定制AR设备之“芯”

有关苹果增强现实（AR）头显的消息是当前电子信息与消费领域，人们最为关注的行业热点之一。此前曾有消息称，其将于2022年底发布。海通国际证券在近日发布一份报告中预计，该设备或被推迟到2023年第一季度。尽管再被推迟，苹果AR头显的关注度依然不减。业界普遍期待，凭借苹果强大的定制化自研芯片能力，这款产品或将为AR设备市场打开一条上升通道。而这一情况亦从另一侧面显示出，定制化芯片对于AR设备发展的重要作用——“元宇宙”浪潮下，定制化芯片成为推动AR设备大规模落地的重要助力之一。

AR商用落地的重要助力
在元宇宙大背景下，AR头显设备重新回到人们的视野中央。在2022年的CES上，三星展示了AR如何被纳入汽车的挡风玻璃，以显示天气、轮胎压力水平、地图等信息。微软则继续打磨HoloLens，目前HoloLens 2工业版已被推出。谷歌正在开发下一代AR头显设备，项目代号“Project Iris”，产品预计最快会于2024年上市。至于苹果AR眼镜的爆料信息，更是频频见诸网络之中。
然而“元宇宙”浪潮下的重新回暖，并未让AR设备中存在的一些问题得到彻底解决。有专家指出，设备太过笨重，周边应用环境不够成熟，传输数据不够完善，产品使用限制过大等，依然制约着用户特别是消费电子用户使用AR设备的热情。数据显示，AR 设备因为没有达到消费级水平，目前出货量比较少，2021 年全球市场AR头显出货量28万台。如何让AR能够尽快贴近用户使用需求，是AR设备厂商的当务之急。
针对目前市场上大多数AR设备依然采用通用芯片的情况，芯原股份业务运营高级副总裁汪洋指出：“AR是近年来才开始发展出的一种新型产品，市面上现有的很多通用计算芯片，一般主要针对如手机、平板电脑、PC等应用而深度优化和绑定。在被应用到AR设备中时，常常会出现部分功能冗余、部分特定功能无法满足，以及显示性能或是功耗不理想等问题，这极大限制了AR设备端的发挥。这些设备的使用体验欠佳，不利于市场的打开，也阻碍了AR技术和设备的进一步迭代。”
而面向AR设备开发定制化芯片或将为AR的发展提供有利契机。安谋科技智能物联网事业群联合负责人商德明表示，AR产品具有全新的应用场景，既要满足日常佩戴对重量的要求，又要打造极致的交互体验。这就使得定制化芯片在实现应用中显示更加重要。
Rokid创始人暨CEO祝铭明则指出，AR眼镜的进化，依赖于核心部件和生态系统的支撑，其中核心部件包括光学与芯片等。区别于电脑、手机芯片，AR芯片对算力和低功耗有着更高要求，涉及到高昂的开发成本和技术门槛。“自研芯片+自主OS”的紧耦合是AR芯片未来的演进方向。芯片不能孤立进化，软硬一体的高度协同才能够使计算性能最大化。
终端大厂“云集”定制芯片
事实上，越来越多国际终端设备大厂开始选择自主定制AR芯片。在2022国际消费电子展（CES）上高通表示，正在与微软合作开发用于AR眼镜的定制芯片。高通首席执行官Cristiano Amon在发言中表示：“我们宣布，我们正在为下一代、高能效、超轻AR眼镜开发一款定制的增强现实骁龙芯片，用于微软生态系统。”
此外，苹果、亚马逊、Meta等国际科技巨头均有启动自身造芯的计划。小米、OPPO等国内终端设备厂商也开始设计自己的芯片。这些自研芯片项目未来不排除面向AR产品进行相应的开发。
所谓定制化芯片业务又称为ASIC（特殊应用集成电路），是指一类应特定客户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。相较于人们熟悉的通用型芯片，如CPU、GPU、基带、蓝牙、WiFi等，ASIC对于客户的应用需求具有更强的针对性。由于是专门定制，所以定制芯片在某一特定领域的性能一般会强于通用芯片。同时，这也能帮助AR设备厂商在产品上体现差异化优势。
埃森哲全球半导体主管 Syed Alam表示，大型AR设备开发公司越来越喜欢希望使用定制芯片，而非与竞争对手使用同款芯片，以满足其产品和应用程序的特定需求。这让它们在软件和硬件上整合上拥有更多控制权，同时有助于在竞争中脱颖而出。
IP核的重要作用
然而，想要做好一款定制化的AR芯片也并非易事。据报道，Meta原本希望自研一款定制化AR芯片，项目代号为“Barsilia”。但最新消息是，该项目目前已经转向，改为与高通展开合作。Meta增强现实业务负责人亚历克斯•希梅尔认为现阶段搭载自研组件会造成原定于明年上市的产品出现“跳票”。
对此有专家认为，随着越来越多国内企业进入AR领域，定制开发AR芯片将是一个巨大挑战。而在此情况下，IP厂商或可发挥重要作用。因为AR芯片作为一款复杂性极高的产品，想在短期内出成果，必然需要依赖外部IP。国内厂商要想快速推出相关产品，很大程度上需要外购IP核。所谓IP核是指芯片设计中那些具有特定功能的、可以重复使用的电路模块。芯片设计公司通过购买成熟可靠的IP授权，就可实现芯片中的各种特定功能，从而无需对芯片每个细节都自行完成设计。这种开发模式，可以极大缩短芯片开发的时间，降低开发风险，提高芯片的可靠性。
实际上，目前已有越来越多IP供商企业注意到这样的需求。日前，芯原股份在投资者互动平台表示，公司积极布局面向“元宇宙”相关AR/VR技术的智能眼镜，目前公司已为某知名互联网企业提供AR眼镜的芯片一站式定制服务。安谋科技也宣布与Rokid公司面向AR设备终端芯片和生态建设达成战略合作协议。
芯原股份董事长兼总裁戴伟民在接受媒体采访时表示，公司与全球领先的互联网企业合作，正在定制一颗包含芯原核心IP的AR眼镜芯片。超低功耗等特征对IP定制的设计能力和接口适配有着较高的要求，未来市场需求比较大。IP芯片化和芯片平台化将是行业长期发展趋势。
商德明也认为，AR产品具有全新的应用场景，既要满足日常佩戴对重量的要求，又要打造极致的交互体验，对传感器的种类和数量、海量数据的传输和处理都有更高的要求。如何在保证性能的情况下保持低功耗也是芯片架构设计时需要考虑的核心要素。商德明强调了AR芯片定制化设计时特别应该关注的几个问题：首先是各个IP的算力和性能的配置要合理而且平衡；其次是集成度的提高，多芯片的方案将被单芯片所取代；第三是数据处理和数据搬移的功耗进一步降低。适当的IP核选择有助解决上述矛盾。