代手機成為新一代生產(chǎn)力工具，因此更具市場發(fā)展?jié)摿Γ?/span>

3） 硬件：兩者諸多技術(shù)互通，但 AR 光學系統(tǒng)更復(fù)雜，且輕量化要求與性能矛盾更大，尚待零部件迭代，目前蘋果、Meta 等海外巨頭皆尚未完成產(chǎn)品定義，仍處于硬件發(fā)展早期階段；VR 發(fā)展基本成熟，目前聚焦硬件性能升級和軟件生態(tài)建立。

VR：中短期（2022-2025 年）為 VR 硬件性能爬升期，VR 頭顯將增加多樣化功能并增強性能以提升用戶體驗，2025 年有望達到硬件成熟期。2020 年，Meta Quest 2 完成產(chǎn)品定義和 C 端滲透。此后，VR 硬件聚焦功能增多和性能升級，驅(qū)動上游零部件和技術(shù)模塊迭代、采用新技術(shù)路徑；

2022 年，受新品推遲發(fā)布和 Meta 上調(diào)價格等短期因素影響，出貨增長暫緩；預(yù)計2023 年，隨著 Meta、蘋果、索尼等眾多重磅 VR 頭顯的發(fā)布，市場有望再次活躍，推動全行業(yè)技術(shù)升級和出貨量持續(xù)提升；2025 年，隨著 Micro LED 顯示技術(shù)、更高性能 XR 芯片和重要感知交互功能等的成熟，VR 設(shè)備走向成熟，硬件性能迭代基本完成；2025 年后，VR 發(fā)展重心轉(zhuǎn)移至內(nèi)容端，進入應(yīng)用生態(tài)發(fā)展期，更多內(nèi)容和場景的出現(xiàn)提升市場需求，出現(xiàn)下一增長拐點。

VR出貨量整體增長趨勢受硬件性能迭代、內(nèi)容生態(tài)改善等因素推動，各年出貨預(yù)測則參考待出新品數(shù)量、新品突破水平以及具體發(fā)售時間等因素。一方面預(yù)測增長率，參考 2020 年 Meta Quest 2 頭顯帶動 VR 行業(yè)，給予多產(chǎn)品待出的 2023 年和 2025 年較高增速；另一方面統(tǒng)計各 VR 頭顯品牌當前銷量和布局，分別預(yù)測各品牌未來出貨水平。兩個維度進行交叉驗證和數(shù)據(jù)調(diào)整，得到 2022 年-2026 年中短期階段相對合理的 VR 出貨量預(yù)測。

現(xiàn)階段 VR 應(yīng)用場景主要集中于游戲，也出現(xiàn)少量視頻、直播應(yīng)用。未來，VR 應(yīng)用有望向社交、辦公等領(lǐng)域拓展?jié)B透，并為教育、醫(yī)療、工業(yè)設(shè)計等提供輔助支持。應(yīng)用場景拓展驅(qū)動長期 VR 出貨量進一步增長。因此，針對各應(yīng)用場景，我們參考游戲機、電視機當前出貨量，以及社交、健身、設(shè)計等應(yīng)用的覆蓋用戶數(shù)量，結(jié)合設(shè)備使用年限（即換機頻率），測算 VR 硬件的需求上限；參考 VR 頭顯當前滲透率和傳統(tǒng)硬件設(shè)備滲透率水平，分別假設(shè)遠期 VR 硬件對各行業(yè)應(yīng)用的滲透率。通過詳細測算，VR 出貨量有潛力從 4-5 千萬增長至上億級。

高移動性、解放雙手，AR 具備相比 VR 更大的市場潛力。AR 具備虛實融合、賦能現(xiàn)實的特性，使其定位為未來的生產(chǎn)力工具和計算平臺，可適用于大多數(shù) B 端和 C 端場景；同時 AR 眼鏡作為輕量化穿戴設(shè)備，具備移動性和解放雙手作用。硬件發(fā)展初期預(yù)計將以手機配件形式發(fā)行，可類比 TWS 耳機和智能手表等可穿戴設(shè)備；未來一體機成熟后，將取代手機，擁有十億級出貨量的廣闊市場空間。

02.

2020 年 Meta Quest 2 發(fā)布后，因高性價比和良好均衡性能，VR 頭顯在 C 端開始加速滲透，2021 年出貨量超千萬臺，產(chǎn)業(yè)鏈各零部件方案選擇趨于統(tǒng)一，VR 完成產(chǎn)品定義、基本成熟。VR 市場的升溫引來更多上游零部件廠商和下游內(nèi)容生產(chǎn)者的加入，一方面在硬件端實現(xiàn)性能躍升，搭載功能增多和零部件技術(shù)升級；另一方面在內(nèi)容端實現(xiàn)應(yīng)用場景拓展、內(nèi)容豐富度提升，軟硬協(xié)同發(fā)展走向良性生態(tài)循環(huán)。因此，未來 VR 頭顯有望快速放量。

VR 芯片成本占比近半，光學和顯示承擔圖像呈現(xiàn)功能。以 Pico neo 3 VR 一體機為例，芯片獨立計算和存儲，算力和編解碼要求高，占總成本的 45%。顯示屏發(fā)出圖像光線，由光學模組放大后耦入人眼，兩者分別占總成本的 3%和18%。目前光學使用菲涅爾透鏡（成本 5 美元），若切換至超短焦（成本約30-40 美元）有望將光學占比提升至 10%以上。感知交互成本主要來自于攝像頭，與光學產(chǎn)業(yè)鏈有部分重疊。除零部件性能迭代外，VR 需兼顧沉浸感、交互性、舒適性和經(jīng)濟性，工程化設(shè)計實現(xiàn)全局最優(yōu)。

2020-2021 年 VR 高速放量，2022 年出貨量因產(chǎn)品周期、宏觀經(jīng)濟影響，增速放緩。根據(jù) IDC 數(shù)據(jù)，2021 年全球 VR 出貨量達 1095 萬臺，同比增速 63%，年出貨量首次突破千萬，迎來行業(yè)進入復(fù)蘇階段的拐點。其中，Oculus Quest2 出貨量為 880 萬臺，占比 79%。然而，市場對 2022 年 VR 出貨量相對悲觀，預(yù)計其可能難以保持高增速，據(jù) 36 氪 22M6 披露，Meta 對原有出貨量預(yù)期調(diào)低 10%-20%。主要原因包括全球宏觀經(jīng)濟恢復(fù)不及預(yù)期，以及 Meta 因核心廣告業(yè)務(wù)衰退打算削減成本從而影響對 VR 的補貼、硬件投入和研發(fā)項目，以及多款備受矚目產(chǎn)品發(fā)布時間推遲至 2023 年及以后。

VR 產(chǎn)業(yè)并不會“曇花一現(xiàn)”，我們?nèi)詫?VR 中長期發(fā)展保持樂觀?？紤]到：1）硬件：性能提升帶來更佳體驗，產(chǎn)業(yè)鏈成熟實現(xiàn)更多供應(yīng)；2）內(nèi)容：豐富度和應(yīng)用場景拓展帶來更強需求 ；3）巨頭布局進行產(chǎn)業(yè)鏈延伸，生態(tài)體系逐步完善，隨著軟硬件螺旋上升相互推動，VR 產(chǎn)業(yè)將持續(xù)穩(wěn)健發(fā)展至成熟階段。

制造：功能和技術(shù)路徑趨于統(tǒng)一，供應(yīng)鏈成熟助力成本下降。1） 產(chǎn)品形態(tài)：除智能終端廠商如索尼和華為仍對原有分體式 VR 產(chǎn)品系列迭代，具備獨立算力、顯示和交互的一體式 VR 頭顯成為 VR 主流形態(tài)；

2） 產(chǎn)品功能：當前產(chǎn)品交互功能趨同，普遍搭載 4 個攝像頭、采用 insideout 空間定位技術(shù)以及頭部和雙手 6DoF 追蹤位移；支持瞳距和屈光度調(diào)節(jié)，適配不同臉型和近視人士；同時，一體化頭顯采用 Wi-Fi 6 連接技術(shù)，實現(xiàn)無線串流功能；

3） 技術(shù)方案：處理器、光學透鏡、顯示屏等核心元器件方案基本統(tǒng)一。高通驍龍 XR2 成為主力芯片；菲涅爾透鏡光學+Fast LCD 顯示方案成熟支持大規(guī)模量產(chǎn)，超短焦光學+Micro-OLED/LED 顯示的技術(shù)迭代方向清晰。Oculus Quest 2 的暢銷使其他廠商效仿采用其零部件，推動供應(yīng)鏈完善。

在供應(yīng)端，有助于上游核心零部件規(guī)格統(tǒng)一，促進產(chǎn)業(yè)鏈逐步成熟，有利于降低零部件及整機成本的生產(chǎn)成本；在需求端，成本降低助力新頭顯價格持續(xù)下降，有望進一步提升消費級市場滲透率。

技術(shù)：VR 頭顯性能仍有優(yōu)化空間，體驗升級有望加速出貨，市場潛力可觀。VR 頭顯的沉浸感、交互性和舒適性仍待提升，眩暈和疲勞問題突出。VR 輸入輸出系統(tǒng)模擬真實五感認知，促使人在虛擬世界產(chǎn)生身臨其境感。一方面，分辨率、視場角等視覺感受應(yīng)趨向人眼級別；另一方面，刷新率和網(wǎng)絡(luò)時延盡可能小，保證交互實時精確，實現(xiàn)視覺和用戶的行動、操作的匹配。設(shè)備笨重、低真實度、流暢度差以及動作和視覺的割裂均導(dǎo)致眩暈癥和視覺疲勞。

為提升用戶體驗和解決尚存問題，各技術(shù)仍在積極研發(fā)和迭代：

1） 核心零部件迭代現(xiàn)有性能參數(shù)。當前，已量產(chǎn) VR 頭顯達到“部分沉浸”要求，仍有較大提升空間。芯片提升幫助加快計算速度、降低響應(yīng)時間，光學和顯示零部件綜合視覺效果和輕薄外形持續(xù)改進，5G 通信網(wǎng)絡(luò)和電池續(xù)航等外部技術(shù)的升級也對 VR 頭顯舒適性的提升至關(guān)重要；

2） 聽覺、嗅覺、觸覺等五感交互技術(shù)的需求，從另一個方向驅(qū)動零部件數(shù)量增加和性能增強?，F(xiàn)有 VR 頭顯更關(guān)注視覺，若想實現(xiàn)顛覆性的 3D 傳播，需實現(xiàn)全感 VR，增加空間追蹤定位、眼動追蹤、手勢識別、面部識別、語音輸入和沉浸聲場等交互功能。軟件方面，蘋果、Meta 等巨頭積極研發(fā)相關(guān)算法；硬件方面，更豐富的感知交互功能要求更多傳感器和更強算力芯片的參與，目前芯片可搭載 7 顆攝像頭，蘋果在研 MR 硬件或?qū)⒉捎米匝行酒?，支持更多攝像頭數(shù)量。

2023 年左右，多款VR 頭顯待出，產(chǎn)品性能躍升。光學和顯示方面，技術(shù)方案由菲涅爾透鏡+FastLCD 向超短焦+Mini LED/Micro OLED 演進；交互方面，手勢追蹤、眼動追蹤和面部追蹤等功能成為標配，并探索觸覺反饋。重點關(guān)注 Meta Quest Pro 和Apple MR 這兩款高端頭顯，有望帶動全行業(yè)技術(shù)升級，更優(yōu)性能助力出貨量可持續(xù)增長。同時，Meta Quest 3 和 Pico 4 作為爆款續(xù)作也可能拉高出貨量。

Pico 已成為自 Meta Quest 后的第二大 VR 整機廠商，2021 年出貨量超 50 萬臺，據(jù)AR 圈 22M5 披露，2022 年目標出貨 180 萬臺。國產(chǎn) VR 廠商也在積極布局出海。根據(jù) Counterpoint 數(shù)據(jù)，大朋 VR 20Q4 在新加坡、馬來西亞、日本的業(yè)務(wù)占比超 30%，同時 Pico 已進軍歐洲消費市場，開始向英國、德國、法國等市場銷售。國內(nèi)消費電子廠商也向 VR 領(lǐng)域延伸布局，如創(chuàng)維數(shù)字（000810.SZ）于 22 年 7 月 25 日發(fā)布采用超短焦光學的 PANCAKEXR VR 一體機。國產(chǎn) VR 品牌的崛起利好國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈的建立，惠及零部件等上游廠商。

光學模組實現(xiàn)近距離成像，是 VR 與手機等 2D 屏幕的主要區(qū)別。以下性能指標被光學模組決定，影響沉浸感和舒適性，成為選擇光學方案的關(guān)鍵考量：

1） 視場角 FOV，即視野范圍。視場角是最為關(guān)鍵的 VR 參數(shù)之一，人類雙眼視場角最大可達 200°，為實現(xiàn)完全沉浸 VR 頭顯的視場角應(yīng)接近人眼；

2） 光學效率。光線穿過透鏡、反射、折射直至入眼的過程，未被損耗的比例；

3） 透鏡厚度。舒適性需求要求頭顯輕薄化，對透鏡的厚度和重量帶來要求；

4） 成像質(zhì)量。出現(xiàn)圖像畸變（變形，與實物不符導(dǎo)致失真感）和雜光現(xiàn)象（除成像光線，其他非成像光線在光學系統(tǒng)上面擴散，導(dǎo)致光斑）等問題。

超短焦方案技術(shù)領(lǐng)先，相比菲涅爾透鏡幫助性能提升，具體表現(xiàn)在 1）更加輕薄，增強舒適性；2）拉高 FOV、分辨率上限；3）改善成像質(zhì)量。

傳統(tǒng)透鏡-菲涅爾透鏡-超短焦的技術(shù)路徑，VR 輕薄化趨勢明顯?，F(xiàn)階段 VR 頭顯多采用菲涅爾透鏡和短焦兩種方案，傳統(tǒng)透鏡已被淘汰。菲涅爾透鏡減去傳統(tǒng)透鏡除邊緣齒紋以外的冗余光學元件，實現(xiàn)減重和體積縮小。超短焦方案使光線在鏡片、延遲片、反射式偏振片中多次折返后耦出，將光路壓縮至 2-3 片偏振片這一更窄空間內(nèi)，打破菲涅爾透鏡對焦距的要求，幫助頭顯重量降至200g 以內(nèi)，厚度縮減至傳統(tǒng)終端的三分之一，大幅提升佩戴舒適性。

提升視場角、分辨率的理論上限，改善成像質(zhì)量，技術(shù)潛力可觀。超短焦方案能在輕薄外觀的同時，獲得更清晰的畫面以及更大視場角，分辨率理論無上限，視場角理論上限也由菲涅爾透鏡的 140°提升至 200°。目前 2P 超短焦方案視場角為 95°-100°，未來 3P 超短焦方案將進一步提升超過現(xiàn)有菲涅爾透鏡水平。同時，超短焦方案沒有邊緣畫質(zhì)模糊和畫面畸變等缺陷，成像效果更佳。

超短焦性能上限優(yōu)于菲涅爾透鏡，技術(shù)迭代后仍有較大提升空間，因此超短焦取代菲涅爾透鏡的技術(shù)發(fā)展路徑清晰。但超短焦也有缺陷待解決：1）每次光路折疊將損失 50%能量，低光效特點需搭配高亮度顯示屏，如 Micro OLED/LED顯示；2）多次反射折射，導(dǎo)致雜光和鬼影問題，需使用高精度反射式偏振片。

超短焦目前量產(chǎn)制造方面仍在爬坡期，實際性能、量產(chǎn)能力、制造成本仍距市場預(yù)期有提升空間，多應(yīng)用于高端和企業(yè)級 VR 頭顯。光路設(shè)計復(fù)雜，目前制造工藝導(dǎo)致視場角和輕薄沖突，實際表現(xiàn)距離理想性能存在差距；另一方面，偏振膜門檻高，在材料、耐熱性、精密加工上存在問題，多片鏡片貼合難度大、精度要求高，導(dǎo)致量產(chǎn)良率低，成本相比菲涅爾透鏡高近 10 倍。3P 等多片式超短焦方案能提升性能，但對產(chǎn)能、成本和良率等制造工藝提出更大挑戰(zhàn)。菲涅爾透鏡制造工藝成熟，能以低廉價格大規(guī)模量產(chǎn)，存在一定制造端的優(yōu)勢。

顯示屏影響沉浸感，其中清晰度和視覺暫留等相關(guān)指標最為重要：

1） 清晰度指標：圖像清晰將提高沉浸感，指標①分辨率，即水平像素和縱向像素的數(shù)量，理想應(yīng)達到 8K 或 12K 以上；②像素密度（ppi），VR 顯示屏面積有限，反映每英寸面積像素數(shù)的像素密度比分辨率更重要，800ppi將有效緩解“紗窗效應(yīng)”，達到 2000ppi 以上才可呈現(xiàn)肉眼般的清晰度；

2） 視覺暫留指標：視覺暫留（Persistence）是視網(wǎng)膜產(chǎn)生的視覺在光停止后，仍保留一段時間的現(xiàn)象，又稱“余暉效應(yīng)”，是致使眩暈的原因之一。低余暉技術(shù)包括①提高刷新率，幫助減少動畫中各靜態(tài)圖片的重影，畫面變化流暢，理想指標為 150-240Hz；②降低響應(yīng)時間，液晶對輸入信號轉(zhuǎn)暗或轉(zhuǎn)亮的時間應(yīng)盡可能短。顯示屏的延遲由兩者的短板項決定；

3） 對比度：是屏幕最白和最黑亮度的比值，決定屏幕呈現(xiàn)的色彩飽和程度；

4） 亮度：亮度高有利于提升對比度，豐富圖像細節(jié)，電視屏亮度多在 200-500nit，日光下應(yīng)達到 700nit。但 VR 的入眼亮度由屏幕亮度和光學效率決定，因此，若采用光效低的光學方案，應(yīng)搭配高亮度的顯示屏；

5） 功耗：低功耗的顯示屏，可減少散熱，延長續(xù)航時間，提升舒適性需求。除以上重要指標外，顯示屏的色域、壽命、重量和厚度等也可做輔助參考。

Fast LCD 是目前 C 端 VR 頭顯大規(guī)模量產(chǎn)的主流顯示技術(shù)，但性能僅處于初級水平，仍需研發(fā)新的顯示技術(shù)促進體驗升級。Fast LCD 因低成本和良好性能助力 VR 的消費級滲透。早期 VR 沿用其他消費級設(shè)備的 AMOLED 屏幕，但存在紗窗效應(yīng)和高成本問題。2019 年，F(xiàn)ast LCD因制造成熟，大幅降低成本，進入 VR 廠商視野。Fast LCD 顯示性能良好，雙眼分辨率提升至 4K，有效緩解“紗窗現(xiàn)象”；鐵電液晶材料和超速驅(qū)動技術(shù)，將刷新率提升至 90Hz。2020 年，Meta Quest 2 采用 Fast LCD，爆款產(chǎn)品促進產(chǎn)業(yè)鏈整合，近兩年 VR 顯示屏方案選擇趨于統(tǒng)一。

Fast LCD 下層為背光源，電流操控中層的液晶分子改變背光源光線照在上層彩色濾光片的比例，產(chǎn)生色彩。Fast LCD 的顯示原理致使諸多顯示性能較差：

1） 亮度低，功耗大：背光源永遠全亮，和濾光片帶來的能量損耗，使屏幕亮度低、功耗大。Fast LCD 難以滿足低光效的超短焦方案所需的亮度；

2） 對比度差：背光源特性使屏幕無法呈現(xiàn)純黑，對比度差，存在漏光現(xiàn)象；

3） 刷新率低：工作原理導(dǎo)致刷新率遠低于 OLED 等方案，且難以提升；

4） 清晰度受限：驅(qū)動電路放置于像素間隙，像素間隔限制分辨率和 ppi 提升。

顯示廠商大力研發(fā)投入，涌現(xiàn)出多種顯示方案，其中可分為基于 Fast LCD 進行背光源改造的 Mini LED 和 QLED，以及自發(fā)光的 Micro OLED，均搭載 VR 頭顯實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)，成為過渡期的顯示技術(shù)。

Mini LED 將背光源分區(qū)調(diào)控，有效改善對比度、刷新率和亮度。Mini LED 將Fast LCD 的整塊 LED 背光源改為數(shù)萬個 LED 燈珠，各區(qū)域可單獨控光，提升對比度，實現(xiàn) HDR 效果，畫面質(zhì)量媲美 AMOLED。同時，亮度和刷新率大幅提升，目前最高可實現(xiàn)局域亮度 2000 Nit。京東方、鴻利智匯等多家公司進行量產(chǎn)，Pimax、Varjo、創(chuàng)維等已推出搭載 Mini LED 的 VR 設(shè)備，Meta QuestPro 也采用 Mini LED 背光。

Mini LED 仍有 LCD 固有缺陷，良率提升使原本高昂的成本快速下降。LCD 存在可視角度差和色域窄的固有缺陷。實際制造時，受限于 LED 燈珠尺寸，背光分區(qū)數(shù)量少，出現(xiàn)屏幕模塊化、黑白畫面不均等問題。同時數(shù)萬燈珠導(dǎo)致良率處于爬坡階段，模組打件和檢測費用高，推高成本。目前 Mini LED 整體良率提升至 90%，隨著制造工藝的不斷完善，預(yù)計每年成本降低 20%-30%。

QLED 是 Mini LED 的高色域版本，多用于高端設(shè)備。QLED 將 Mini LED 的白光 LED 背光源轉(zhuǎn)換成藍光，并加入量子點強化膜，產(chǎn)生純凈的紅、綠、藍光，大幅減少亮度損失，并拉高色域至 110%以上，色彩效果鮮艷飽和。但量子點膜增加成本，常用于高端 VR 上。

Micro OLED 融合硅晶圓和 OLED 優(yōu)勢，將像素點置于硅晶圓上，硅晶圓作為驅(qū)動背板。全然不同于 LCD 的顯示原理，使其突破 LCD 局限，顯示性能躍升：1） 高清晰度：硅晶圓幫助像素尺寸縮小至原來的 1/10，同時取消驅(qū)動電路，像素密度提升明顯，ppi 高達 3000+，HTC、松下等已推出 5K VR 頭顯；

2） 高刷新率：OLED 材料使響應(yīng)時間小于 1μs，刷新率進一步提升；

3） 功耗低：OLED 自發(fā)光，各像素點獨立開關(guān)光線，功耗相比 LCD 降低 20%；

4） 高對比度：自發(fā)光實現(xiàn)高色域和對比度，arpara5K 頭顯對比度高達 10M:1；

5） 輕?。簡尉Ч铻榛讓p少器件的外部連線，相比其他方案減重 50+%。

對比 Mini LED 和 Micro OLED 兩方案，Micro OLED 在核心顯示參數(shù)均有更好表現(xiàn)。然而，Mini LED 落地場景更為廣泛，覆蓋筆電、電視、車載等眾多領(lǐng)域，廠商布局快速制造水平，良率和產(chǎn)能更優(yōu)；Micro OLED 專注小尺寸領(lǐng)域，市場相對局限，規(guī)模化水平偏低。但隨著 Meta、蘋果等 VR/AR 龍頭廠商的重視，有望吸引眾多顯示屏廠商投入和布局。

Micro LED 采用全新顯示原理，將背光源薄膜化、微小化、陣列化，縮小像素尺寸至 50 微米以下，單獨驅(qū)動無機材料自發(fā)光。這使 Micro LED 在具備 Micro OLED 高分辨率、高PPI、高刷新率和高對比度等優(yōu)點的同時，擁有無機物特性，將響應(yīng)時間、功耗、色域等性能進一步提升，并有效改善 Micro OLED 亮度低、壽命短的缺陷。

巨量轉(zhuǎn)移問題，即微米級 LED 在硅晶圓上制造后移植到屏幕基板上的過程，要求高精度和高轉(zhuǎn)移速率，造成產(chǎn)能和良率很低；封裝測試、檢測、維修面臨挑戰(zhàn)，均推高制造成本。另一方面，無法彩色顯示。僅單綠色具備規(guī)模量產(chǎn)能力，目前市面上屏幕僅顯示綠色圖像。22 年上半年，JBD 宣布難度最高的單紅色量產(chǎn)取得突破，待單紅色規(guī)模量產(chǎn)后，全彩 Micro LED 仍需 2年研發(fā)量產(chǎn)技術(shù)，預(yù)計 2025 年有望看到可規(guī)模量產(chǎn)的全彩 Micro LED。

一方面，結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)設(shè)計和集成難度??；另一方面，制造流程簡單，不同于 LCD 或 OLED，MicroLED 無需對大基板進行光刻或蒸鍍，也不需復(fù)雜制程來轉(zhuǎn)換顏色和防止亮度降低。待巨量轉(zhuǎn)移和全彩顯示等問題解決后，未來制造成本有望驟降。

Micro LED 的卓越性能和理論低廉成本使其成為行業(yè)公認的終極顯示技術(shù)，市場空間潛力值得期待?？春瞄L期階段（2025 年后）Micro LED 突破制造限制后，對 Micro OLED 實現(xiàn)取代，推動消費端 VR 頭顯的放量。

1） Fast LCD：多為老牌廠商，競爭圍繞產(chǎn)能和成本。京東方因物美價廉和擴大產(chǎn)能，市占率第一；VR 方面，夏普因 Meta Quest 2，收入大幅提升；

2） Mini LED：旺盛需求促進產(chǎn)能和銷量高速增長，但 VR 非重點應(yīng)用。作為過渡期顯示技術(shù)，三星、夏普、索尼等海外廠商積極布局，但多針對電視和車載。國產(chǎn)廠商京東方、TCL 科技、長信科技、鴻利智匯等覆蓋 VR，其中長信和京東方有潛力獲得 Meta Quest 3 和 Pro 的訂單，獲得 VR 紅利；

3） Micro OLED：小尺寸適配 XR 產(chǎn)品，索尼龍頭地位明顯，國產(chǎn)公司受吸引入局。小尺寸，故適配熱成像取景器、XR 等。海外的索尼、eMagin、Kopin 等存在先發(fā)，其中索尼因成熟量產(chǎn)成壟斷態(tài)勢；但因無法廣泛應(yīng)用于電視、筆電等，盈利差，三星、夏普等龍頭未入局。國產(chǎn)廠商京東方積極擴產(chǎn)，視涯科技、湖畔光電、昆山夢顯等初創(chuàng)公司被 XR 等吸引入局；

4） Micro LED：各終端終極顯示方案，海內(nèi)外廠商布局火熱，但量產(chǎn)未成熟。Micro LED 有望成為電視、筆電、VR/AR、車載等的終極顯示方案，海外龍頭三星、夏普、JDI 和國內(nèi)龍頭京東方、TCL 科技均高度重視。國內(nèi) JBD表現(xiàn)活躍，已實現(xiàn)綠色規(guī)模量產(chǎn)，并開始研發(fā)全彩微顯。但制造水平距離全彩規(guī)模量產(chǎn)仍有一定差距，市面少數(shù) Micro LED 的 VR 多為概念產(chǎn)品。

特有功能和更高性能要求，促使主控芯片向 XR 專用芯片發(fā)展。主控芯片 SoC是 VR 產(chǎn)品實現(xiàn)運行控制和數(shù)據(jù)處理的核心，早期 VR 產(chǎn)品多采用移動消費級芯片，但 XR 設(shè)備對芯片有更多特有需求，手機芯片無法完全滿足：

1） 更高算力以支撐高品質(zhì)圖像處理：手機分辨率多在 1080p，然而因近眼顯示大視場角，VR 設(shè)備需在雙眼 4K 以上才能有效緩解“紗窗效應(yīng)”，這對運算能力提出更高要求；VR 畫面渲染負載、刷新率與時延要求比傳統(tǒng)手機高數(shù)倍，這對芯片的視頻渲染能力提出更高要求，要求精細化渲染；

2） 豐富交互功能：要求搭載目前手機沒有的眼球追蹤、手勢交互、空間定位、動作追蹤等眾多復(fù)雜交互功能；

3） 多傳感器信息融合：VR 頭顯要求搭載多攝像頭，芯片要對信息融合處理；

4） 功耗和散熱：考慮到 VR 頭顯的舒適體驗，在保持芯片高算力的同時，需要兼顧功耗和散熱，以實現(xiàn)較好時間續(xù)航能力。

高通相繼推出驍龍 XR1 平臺和驍龍 XR2 5G 平臺，在軟件算法、空間計算、用戶感知、空間感知等方面，提供底層軟件、算法、整套設(shè)計等支持，降低開發(fā)者難度，如 XR2 平臺融合頭部 6DoF 功能。推出 XR HMD 加速器計劃、XR 眼鏡適配計劃、XR 企業(yè)計劃等生態(tài)建設(shè)計劃，其中 HMD 加速器計劃旨在吸引零部件廠商或者技術(shù)合作伙伴共同研發(fā)設(shè)計，實現(xiàn)各廠商技術(shù)的整合和融通，如眼動追蹤廠商七鑫易維與高通底層框架打通，將自身功能集合到芯片平臺上。

2022 年 10 月發(fā)布的 Meta Quest Pro 高端 VR 頭顯搭載新一代芯片高通驍龍 XR2 + Gen1 芯片。游戲巨頭 Valve 公司在研 VR 一體機項目，相比之前分體式設(shè)備增加內(nèi)置處理器，根據(jù)泄露的代碼，該處理器來自高通，架構(gòu)為四大核+八小核，超過現(xiàn)有驍龍 XR2 的八核處理器，或為高通下一代 XR 芯片。驍龍XR2 運算能力與手機芯片驍龍 865 相當，目前高通已推出驍龍 888 和驍龍 8Gen1 等迭代產(chǎn)品，在運算能力上實現(xiàn)近一倍提高，看好下一代 VR 專用芯片性能實現(xiàn)大增。根據(jù)資深 XR 行業(yè)分析師 Brad Lynch，下一代芯片高通驍龍 XR 2Gen 2 將基于尚未發(fā)布的高端手機芯片高通驍龍 8 Gen 2，Meta Quest 3 和Pico 5 有望搭載。

此前Meta 有意效仿智能手機時代的蘋果，為其 AR/VR 產(chǎn)品開發(fā)專用處理器，代號為巴西利亞項目，以擺脫對高通芯片的依賴，并實現(xiàn)更優(yōu)性能和個性化功能。但 22M10 發(fā)布的 Meta Quest Pro 和待發(fā)布 Meta Quest 3 等 Meta 近期 VR 頭顯均搭載高通處理器芯片，預(yù)計 Meta 處理器芯片的研發(fā)距離實際落地仍需更長時間。同時，Meta 在專用于 AI 處理的定制加速器芯片 RISC-V 上取得進展，集成至一款 VR 原型機上，但尚未量產(chǎn)發(fā)售。

目前，全志科技、瑞芯微、華為海思等國內(nèi)芯片廠商，逐步把業(yè)務(wù)擴展至 VR 一體機的主控芯片領(lǐng)域，然而性能與高通芯片差距明顯。較差性能導(dǎo)致國產(chǎn) XR 芯片僅搭載早期幾款中低端 VR 一體機，如采用全志 VR9 的電信天翼小 v 一體機，僅滿足低端觀影等簡單功能，近幾年新推出 VR 產(chǎn)品基本不使用國產(chǎn)芯片。

國產(chǎn)芯片是中國“卡脖子”環(huán)節(jié)，且目前國內(nèi) VR 市場規(guī)模小，國產(chǎn)芯片廠商并未重點布局 VR 領(lǐng)域，導(dǎo)致國產(chǎn) VR 芯片在設(shè)計能力和制程工藝上均無競爭力。但芯片國產(chǎn)化替代浪潮下，隨著 AIoT 和 VR 等下游市場規(guī)模的增長和國產(chǎn)芯片進步，我們看好未來國產(chǎn)芯片向 VR 主控芯片領(lǐng)域不斷滲透。

瑞芯微（603893.SH）作為 AIoT 芯片供應(yīng)商，VR 領(lǐng)域僅為延伸布局。2016 年推出 RK3399 后，2021 年底的新一代頂級旗艦芯片 RK3588 發(fā)布，性能相較上一代在視覺處理和視頻編解碼上提升明顯，具備 8K 視頻輸出能力。然而，此款芯片主要針對智慧大屏、智能座艙、高端平板等 AIoT 場景，VR 僅為小眾應(yīng)用之一，因此在 VR 頭顯的關(guān)鍵交互功能上著力不多，性能受限。

全志科技（300458.SZ）發(fā)布 VR 專用芯片，但迭代產(chǎn)品遲遲未至。2017 年 6月，VR 專用芯片 VR9 發(fā)布，提供趨于高通 XR1 的渲染能力，性能功耗比優(yōu)秀，并集成 AI 語音、頭部手柄追蹤定位等交互功能，已搭載 Pico、多哚觀影機和Emdoor VR 等多款 VR 產(chǎn)品。但 VR 頭顯發(fā)展迅速而全志再未推出新芯片，許多功能如 outside-in、3DoF 等已被淘汰，難以滿足最新 VR 頭顯的要求。

華為海思發(fā)布 XR 芯片，但美國制裁導(dǎo)致后續(xù)應(yīng)用前景尚不明朗。2020 年 5 月，海思正式發(fā)布 XR 芯片平臺，推出高端 8K+VR/AR 芯片 Hi3796C V300。憑借編解碼能力積累，此芯片解碼能力一流，支持 8K 超高清視頻的傳輸，并提供最高 9TOPS 的 NPU 算力，成為最先進的國產(chǎn) VR 芯片。然而因華為被美國制裁事件影響，XR 芯片被迫擱置，未能實際量產(chǎn)出貨，未來應(yīng)用前景迷茫。

國產(chǎn)芯片受制程限制嚴重。華為受美國制裁，只能與國內(nèi)代工企業(yè)中芯國際合作。中芯國際已基本實現(xiàn) 28nm 和 14nm 制程的量產(chǎn)，向 7nm 先進技術(shù)進行研發(fā)突破，但仍與臺積電差距較大，或難以支持高端 XR 芯片的量產(chǎn)。瑞芯微和全志科技等國產(chǎn)芯片廠商雖不受制裁，但因規(guī)模小導(dǎo)致可選代工廠水平受限。

VR 交互流程需要利用含攝像頭在內(nèi)的傳感器精準實時捕捉用戶行為，多傳感器融合和校準后，使用芯片強大算力支撐算法打造多維感知效果，最后利用屏幕等設(shè)備呈現(xiàn)給用戶。感知交互與近眼顯示、渲染計算、內(nèi)容制作、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)汝P(guān)鍵領(lǐng)域的技術(shù)協(xié)同發(fā)展，其技術(shù)效果主要依賴：1）傳感器（精度、響應(yīng)速度、覆蓋范圍、價格、體積等）；2）芯片運算能力（能否支撐眾多復(fù)雜算法）；3）算法精度（改進算法模型本身、足夠多高精度數(shù)據(jù)集）。

感知技術(shù)細分賽道眾多，市場規(guī)模有限，且多數(shù)處于前沿研究階段尚未落地，因此參與玩家主要為：

1） 國外初創(chuàng)企業(yè)涌現(xiàn)，擇一賽道持續(xù)深耕，代表企業(yè)如 Tobii（TOBII.SS）；

2） 國內(nèi)缺乏技術(shù)牽頭人，企業(yè)研發(fā)投入力度和戰(zhàn)略敏感性不足，發(fā)展不及海外成熟，技術(shù)水平稍有落后；

3） 巨頭積極布局，成為行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者。感知交互與眾多領(lǐng)域協(xié)同發(fā)展，各技術(shù)需要整合集成至整機發(fā)揮作用，故巨頭具備優(yōu)勢；同時因感知交互能大幅提升頭顯體驗，巨頭投資并購活動密集，并投入大量資金用于自身實驗室研究工作，提前開展專利布局，其中 Meta（META.O）和蘋果（AAPL.O）基本實現(xiàn)全領(lǐng)域布局。

▲交互感知技術(shù)瑣碎復(fù)雜，海內(nèi)外科技巨頭積極布局各細分賽道

03.

AR 虛實結(jié)合的特性，以及從手機配件到取代手機成為下一代計算平臺的產(chǎn)品定位，使其相比 VR 更具市場潛力，吸引廠商戰(zhàn)略布局。但虛實疊加和輕薄形態(tài)，導(dǎo)致零部件要求更高、性能和體積功耗的矛盾更突出，至今未有成熟產(chǎn)品面市?？紤]到 2025 年光波導(dǎo)和 Micro LED 顯示方案有望成熟落地，以及蘋果和 Meta預(yù)計發(fā)布 AR 眼鏡產(chǎn)品，或能完成產(chǎn)品定義，開啟 C 端滲透序幕。

AR 除接收顯示屏的虛擬信息外，還需接收現(xiàn)實世界光線，故不能同 VR 一般將顯示屏置于人眼正前方，AR 顯示屏多放置在額頭等處，光線經(jīng)光學模組反射、衍射入眼，輔助放大、變焦等功能；同時，AR 輕薄外觀對光學的體積重量要求更高。因此，AR 光學是難度最高、最為核心的零部件。除此之外，芯片、傳感器、顯示屏等硬件與 VR 和手機通用，可直接對成熟產(chǎn)業(yè)鏈進行改進。

對 AR 設(shè)備進行拆機分析，光學模組占總成本的 29%，考慮到光學廠商一般同時具有光學模組和攝像頭業(yè)務(wù)，總的光學相關(guān)價值量預(yù)計在 40%左右，光學廠商受益，若未來 AR 交互增強進而推動攝像頭數(shù)量提升，光學廠商占比將進一步提高。其余零部件中，芯片和顯示屏分別占比 40%和 18%。AR 產(chǎn)業(yè)鏈除光學模組部分外，整體與 VR 重疊，而光學作為中國的優(yōu)勢領(lǐng)域，各廠商加緊研發(fā)，初創(chuàng)公司涌現(xiàn)。我們對 AR 硬件產(chǎn)業(yè)鏈進行梳理，發(fā)掘重點關(guān)注公司如下表。

技術(shù)成熟度遠低于 VR，2025 年后才有可能進行消費級滲透。AR 要確保虛擬信息與真實圖像的精準疊加，因此 AR 在面臨 VR 相同技術(shù)難點之余，光學難度更高，光波導(dǎo)仍在攻堅階段。尚在研究且技術(shù)路徑眾多的光學方案，也使產(chǎn)業(yè)鏈不完善，頭顯價格高昂，至今未推出成熟消費級產(chǎn)品，需 Meta 或蘋果先完成產(chǎn)品定義。但因虛實融合、賦能現(xiàn)實的特性，相比沉浸虛擬的 VR，AR 理論上應(yīng)用更廣泛，戰(zhàn)略價值更高，因此吸引廠商積極布局，加速技術(shù)突破。

AR 呈現(xiàn) AR 頭顯和智能終端兩種載體形態(tài)，前者賦能企業(yè)級場景，后者降低消費級應(yīng)用開發(fā)門檻，觸達更多用戶。

AR 在 B 端具備信息輔助、遠程協(xié)作、模擬培訓(xùn)等明確應(yīng)用需求，企業(yè)能承擔高昂 AR 頭顯價格。AR 在真實物體上實時信息標注，這種虛實融合特性幫助企業(yè)工作效率提升，賦能實體經(jīng)濟。中國 AR 多應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，且初具規(guī)模，在信息輔助和遠程協(xié)作（See What I See）等應(yīng)用場景打造解決方案；同時類似應(yīng)用在工業(yè)的示范下，向醫(yī)療、教育等領(lǐng)域拓展?，F(xiàn)有階段，降本增效成為AR 的主流應(yīng)用， 企業(yè)端在效率驅(qū)動下承擔 AR 頭顯的大部分出貨量。

C 端應(yīng)用多依賴手機等智能終端，AR 社交、AR 營銷與輔助工具類應(yīng)用具備發(fā)展?jié)摿?。AR 游戲《Pokémon GO》一枝獨秀，但玩法單一導(dǎo)致缺乏爆點。不同于 VR，AR 的 C 端應(yīng)用集中于手機中的小工具而非高價值應(yīng)用程序中。濾鏡成為最主要應(yīng)用，目前 Snapchat、Instagram 等社交軟件均推出多款 AR 濾鏡；濾鏡帶來的社交屬性，助力 AR 營銷，目前可口可樂、寶潔等均推出交互性更強的 AR 廣告。同時，AR 帶來更多信息量，使它在展示商品尺寸和效果、導(dǎo)航以及測量等輔助工具方面具備發(fā)展?jié)摿Α?/span>

定位為生產(chǎn)力工具，AR 應(yīng)用更廣泛、高頻、剛需。不同于 VR 的虛擬和沉浸，AR 強調(diào)賦能現(xiàn)實和移動便捷，因此 VR 針對大段休閑時間的泛娛樂、社交場景，而 AR 可應(yīng)用于包括碎片時間在內(nèi)的大多數(shù)時間，包含辦公、生產(chǎn)、信息傳遞等所有現(xiàn)實相關(guān)的 B 端和 C 端場景，應(yīng)用范圍和頻率遠大于 VR，定位為繼手機后的下一代生產(chǎn)力工具和計算平臺，市場需求更剛性。AR 在未來將成為主要終端，人們僅在更高精神沉浸需求下使用 VR，直至兩設(shè)備融合。

現(xiàn)階段 AR 設(shè)備集中于 B 端，高昂定價限制出貨，如微軟出貨量僅為十萬級。C 端 AR 多為嘗鮮，無法推動實際滲透。Meta 和蘋果有望先后在 2025 年前后發(fā)布 C 端 AR 眼鏡，考慮到兩者技術(shù)積累，尤其是蘋果擁有定義智能手機的先例和用戶優(yōu)勢，我們認為消費級 AR 將可能在 2025 年前后由蘋果或 Meta 完成產(chǎn)品定義，真正作為手機配件開始 C 端滲透。25 年前仍主要受 B 端驅(qū)動，需求增長相對緩慢，出貨量預(yù)計維持在 100-200 萬臺。

AR 最終將脫離手機成為獨立計算平臺，云 AR 或解決算力矛盾。25 年前后實現(xiàn) C 端分體式產(chǎn)品定義后，我們認為 AR 將逐漸從分體式向一體機過渡，最終變成獨立終端硬件，實現(xiàn)虛實三維融合，以豐富交互功能解放雙手，實現(xiàn)對智能手機的替代。這一過渡過程需要 5G、云計算等底層技術(shù)的發(fā)展，將渲染計算導(dǎo)入云端，降低 AR 眼鏡的零件要求、體積和成本，預(yù)計將花費 10-15 年時間，即 AR 有望在 2032-2037 年的階段成為下一代獨立計算平臺。

AR 初期因硬件和通信等技術(shù)所限，將作為手機外設(shè)配件（延伸屏幕）的形式過渡；未來，將真正替代手機，成為下一代生產(chǎn)力工具和計算平臺。整機角度，輕薄需求導(dǎo)致 AR 眼鏡中短期以分體式為主，光學、顯示方案尚未統(tǒng)一。AR 長時間佩戴，需要輕量化，與高算力和性能矛盾。因此功能強大的AR 把計算和通信在手機上完成，分體式眼鏡主要起顯示功能，成為手機配件；而一體式 AR 功能簡單，多為信息提醒和觀影等。輕薄設(shè)計同時限制底層光學、顯示、電池等發(fā)展，尚未形成如 VR 的統(tǒng)一路徑，不利于產(chǎn)業(yè)鏈成熟。

光波導(dǎo)技術(shù)作為 C 端設(shè)備滲透的關(guān)鍵，技術(shù)和制造仍不完善；顯示搭配的 Micro LED 技術(shù)無法大批量產(chǎn)全彩屏幕，芯片、通信等底層基礎(chǔ)也難以支持 AR 的理想功能，導(dǎo)致 AR 設(shè)備處于發(fā)展初期。

現(xiàn)階段 AR 設(shè)備集中于 B 端，高昂定價限制出貨，如微軟出貨量僅為十萬級。C 端 AR 多為嘗鮮，無法推動實際滲透。Meta 和蘋果有望先后在 2025 年前后發(fā)布 C 端 AR 眼鏡，考慮到兩者技術(shù)積累，尤其是蘋果擁有定義智能手機的先例和用戶優(yōu)勢，我們認為消費級 AR 將可能在 2025 年前后由蘋果或 Meta 完成產(chǎn)品定義，真正作為手機配件開始 C 端滲透。25 年前仍主要受 B 端驅(qū)動，需求增長相對緩慢，出貨量預(yù)計維持在 100-200 萬臺。

25 年前后實現(xiàn) C 端分體式產(chǎn)品定義后，我們認為 AR 將逐漸從分體式向一體機過渡，最終變成獨立終端硬件，實現(xiàn)虛實三維融合，以豐富交互功能解放雙手，實現(xiàn)對智能手機的替代。這一過渡過程需要 5G、云計算等底層技術(shù)的發(fā)展，將渲染計算導(dǎo)入云端，降低 AR 眼鏡的零件要求、體積和成本，預(yù)計將花費 10-15 年時間，即 AR 有望在 2032-2037 年的階段成為下一代獨立計算平臺。

AR 光學滿足VR 光學類似性能的基礎(chǔ)上，具有兩個額外特性，一方面 AR 更輕量和小型化，形狀趨于日常眼鏡，對光學模組的厚度和重量要求更高；另一方面，由于同時接收虛擬和現(xiàn)實信息，顯示屏內(nèi)容需經(jīng)反射或衍射入眼，使成像效果和光學效率性能變差，現(xiàn)實信息需穿過光學組件入眼，模組透光性也成為核心指標。

因此，AR 光學核心性能指標中，1）透鏡厚度和重量至關(guān)重要，驅(qū)動 AR 光學方案持續(xù)迭代，2）成像質(zhì)量、3）光學效率、4）透光度在輕薄基礎(chǔ)上盡可能提高，同時應(yīng)關(guān)注 5）視場角 FoV 和 6）眼動范圍。

AR 光學方案多樣，經(jīng)歷離軸光學、棱鏡、自由曲面、BirdBath 到光波導(dǎo)的演進過程。其中自由曲面、BirdBath 目前量產(chǎn)成熟，但光波導(dǎo)因突出性能成為未來 AR 的必然選擇，技術(shù)持續(xù)突破，近年來已搭載多款先進 AR 眼鏡落地。離軸光學和棱鏡作為早期方案，因笨重和小視場角已退出歷史舞臺。離軸光學和棱鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計和成像原理都很簡單，量產(chǎn)和制造無難度。但簡單結(jié)構(gòu)導(dǎo)致離軸光學厚重；而棱鏡的視場角與光學模組厚度存在矛盾，輕薄眼鏡將伴隨超小視場角和較差成像效果，無法滿足沉浸性和交互感。

自由曲面和 BirdBath 小幅改善鏡片厚度、其他性能良好、量產(chǎn)制造成熟，成為近幾年的過渡方案。

1） 自由曲面方案由表面形狀不能被連續(xù)加工、具有傳統(tǒng)加工成型的任意性曲面擔當反射鏡，對顯示屏光線進行準直和成像，因此成像質(zhì)量較高，色彩飽和度和光學效率表現(xiàn)優(yōu)秀。但自由曲面結(jié)構(gòu)局部精度低，帶來低分辨率和畫面扭曲，使得現(xiàn)實世界和虛擬世界光線傳遞時存在畸變現(xiàn)象；

2） BirdBath 方案下，顯示屏光線經(jīng) 45 度角的分光鏡反射至曲面鏡彈射入眼，而現(xiàn)實光線透過曲面鏡和分光鏡入眼。光學結(jié)構(gòu)簡單，光效高、視場角大；但眼動范圍受限，同時透射入眼面臨圖像畸變、光線透過率低的缺點。自由曲面和 BirdBath 光學結(jié)構(gòu)相對簡單，一方面光效高，顯示屏選擇靈活，另一方面制造難度低，可以較低成本規(guī)模量產(chǎn)，成為目前中低端或消費級 AR眼鏡的主要光學方案。但其他性能一般，存在畸變等問題，致命的是，為實現(xiàn)可用視場角，鏡片厚度壓縮極限為 8mm，無法做到日常眼鏡般的輕薄機身。

光波導(dǎo)解決體積和視場角矛盾，大幅壓縮鏡片厚度，眾多性能優(yōu)越。光波導(dǎo)將微顯示器的光線經(jīng)光柵耦入波導(dǎo)片中，經(jīng)過數(shù)次全反射，再將光束經(jīng)光柵耦出至人眼。過去光學方案利用光學結(jié)構(gòu)來平衡鏡片體積和視場角，光波導(dǎo)不受此約束，可將厚度壓縮至 3mm 以下，同時具備視場角大、透光度高、分辨率高、眼動范圍廣等優(yōu)秀性能，雖光效很低，但配合高亮度顯示屏將有效緩解。

搭載光波導(dǎo)的 AR 眼鏡才可真正滲透消費端，光波導(dǎo)成為大勢所趨。消費級 AR設(shè)備，為實現(xiàn)長時間佩戴需超輕??；同時，不同于 B 端可專用于某一特殊場合或流程，C 端 AR 眼鏡應(yīng)用多樣，這要求鏡片的視場角和眼動范圍較大。因此，只有光波導(dǎo)技術(shù)才可滿足這兩個矛盾需求，在光波導(dǎo)實現(xiàn)技術(shù)和量產(chǎn)突破前，AR 眼鏡很難實現(xiàn) C 端大規(guī)模落地。

光波導(dǎo)優(yōu)越性能吸引眾廠商入局，已推出諸多技術(shù)路徑。2021 年 Rokid、亮風臺、小米等 8 款 AR 眼鏡采用光波導(dǎo)，根據(jù)原理差異，光波導(dǎo)可分成幾何和衍射兩類，幾何光波導(dǎo)利用傳統(tǒng)光學元器件實現(xiàn)全反射，而衍射光波導(dǎo)使用更平面的衍射光柵。而根據(jù)耦入和耦出光柵材料的不同，將延伸成四類技術(shù)路徑。光學元器件與材料差異使得不同技術(shù)路徑的技術(shù)性能和量產(chǎn)制造情況不同，首先對比各路徑的技術(shù)性能表現(xiàn)。因四類技術(shù)路徑均滿足輕薄需求（<3mm），我們主要比較包括成像質(zhì)量、光效、眼動范圍和視場角在內(nèi)的其他性能。

綜合當前各性能指標，陣列光波導(dǎo)表現(xiàn)最優(yōu)。和兩個衍射光波導(dǎo)技術(shù)性能相反，陣列在成像效果占優(yōu)，但面臨眼動范圍窄的問題。但成像質(zhì)量和光效指標更為重要，且二維擴瞳技術(shù)實現(xiàn)突破、逐漸落地，將緩解陣列光波導(dǎo)眼動范圍不佳的缺陷。體全息光波導(dǎo)目前在三者中表現(xiàn)較落后，但其中遠期理想性能使其備受關(guān)注，積極布局。

不同于 VR 頭顯，AR 眼鏡對沉浸性相關(guān)的顯示指標要求低。一方面，AR 更注重賦能現(xiàn)實，并非如 VR 般欺騙人眼打造身臨其境體驗，本身對沉浸顯示要求低；另一方面，AR 眼鏡發(fā)展仍在落地早期，AR 眼鏡主要功能多為簡單的信息輔助和屏幕共享等，特別是 C 端設(shè)備多為翻譯、消息、標注等文字類圖像，主要在解決消費級產(chǎn)品的“可用”，尚未追求圖像的沉浸真實。同時，AR 追求輕便和長久佩戴，使得更注重 AR 顯示屏的功耗和壽命等指標。

AR 顯示和光學的綁定搭配，顯示屏亮度成為選擇關(guān)鍵。入眼光線亮度在 100-300nit 為正常亮度，若想在強日光下看清圖像，入眼光線亮度應(yīng)在 500-700nit。AR 光學中，因未來主流技術(shù)光波導(dǎo)光學效率極低（最低至 0.3%-1%），需顯示屏提供很高亮度才能保障正常入眼亮度，因此呈現(xiàn)光學方案和顯示屏方案搭配使用、深度綁定的局面。

不同于 VR 頭顯，AR 眼鏡對沉浸性相關(guān)的顯示指標要求低。一方面，AR 更注重賦能現(xiàn)實，并非如 VR 般欺騙人眼打造身臨其境體驗，本身對沉浸顯示要求低；另一方面，AR 眼鏡發(fā)展仍在落地早期，AR 眼鏡主要功能多為簡單的信息輔助和屏幕共享等，特別是 C 端設(shè)備多為翻譯、消息、標注等文字類圖像，主要在解決消費級產(chǎn)品的“可用”，尚未追求圖像的沉浸真實。同時，AR 追求輕便和長久佩戴，使得更注重 AR 顯示屏的功耗和壽命等指標。

Micro OLED 成為中短期 VR 主流顯示方案，緩解量產(chǎn)制造的瓶頸，惠及AR 顯示。優(yōu)良性能吸引 VR 廠商，蘋果、Meta 等后續(xù) VR 頭顯均意向采用 Micro OLED，吸引索尼、LGD、京東方等興建這種專門應(yīng)用于VR/AR 的小型屏幕產(chǎn)線，2020 年中國產(chǎn)線投資規(guī)模超 200 億元。投資和研發(fā)的火熱幫助優(yōu)化系統(tǒng)和設(shè)計水平、改進半導(dǎo)體設(shè)備、大規(guī)模出貨降低制造成本，大幅度改善量產(chǎn)制造這一 Micro OLED 主要困境，AR 眼鏡可直接享用 VR 推動下的 Micro OLED 發(fā)展成果。

Micro LED 憑借全面優(yōu)越性能和理論制造優(yōu)勢，有望成為搭配光波導(dǎo)的終極顯示技術(shù)。Micro LED 將 LED 陣列化、微小化，使其既擁有 Micro OLED 的高分辨率、高刷新率、高對比度等優(yōu)勢，也擁有 LCOS 高亮度、壽命長等優(yōu)勢，并在 AR 關(guān)鍵的亮度、功耗、屏幕體積等性能實現(xiàn)大幅度升級，成為光波導(dǎo)的終極搭檔。同時全新原理帶來簡單結(jié)構(gòu)，使其理論上量產(chǎn)能力強，制造成本低。

綜合考慮顯示和對應(yīng)光波導(dǎo)的技術(shù)性能和制造量產(chǎn)能力，未來

1） 中短期（2022-2025 年）：光波導(dǎo)基本成熟并初步量產(chǎn)，自由曲面/BirdBath + Micro OLED 的產(chǎn)品組合會更多搭載低功能嘗鮮 AR 產(chǎn)品，市場占比持續(xù)壓縮。Micro LED 將在 2025 年左右成熟量產(chǎn)，因此早期仍使用LCOS 等較差顯示屏，Micro LED 的全彩顯示和巨量轉(zhuǎn)移逐漸突破后，從高端 AR 眼鏡開始逐步向下滲透；

2） 長期角度（2025 年后）：2025 年后，隨光波導(dǎo)的成熟落地，搭配自由曲面/BirdBath 的 Micro OLED 會基本消失；Micro LED 將完成量產(chǎn)技術(shù)突破，憑借其基本完美的顯示性能，加速替代 LCOS 和 DLP，從高端 AR 產(chǎn)品滲透至全品類，最終成為統(tǒng)一且穩(wěn)定的 AR 光波導(dǎo)顯示屏選擇。

AR 芯片相比 VR 性能要求低，更注重功耗。VR 追求沉浸和交互性，搭載強勁編解碼能力和豐富交互模塊，驅(qū)動 VR 芯片算力不斷迭代。而 AR 追求更輕量化，降低算力要求，提高功耗和續(xù)航需要。一方面，當前 AR 應(yīng)用簡單，多為信息提示場景，無需逼真圖像和視頻編解碼，因此對 CPU 要求高，對 GPU 要求低；另一方面，輕薄機型大多采用分體式設(shè)計，將部分復(fù)雜運算傳輸至手機端完成。

高通（QCOM.O）驍龍芯片承擔主力，但 AR 芯片方案相比 VR 更多元。VR 絕大多數(shù)采用最強的高通驍龍 XR2，但因成本和功耗，部分 AR 眼鏡采用算力和交互較差的 XR1 芯片，甚至選擇適用于可穿戴設(shè)備的高通 2500 或 4100。AR芯片寬松的性能要求，讓很多 AR 初創(chuàng)企業(yè)積極嘗試其他芯片方案，呈現(xiàn)出 1）可穿戴芯片推動消費級滲透；2）國產(chǎn)芯片相比 VR 更易搭載 AR 的現(xiàn)狀。

通過 VR 芯片部分的參數(shù)對比可知，國產(chǎn)芯片在算力、交互等性能上仍有較大差距，國產(chǎn) VR 頭顯基本不使用，但因現(xiàn)階段 AR 眼鏡要求低，國產(chǎn) AR 廠商積極與國產(chǎn)芯片廠商合作，嘗試非高通以外的芯片選擇，有利于國產(chǎn)手機和國產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)芯片廠商在 AR 領(lǐng)域?qū)で笸黄疲壳俺鹦疚ⅰ?華為海思 和 全志科技外，國科微推出 AR/VR 專用 GK68 系列芯片，而晶晨股份的物聯(lián)網(wǎng)芯片 S905D3 和紫光展銳的手機芯片 T740也被應(yīng)用到 AR 眼鏡中。

AR 功能和應(yīng)用場景將不斷拓展，并逐步擺脫手機成為獨立一體機形態(tài)，這要求AR 在保持低功耗同時提升運算能力，形成了兩種發(fā)展路徑，即 1）定制芯片追求性能最大化；2）AR 上云，在云端完成計算任務(wù)。定制芯片實現(xiàn)軟硬協(xié)同，提升 AR 眼鏡性能和競爭力。目前針對手機、物聯(lián)網(wǎng)、VR 等的通用芯片被應(yīng)用到 AR 中，出現(xiàn)功能冗余、AR 特定功能（如交互）無法實現(xiàn)的情況，且難以滿足 AR 對小體積、低功耗的需要。AR 廠商針對使用場景和應(yīng)用功能定制芯片，追求“自研芯片+自主 OS”軟硬一體的高度協(xié)同，性能和功耗表現(xiàn)會強于通用芯片，有效緩解 AR 產(chǎn)品的限制。同時，根據(jù)蘋果憑借定制 M1 芯片在 PC 市場取得差異化優(yōu)勢的歷史經(jīng)驗，軟硬結(jié)合助力 AR 的復(fù)雜交互和個性化功能更好實現(xiàn)，實現(xiàn)產(chǎn)品領(lǐng)先。

整體思路是復(fù)用蘋果（AAPL.O）、Meta（META.O）、微軟（MSFT.O）等科技巨頭相對成熟的 VR 感知交互技術(shù)，但受輕量化、功耗和成本限制，現(xiàn)搭載功能有限，空間交互、手勢識別將最先應(yīng)用。AR 面臨的難點是在使用較少數(shù)量傳感器的情況下，保持高自由度和高精度，現(xiàn)階段通過提升算法、傳感器和軟硬適配進行效果優(yōu)化。

高端B 端眼鏡可滿足空間定位、手勢識別、語音交互、眼動追蹤等交互功能，它們像 VR 般搭載大量傳感器，如微軟 HoloLens 2 和 Magic Leap 2（未發(fā)售）分別搭載 8 和 9 顆攝像頭，附加 IMU 等傳感器。但這同時帶來設(shè)備體積、重量和價格上升，HoloLens 2 售價 3500 美元，重達 566g，或難推廣至消費端。

AR 目標實現(xiàn)虛實融合，這要求感知空間和分辨場景，因此空間定位是必要交互功能；AR 將成為未來生產(chǎn)力工具，手部交互至關(guān)重要，手勢識別因成本低、移動便捷備受矚目。目前投屏式 AR 眼鏡僅為過渡期產(chǎn)品，具備空間定位、手勢識別等復(fù)雜交互功能是 AR 眼鏡未來兩三年的趨勢和目標。

空間定位的多目攝像頭+IMU+SLAM 算法，手勢識別的關(guān)節(jié)捕捉和算法，已在手機、VR 上積累專利豐富，應(yīng)用成熟。但 AR 眼鏡相比 VR，高性能和輕薄、低功耗的矛盾突出，搭載傳感器數(shù)量的限制，一方面限制搭載更多交互，如眼動追蹤；一方面降低精度和自由度，如 HoloLens 2 僅能識別特定設(shè)置的手勢，無法對各關(guān)節(jié)進行全自由度追蹤。C 端 AR 眼鏡的交互難點，不是前沿交互技術(shù)的研發(fā)，而是在硬件限制的情況下盡可能保持高精度和靈活性。現(xiàn)有解決思路包括：

1） 硬件端：通過硬件共用、增強傳感器標定和提高軟硬系統(tǒng)設(shè)計來提升性能。不同于四目定位的 Quest 2 VR 頭顯，AR 大多使用 1-2 個攝像頭，蘋果ARKit、谷歌 ARCore 等均推出單目空間定位 SDK。而易現(xiàn) EZXR 手勢識別SDK 可共用 SLAM 攝像頭，無需為手勢識別增加額外硬件。AR 無法堆疊傳感器，這要求提升傳感器水平，實現(xiàn)高精準和穩(wěn)定的標定；算法和傳感器軟硬有機結(jié)合，發(fā)揮更佳效果；

2） 軟件端：優(yōu)化 SLAM 等算法。點云數(shù)量可提升精度和效果，通過數(shù)據(jù)預(yù)處理、特征描述、點云配準和分割、圖優(yōu)化等方面優(yōu)化現(xiàn)有算法；

3） 生態(tài)端：開源平臺降低交互功能開發(fā)門檻。2021 年高通發(fā)布 Spaces 開發(fā)者平臺，使用高通芯片驅(qū)動的 XR 設(shè)備可享受空間定位、環(huán)境識別、手勢追蹤等 SDK；Rokid 推出操作系統(tǒng) YodaOS-XR，提供空間感知和環(huán)境理解。開源平臺可降低應(yīng)用門檻和開發(fā)成本，加速 AR 交互升級進程；

4） 未來路徑：肌電手環(huán)或能解決根本矛盾。肌電感應(yīng)具備高靈敏度和精度，相比視覺方案數(shù)據(jù)處理量很小、功耗和算力需求低。相比 VR，肌電手環(huán)的應(yīng)用對注重輕薄機型的 AR 眼鏡更為重要。隨著科技發(fā)展，腦機接口和機電手環(huán)等終極感知交互手段有望逐步替代現(xiàn)有交互方式。

中短期，因技術(shù)受限 AR 難以 C 端滲透，應(yīng)關(guān)注增長確定性較高的 VR 硬件，并持續(xù)追蹤 AR 光波導(dǎo)技術(shù)進展；長期，AR 有望 C 端商業(yè)落地，較大市場發(fā)展?jié)摿︱?qū)動 AR 出貨量高速增長，VR 出貨量有望因內(nèi)容生態(tài)建立繼續(xù)突破。

來源：智東西