万元级VR设备拆解及BOM成本分析，到底贵在哪？

来源:电子工程世界发布时间:2022-12-26374浏览

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Quest Pro是Meta 2022年发布的一款定位高端，具备生产力工具属性的VR一体机，备受全球产业关注。近日，Wellsenn XR 拆解了这个这款顶级VR设备。

主板

主板正面最大的三颗芯片分别为DRAM、ROM和SOC芯片，它们分别来自镁光、西部数据和高通。

▲主板正面

Quest Pro采用美光的LPDDR5 RAM，FRGA代码为DBCCN，容量12G，多通道Bank Group架构। 最高速率6400 Mbps，在同等工况下速度更快，功耗更低。

闪存芯片来自西部数据，型号为SDINFDK4-256G, 4Dies ,支持UFS 3.1, 读速率1500MB/S，写速率800MB/S。

Quest Pro采用高通最新的骁龙XR2 + Gen 1平台। 芯片代号为SXR2155P，此方案最大的不同点在于取消了此前XR2芯片和RAM堆售的设计」而是将XR2+将RAM放在芯片侧面，后者能够实现更好的散热，从而获得更高的持续性能，官方宣称可实现50% 的续航表现提升和30%的散热性能提升。正面较小的三颗芯片分别是来自英飞凌的Type C协议芯片、来自骅讯的音频芯片和来自高通的电源管理芯片。

▲正面三颗小芯片

Quest Pro USB PD双向快充协议芯片采用英飞凌CPYD3177芯片，支持最高100W充电功率，其内建ARM Cortex-MO处理器，64KB Flash 8KB SRAM, 支持QC4.0、APPLE 2.4A、 AFC、BC1.2等充电协议。

骅讯CM7120是一款高度集成的音频DSP和 CODEC音频编解码芯片，集成了Tensilica Hi-Fi 3 和 Hi-Fi Mini DSP 内核， Tensilica HiFi-3 DSP 内核能够以 300MIPS的速度支持复杂的信号处理应用。Tensilica HiFi Mini DSP内核可支持轻型和超低功耗应用，例如语音触发和语音命令。CM7120具有低功耗无电容 G类耳机放大器，播放时功耗低，信噪比114dB，能提供更长的Hi-Fi体验下的电池续航时间。CM7120拥有输入多个麦克风的音频处理能力，用于处理Quest Pro三个麦克风阵列的音频信号输入。

电源管理芯片是高通Qualcomm PM8150L，主要负责给外围IC供电。

正面其他芯片包括快充芯片、FPGA可编程芯片、LED驱动芯片、升压芯片、运算放大器和电压电平芯片。

▲正面其他芯片高通充电芯片SM8-1355-0-56BWLNSP支持QC40快充，兼容QC2.0和Q C 3.0，最大电流3 A ，最高充电功率28W， 3.8 V 至14.2 V 工作输入电压范围，自适应电池电流限制(ABCL)，可与各种交流适配器和PMI设备兼容，可编程0.5 A 至 5 A 电池充电电流。

Quest Rro头显共有10个摄像头，由于XR2 Gen 1芯片只支持7路摄像头，采用莱迪思半导体Lattice Semiconductor LIF-MD6000-6MG81I FPGA芯片负责把眼球追踪和面部识别追踪五个摄像头的数据集合到一个输入接口上，扩展XR2 Gen 1的摄像头输入。

Quest Pro屏幕采用Mini LED背光，德州仪器Tl TLC59401 为带有像点修正与灰度PWM控制的16通道LED驱动器LED驱动芯片,分别用于控制左右两个MiniLED背光。

德州仪器Tl TPS61378-Q1同步升压转换芯片集成了负载断开功能，输入电压范围为2.3V至14V，最大输出电压可达18.5V，开关电流限制可在1A至4.8A范围内编程.

德州仪器Tl TLV9064运算放大器是4 通道，IOMHz、低噪声、RRIO、CMOS运算放大器，作为LED驱动或者其他驱动的放大器。

德州仪器TlSN74AVC4T245是4位元双向电平转换芯片，双电源设计，可配置电压转换和三态输出。

戴泺格半导体Dialog Semiconductor SLG59M1717V用于控制电源的浪涌电压，让电源更平稳。

高通Qualcomm PM8150b充电管理芯片提供电池充放电管理、电量管理。

高通Qualcomm PM8250高通电源管理芯片，主要负责给CPU供电。

Nordic nRF52840是一款先进的多协议的SQC，非常适合超低功耗的无线应用。nRF52840拥有一颗32位ARM Cortex M4F的微处理器，带片上1MB的FLASH 和256KB的RAM空间。nRF52840的2.4GHz无线收发器支持低功耗蓝牙，ANT, 802.15.4和2.4GHz专有协议。它支持2Mbs和1Mbs的低功耗蓝牙和蓝牙5.0的500Kbs和125Kbs。支持自动测量高分辨率的RSSI，以减少CPU的负载，此芯片主要用于与手柄的数据传输，以及无线键盘等连接。

Quset Pro主板采用大了的1500μF，小的330μF电容，属于超大电容阵列，为了减小体积采用了价格较高的钽电容，配合外部的电源负载开关，可以保证电源输入的平整。

高通Qualcomm PMK8002时钟发生器芯片，将热敏晶体提供的38.4MHz时钟信号，分频后分别供给其它芯片使用，PMK8002可依据板上温度不同给热敏晶体提供不同的负窗电容补偿，保证系统工作时钟的精准。

Quest Pro采用定制化的村田SIP(System in Package) ，内部包含WIFI 6E芯片、FEM、BLE等芯片。SIP封装将多种芯片集成在一起，相对独立封装的IC 更能节省PCB的空间。Quest Pro此次采用的XR gen 1芯片不再采用S0C和RAM堆叠设计， WIFI芯片封装成SIP正好可以节省出RAM单独布板的空间。

▲Quest Pro拆解：主板连接器接口示意图

综合来看，主板BOM成本价值166.6美元，如下图所示。

▲Quest Pro VR一体机头显主板BOM

光学模组

Quest Pro采用了两片式pancake光学方案,，左右分别为两个pancake模组，水平FOV为 106°，垂直FOV为96°，模组厚度约为26mm ，最大透镜口径约为44mm ，搭配两块2.48英寸Mini LED背光Fast-LCD屏幕，pancake模组的供应商来自舜宇光学。

Quest Pro pancake采用2P方案，两片透镜均为平凸非球面形状，半透半返膜(BS)贴在靠屏幕透镜A的曲面上，1/4相位延时片(QWP)与反射式偏振膜(RP膜 )则依次贴于靠近人眼侧透镜B平面，属于平贴方案，QWP与RP膜的贴合和裁切供应商来日东光学(NITTO)。此外，由于Quest Pro采用的是Fast-LCD屏幕，需要在屏幕上增加一块QWP膜将其调制成圆偏振光。

▲Fast-LCD显示屏幕

Quest Pro采用了两块来自京东方的Fast-LCD屏幕，单屏分辨率为1800*1920，屏幕刷新率标准为72Hz，最大支持90Hz， PPI约为1060，官方表示Quest Pro的每英寸的像素数比Quest 2多37% ，每度像素数多10%，色域也是Quest 2的1.3倍。

Quest Pro显示屏背光模组采用Mini LED模组，供应商来自鸿利光电、隆利科技和运鸿辉，分区数量为504， LED芯片数量约为1000颗，亮度超过 2万尼特，可以实现精准的局部调光，可将显示屏幕的对比度提高75%。

相比于Quest 2 的固定三档瞳距调节(58mm、63mm、68mm)，Quest Pro采用的线性调节机构通过滑轨和行星齿轮，可以精确的实现双目同步调节瞳距，调节范围为55 -75 mm，由于Quest Pro支持眼动追踪，手动调节瞳距时，眼动追踪模组会实时追踪和测量瞳距，并实时显示在屏幕上，用户可以轻松的掌握和调节适合自己的瞳距。相比于Pico 4配备了无极电动瞳距调节(62mm-72mm)，并且还采用了全新的手柄遥控的方式来调节光学模组距离，精准对焦更加简易，Quest Pro采用的手动线性调节机制结构简单，成本较低。

▲Quest Pro VR一体机光机BOM清单

面框

Quest Pro面壳采用了PC材料透明注塑工艺，重量为26克。通过透明设计，摄像头放置于面壳背部，可起保护作用。亮面设计有利于后期用户黏贴的DIY贴纸。面壳背面有注望框骨架用于加强面壳，面壳外延四周为格栅式设计，通过格栅，面壳与中框之间雷有空隙，用于头显的散热。此设计使得整个面壳与中框之间都是散热孔，配合两个散热风扇，整体的散热效果较Quest 2 有大幅提升，但此设计不利于防尘和防水。

▲面壳

▲顶框底框

Quest Pro顶框采用PC+玻纤材料，约36克，顶部的耳部位置还内置了金属结构件用于提高强度，顶框前部有卡扣用于安装前额承力托泡棉。底框则主要用于安装Slam摄像头、面部追踪摄像头、天线以及pogo pin充电接口，重量约为 12克。

▲承力托与后枕托

Quest Pro的佩戴方式与Hololens 2类似，主要依靠前部额头承力托受力支撑，承力托约为40克，后枕约为21克，采用PU皮包裹泡棉，便于清洁，但前额承力托不易透气和吸汗。

Quest Pro主板支架采用了az91D铝镁合金，其材料成分主要含约9%的铝，约1%的锌，约90%的镁，密度是1.82g/cm，主板支架迸行了喷涂处理，主板支架用于固定主板、散热风扇、扇热导管和光机模组等，铝镁合金材料有利于散热。

▲主板支架

▲Quest Pro MR一体机结构件BOM清单

其他系统

1、散热系统

Quest Pro散热采用扁铜管，内注导热液，CPU紧贴散热铜管中部，铜管两端分布在两个风扇旁，并紧贴密合金主板支架，热量通过风扇逐步播出到头显外。

Quest Pro采用了双散热风扇设计，风扇供应商为台达电子（Delta）型号为KSB0405HB。风扇背面紧贴显示屏，可将屏幕热量排至中腔，再与导热管和合金支架的热量一起通过风扇排出头显外。

▲散热扁铜管

▲扇热风扇

2、电池与声学系统

Quest Pro电池pack采用了两块异形锂电池，合计容量为5548毫安，20.58Wh，最大充电电压为4.4V，电池供应商为欣旺达。电池背面贴合传感器，用于监测电池温度和是否变形，提升电池安全性。

Quest Pro音频模组采用了双方形腔体喇叭设计，上下两个喇叭各朝内外，较 Quest2相比，可以提供较沉的低音，官方宣称头显噪音比Quest 2减少了10 dB。

▲头显电池

▲喇叭

3、空间定位和VST模组

头部追踪定位摄像头采用豪威VO7251图像传感器，30万像素，640x480 VGA分辨率，OV7251的待机模式电流消耗仅为5m A，主要用于头部追踪定位。

Quest Pro RGB V5T摄像头采用来自索尼MX471 CMOS, 1600万像素(4608*5456)，像素宽度1微米。摄像头封装厂商为舜宇智能，此摄像头主要用于透视功能中的图像采集。

深度识别摄像头采用豪威OG01A1B 1/5英寸黑白图像传感器，130万像素 (1280×1024) ，用于手势追踪、深度识别。

▲空间定位和VST模组

4、面部追踪模组

Quest Pro面部追踪模组由左右脸和额头三个模组构成，左右脸模组分别位于头显底框处，被封装在内部，肉眼无法看见，底框材料为红外透过塑料。面部追踪模组共有4个红外LED和1个摄像头构成，额头追踪模组由3个红外LED和1个摄像头组成，摄像头均为豪威科技晶圆级封装(WLP)的OVM6211，16万像素(400*400)，全局快门，帧率400*400@120fps, FOV为90°。

▲面部追踪模组

5、眼动追踪模组

Quest Pro眼动追踪采用的角膜瞳孔法（Pupil-CR），在pancake模组的透镜外围分布了9个红外LED和1个摄像头，摄像头采用豪威科技晶圆级封装（WLP）的OVM6211, 16万像素（400*400），全局快门，帧率4OO*4QO@12ofps， FOV为50°,红外LED发出近红外光，近红外光就会在眼睛角膜处产生反射，摄像头采集这些带有反射的眼睛的图像，算法会将识别到的瞳孔和角膜标记上两个十字，通过角膜与瞳孔之间形成的角度来计算出两者间的向最，从而确定眼睛的位置和运动轨迹。

▲眼动追踪模组

6、麦克风阵列和POGO PIN

Quest Pro在底框靠近鼻托处放置了三颗指向性MEMS麦克风(MIC)，防尘防水抗冲击，用于语音交互，三阵列MIC可以有效降噪，去除杂音。

Quest Pro在处设置有磁吸式连接器(pogo pin), 2P不带磁吸，与充电底座通过重力触发顶针。

▲麦克风阵列和POGO PIN

7、陀螺仪IMU

Quest Pro头显端果用了TDK的42688-P 6轴陀螺仪，3轴陀螺仪和3轴加速度计。加速度计最大量程为16g，陀螺仪的最大量程为2000°/s。考虑到运动量不如手柄，没有采用最新的ICM-42686。

▲陀螺仪IMU

▲Quest Pro头显BOM（除主板、结构件、光机）

手柄

手柄主板正面最大三颗芯片是ROM、SOC和RAM，分别来自东芝、高通和海力士。

▲手柄主板

Quest Pro手柄采用东芝4GB eMCC存储,产品型号为THGBMNG5D1LBAIL，采用15nm生产工艺，官方资料显示即将停产。

Quest Pro手柄SOC采用高通骁龙662处理器，662是一款中低端手机的处理器，11纳米生产工艺，4 个Cortex A73大核+4 个Cortex A53小核，大核最高频率达2.0 GHz ，Kyo260架构，GPU为Adreno 610，支持48Mp摄像头和三摄像头。在Quest Pro手柄中主要用于slam定位，实现手柄自追踪功能。Quest Pro手柄采用了海力士的LPDDR4，容量为1G，支持最高速率为4266Mbps，采用BGA封装。正面的其他芯片分别是MCU、IMU陀螺仪、电源管理芯片和霍尔芯片。32位MCU，基于ARM Cortex M0+，128KB 闪存和 16KB SRAM，支持多达120个触摸通道，配合Atmel Studio开发环境可以非常方便地实现触摸按键、滑条、滚轮等设计。在Quest Pro手柄上主要用于实现手柄的按键、触摸、手指悬浮追踪等功能。Quest Pro手柄采用了TDK升级版IMU芯片ICM-42686-P,其包含高精度3轴电子陀摞传感器和3轴加速度计，相较于头显的42688的计量程最大是32g ，陀螺仪的最大量程是4000°/s，有利于手柄大幅度移动的追踪精度。电源管理芯片为高通 PMI632，提供手柄电池充放电管理、电量管理。A139x系列线性霍尔效应传感器，带三态输出和用户可选休眠方式的微功率3V线性霍尔效应传感器，用于检测扳机键和侧键和是否按下。主板背面主要包括蓝牙芯片、射频芯片、电源管理芯片、霍尔芯片、WIFI芯片和马达驱动芯片。蓝牙芯片为Nodic N52832，是一种集成ARM Cortex-M4处理器和2.4G射频收发芯片，支持各种设备接口，支持蓝牙5.0，支持NFC、ANT和2.4 GHz专有协议，在Quest Pro中通过私有协议将手柄IMU数据传输给头显。

射频芯片Sky world 66111-11是一款高度集成的前端模块，适用于Nordic、Dialog和TI等厂商蓝牙芯片。SKY66111-11前端模块允许主机蓝牙芯片工作于更低的输出功率，从而有助于节省功耗并降低系统的总功耗。

电源管理芯片为高通 PM4250，负责给SOC和其他IC供电。

WiFi芯片为高通WCN3950，是一款单芯片无线局域网（WLAN）, 蓝牙和FM组合解决方案，支持 1x1 IEEE 802.11 a/b/g/n/ac WLAN 标准和 BT5.0 , 在Quest Pro中主要用于传输手柄摄像头数据给头显。

C540L25集成了一个高性能触觉驱动器、一个数字信号处理器和一个升压转换器，在Quest Pro手柄中用于驱动手柄的线性马达（LRA）和音圈马达（VCM）。

Quest Pro手柄共有三颗振动马达，分别是扳机的Z轴线性马达；拇指休息区斜面的Z轴线性马达；以及手柄主体的握持区X轴音圈马达。Quest Pro手柄支持食指追踪，可以识别手指在扳机上的横向滑动，也就是食指支持三种状态：伸开、蜷缩、紧贴扳机。

▲Quest Pro手柄马达

Quest Pro手柄采用了 ALPS的3D摇杆, 可实现旋转和垂直按压，摇杆按键柄和按键帽之间的弹簧线圈用于实现触摸功能。

Quest Pro手柄采用了一颗飞毛腿公司制造的18650 电池，2880亳安/10.52瓦，官方宣称支持8小时续航. 充电电池通过POGO PIN磁吸充电口与充电底座或者专用充电线充电。

▲Quest Pro手柄摇杆和电池

▲摄像头

Quest Pro手柄采用了自追踪的方案，手柄顶端放置了3颗VGA摄像头，3个摄像头实现360°全视场角覆盖，摄像头模组供应厂商为舜宇智能光学，摄像头采用豪威OV7251传感器，基于5微米OmniPixel 3-GS全局快门架构， 1/7.5英寸光学格式，为设计人员提供小尺寸、低功耗、高效率的 120fps、640x480 VGA分辨率相机模块，OV7251的待机模式电流消耗仅为5mA ,在工作模式下，摸块的全局快门可实现快速图像捕捉。