20230821_安信证券_电子行业证券研究报告:苹果发布Vision Pro空间计算平台开启_37页.pdf

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本报告版权属于安信证券股份有限公司,各项声明请参见报告尾页。1 2023 年08 月21 日 电子 行 业 专题 苹果发布 Vision Pro,空 间 计 算 平 台开启 证券研究报告 投 资评 级 领先大市-A 维持评级 首 选股票 目 标价(元)评级 688001 华兴源创 40.32 买入-A 002475 立讯精密 38.96 买入-A 行业表现 资料来源:Wind 资讯 升幅%1M 3M 12M 相 对收益-9.7-2.4-10.2 绝 对收益-11.6-6.7-19.7 马良 分 析师 SAC 执 业证 书编 号:S1450518060001 郭旺 分 析师 SAC 执 业证 书编 号:S1450521080002 相关报告 国内AI 生态建设加速,智能驾驶进程持续推进 2023-08-20 高通等 IT 龙 头布 局 终 端 生成式 AI,终端 AI 推理应用有望带动产业链升级 2023-08-16 半 导 体 设备 国 产化 加速,生成式AI 基建向前发展 2023-08-13 AI 服务器/EGS 平台升级拉动高速 PCB 需求,高速 PCB产业链解析 2023-08-06 顺 周 期 品种 有 望景 气回 升,先 进 封 装 有 望 持 续 受 益 AI需求 2023-08-06 苹 果发 布 Vision Pro,空间 计算平 台开 启 2023 年 6 月 6 号,苹 果在 WWDC 大会上重磅 发布 MR 眼镜 Vision Pro,此次发布的 MR 堪称虚拟现实的革命性产品,Vision Pro 开创了一类新的计算设备,能将数字世界融入真 实世界,从而实现增强现实(AR),这 种 新 的 计 算 范 式 为“空 间 计 算”。空 间 计 算(spatial computing)技 术 可 以 参 照 现 实 的 物 理 世 界 构 建 一 个 数字孪生世界,将现实的 物理世界与数字的虚拟 世界连接在一起,使我们能够进入并且操控 3D 空间,并用更多的信息和经验来增强现实世界。苹果 CEO 库克表示:“就像 Mac 让我们接触到个人电脑,iPhone 让我们接触到移动计算一样,Vision Pro 将向我们介绍空间计算,这标志一个里程的开始。”芯 片算 力大幅 提高,屏幕、光 学方案 带来 全新体 验:苹果在 2023 年6 月6 号发布MR 眼镜Vision Pro,预计明年初上市,售价 3499 美金,此次苹果发布的 MR,从硬件来看,与此前虚拟现实产品有极大提高。(1)屏幕:采用两块 Micro OLED,单块屏幕分辨率达到了 35003800,接近两块 4k 屏幕的分辨率,屏幕尺寸仅为 1.3 寸,显示效果远超目前市面上的 VR 设备。(2)芯片:Vision Pro 采用独特的双芯片设计,包括一枚 Mac 级别的M2 芯片,同时配置实时传感器处理芯片 R1。强大的 M2 芯片同时运行 vision OS,执行先进的计算机视觉 算法,并以极高的效率提供惊人的图形效果;全新的 R1 芯片则专门负责处理来自相机、传感器和麦克风的输入,将图像实时传输到显 示器,实现几乎无延迟的实时视图,响应 时间仅为 12 毫秒。(3)光学系统:苹果采用了和 Quest Pro 及 Pico 4 相似的 Pancake 技术,但是相比双镜片,苹果采用了 3 镜片的方案,从而实现更好的光学效果。(4)传感器:集成 12 摄像头、5 传感器、6 麦克风的传感系统,交互体验大幅提高。共 享苹 果海量 生态 应用,使用 场景大 幅拓 宽:Apple Vision Pro 运行的是苹果最新操作系统 visionOS,苹果称其为“第一个为空间计算而设计的操作系统”。visionOS 的交互方式包括了传统的 虚拟键盘、语音输入、以及键盘鼠标触摸板,除此以外苹果还引 入了眼动交互和手势交 互。在应用生态方面,visionOS 将拥有一个全新的 App Store,人们可以在其中下-25%-15%-5%5%15%25%35%2022-08 2022-12 2023-04 2023-08电子 沪深300 本报告版权属于安信证券股份有限公司,各项声明请参见报告尾页。2 行 业专题/电子 载 Vision Pro 应用程 序,而 Vision Pro 将能够运行“数十万熟悉的 iPhone 和iPad 应用程序”。在应用场景方面,Vision Pro可以满足传统 XR 设备的游戏、视频以及社交场景,同时凭借强大的硬件与丰富的生态,还可以在办公、医疗、商业教育等领域带来沉浸式体验。相 关标 的:未来随着 XR 设备的发展,国内产业链深度受益,设备推荐华兴源创(688001)、立讯精密(002475),建议关注杰普特(688025)、博众精工(688097)、荣旗科技(301360)、赛腾股份(603283);显 示 建 议 关 注 清 越 科 技(688496);IPD 调 节 关 注 兆 威 机 电(003021)。风 险提 示:Vision Pro 产 品销 售不及 预期 风险;产业 链成熟 度不 及预 期风险;Vision Pro 系统 研发 不及预期 风险。1ZFUzQsPpMmNoQoNtOpQrQbRdNaQtRrRmOoNkPmMyQjMmOoP9PqRpRwMoMvMvPmNzR行 业专题/电子 本报告版权属于安信证券股份有限公司,各项声明请参见报告尾页。3 内容目录 1.Vision Pro,开 启空 间 计算平 台新 时代.5 1.1.苹果 发布Vision Pro,新 一代 空间 计算 平台 开 启.5 1.2.芯片:芯 片算 力强 劲,延迟 以及 眩晕 大幅 改善.6 1.3.屏幕:搭 载Micro OLED 屏 幕,单眼 分辨 率大 于 4K.9 1.4.搭载3P Pancake 光 学方案,轻 薄化 再升 级.10 1.5.集成12 摄 像头、5 传感器、6 麦克 风的 传感 系统,交互 体验 大幅 提高.11 1.6.Vision Pro 成 本结 构:Micro OLED 屏 幕是 最 贵零部 件.13 2.MR 应用 场景:应 用生 态丰富,使 用场 景进 一步 拓宽.15 2.1.MR 搭载 visionOS 系 统,共 享苹 果生 态海 量应 用.15 2.2 手 势识 别及 眼动 追踪:重新 定 义 XR 交互 方式.16 2.3 游 戏及 视频:全 新的 游戏以 及视 频体 验.16 2.4 社 交场 景及 办公:迈 向生产 力工 具.17 2.5 商 业、教育、医 疗等 应用场 景.19 3.Vision Pro 市场 规模 分析.20 3.1.Vision Pro 有 望引 领XR 市场 快速 发展.20 3.2.Vision Pro 有 望复 制苹果 此前 产品 线成 功路 线.20 4.相 关标 的.21 4.1.华兴 源创:Micro OLED 检 测设 备国 内领 先.21 4.2.杰普 特:国内 激光 巨 头,XR 光 学检 测设 备市 场 广阔.23 4.3.清越 科技:国 内领 先 的Micro OLED 厂商.24 4.4.博众 精工:消 费电 子 设备龙 头,拓 展XR 等新 兴 市场.26 4.5.兆威 机电:微 型驱 动 系统龙 头,XR 与汽 车电 子 成为新 成长 点.28 4.6.荣旗 科技:AI 智能 检测技 术业 内领 先.30 4.7.立讯 精密:苹 果核 心 组装厂 商,积极 布 局XR 产 业链.31 4.8.赛腾 股份:苹 果头 部 供应商,3C+半 导体 设备 引 领业绩 增长.33 5.风 险提 示.34 5.1.Vision Pro 产 品销 售不及 预期 风险.34 5.2.产业 链成 熟度 不及 预 期风险.34 5.3.Vision Pro 系 统研 发不及 预期 风险.34 图表目录 图1.Vision Pro 产 品图.5 图2.Vision Pro 双 芯片 设计.7 图3.M2 芯 片主 要指 标.7 图4.Vision Pro 双 芯片 布局.8 图5.菲涅 尔透 镜与 与 Pancake 工作 原理 对比:.10 图6.Vision Pro 传 感系 统:.12 图7.Vision Pro 虹 膜扫 描:.12 图8.Vision Pro BOM 占比.13 图9.visionOS 架构:.15 图10.visionOS 底 层:.15 图11.visionOS 1.0 系 统 界面:.16 图12.visionOS 手 势交 互:.16 行 业专题/电子 本报告版权属于安信证券股份有限公司,各项声明请参见报告尾页。4 图13.Vision Pro 游戏 模 式:.17 图14.Vision Pro 巨型 虚 拟电影 屏幕 功能:.17 图15.Vision Pro 线上 会 议:.18 图16.Vision Pro 无限 画 布:.18 图17.EyeSight 反 向透 视 功能:.19 图18.Vision Pro 3D 模 型教学:.19 图19.全球 AR/VR 出货 量 预测(百万 台).20 图20.华 兴源 创公 司发 展 历程.22 图21.华 兴源 创营 收及 同 比增速(单 位:百万 元).22 图22.华 兴源 创归 母净 利 润及 ROE(单位:百 万元).22 图23.杰 普特 营收 及同 比 增速(单位:百 万元).24 图24.杰 普特 归母 净利 润 及 ROE(单 位:百万 元).24 图25.XR 产品 成像 畸变.24 图26.清 越科 技营 收及 同 比增速(单 位:百万 元).25 图27.清 越科 技归 母净 利 润及 ROE(单位:百 万元).25 图28.2022 年 清越 科技 营 收占比.26 图29.博 众精 工业 务范 围.27 图30.博 众精 工营 收及 同 比增速(单 位:百万 元).27 图31.博 众精 工归 母净 利 润及 ROE(单位:百 万元).27 图32.博 众精 工消 费电 子 业务覆 盖.28 图33.兆 威机 电战 略布 局.28 图34.兆 威机 电营 收及 同 比增速(单 位:百万 元).29 图35.兆 威机 电归 母净 利 润及 ROE(单位:百 万元).29 图36.2022 年 兆威 机电 营 收占比.29 图37.兆 威机 电 IPD 调 节 系统结 构图.30 图38.荣 旗科 技产 品布 局.30 图39.荣 旗科 技营 收及 同 比增速(单 位:百万 元).31 图40.荣 旗科 技归 母净 利 润及 ROE(单位:百 万元).31 图41.立 讯精 密发 展历 程.31 图42.立 讯精 密营 收及 同 比增速(单 位:百万 元).32 图43.立 讯精 密归 母净 利 润及 ROE(单位:百 万元).32 图44.2022 年 立讯 精密 营 收占比.32 图45.赛 腾股 份营 收及 同 比增速(单 位:百万 元).33 图46.赛 腾股 份归 母净 利 润及 ROE(单位:百 万元).33 图47.2022 年 赛腾 股份 营 收占比.34 表1:Vision Pro 参数 汇总.6 表2:相 关芯 片参 数对 比.9 表3:Fast-LCD、Micro OLED、Micro LED 对比.10 表4:VR 光学 方案 对比.11 表5:Vision Pro BOM 清 单(单 位:美元).14 表6:华 兴源 创 Micro OLED 检 测技 术.23 表7:清 越科 技 Micro OLED 技术.26 表8:关 注标 的盈 利预 测 及估值.34 行 业专题/电子 本报告版权属于安信证券股份有限公司,各项声明请参见报告尾页。5 1.Vision Pro,开启 空间计 算平台新时代 1.1.苹 果发 布 Vision Pro,新一 代空间 计算 平台开 启 2023 年 6 月 6 号,苹果 在WWDC 大会 上重 磅发 布 MR 眼镜Vision Pro,Vision Pro 开 创了 一类新的 计算 设备,能将 数 字世界 融入 真实 世界,从 而实现 增强 现实(AR),这 种新的 计算 范式为“空 间计 算”。苹果 CEO 库克表 示:“就 像 Mac 让 我 们接触 到个 人电 脑,iPhone 让我 们接 触到移动 计算 一样,Vision Pro 将 向我 们介 绍空 间计 算,这 标志 一个 里程 的开 始。”空间计算(spatial computing),通常是指采集、获 取、处理和交互三维化 多 模态数据的一系列理论、技术和工具,其 本质是让计算机理 解物 理世界,并以此为基础,无缝地融合真实世界和虚拟世界。相 对 于 建立在 数据 与逻 辑(算 法)的 传统 计算,空 间计 算 增加了 相对 位置的信息,进 而将 人类 的计 算能力 进行 了全 新的 扩展。苹果将现实空间、真实 世 界放在了空间计算的 绝对 核心位置。苹果 Vision Pro 的空 间计 算,本质上 是基 于现 实空 间进 行计算,将 真实 世界 和虚 拟世界 混合 在一 起,产生 新的可 视化 环境,在新的 可视 化环 境里 物理 实体和 虚拟 数字 对象 共存,并实 时互 动。用户 通 过 Vision Pro 看到的所 有虚 拟画 面,都可 以理解 为,是在 真实 世界 上“覆 盖”了一 层更 加优 质的“图层”。于此前 市面 上的 VR 和 AR 不同,不此 次苹 果发 布的 MR 强调 了与 现实 场景 的互 动。此 前的 VR产品对 于用 户来 说,是一 种与外 界隔 绝的 沉浸 式体 验,所 有的 交互 全部 发生 在 VR 设备 所 营造的虚 拟环 境之 中。AR 产 品对于 用户 来说,是 在用 户看到 的现 实环 境上 添加 一层数 字内 容,也就是 增强 现实。MR 是在VR 和 AR 的 基础 上更 进一 步,它 是可 以与 现实 环境 中的物 理对 象混合并互 动的 数字 体验。图1.Vision Pro 产品图 资料来源:苹果 官网,安信证 券研 究中心 空间计算的关键技术 包括 三维重建、空间感知、用 户感知、空间数据管理 等,其实用化功能建立在芯片与传感器、人 工智能、计算机视觉 等技 术进步之上。空 间 计算 的 技术逻 辑能 够自洽的 前 提是 虚拟 空间 的画 面效果 要达 到肉 眼精 度,这种精 度取 决于 摄像 头和 传感器 捕捉 的 现实影像 的精 细程 度。为了 构建空 间计 算平 台,苹 果 Vision Pro 在 多方 面相 较 以往产 品都 有大幅的 领先:1.在软件和应用上,Vision Pro 运行全新的 visionOS 操作系统,搭 配全 新 的App Store,iOS 和 iPadOS 上 app 应用 可以移 植到 MR 眼 镜上,并 为开发 者提 供了 熟悉 的开 发环境。相 比以往 VR 应 用的 开发,MR 应 用开发 的难 度大 幅降 低,并且 MR 应 用可 以被 手机 等 产品复 用,MR应用生 态大 幅改 善。行 业专题/电子 本报告版权属于安信证券股份有限公司,各项声明请参见报告尾页。6 2.在交互体验上,苹果引 入由眼睛、手和声 音控制 的全新的输入系统,用 户 可以通 过简 单地注视、轻敲 手指 或使 用语 音指令 来浏 览应 用程 序,大幅改 善了 交互 体验。相 比以往 的 VR,苹果使用 手势 识别 取代 了过 去的手 柄操 控,重新 定义 了虚拟 现实 交互 方式。3.在硬件上,Vision Pro 搭载了 Micro OLED 屏幕(单眼大于4K),M2+R1 芯片(算力大幅提高,可以极大降低延迟,传输数据 12 毫秒就可以触 达)。在传 感器 上,Vision Pro 集 成了12摄像头、5 传 感器、6 麦克 风的传 感系 统,使 Vision Pro 仅依 赖于 视觉、语音 和手势 就可 以实现高 效实 时交 互。4.在应用场景上,Vision Pro 除了可以应用于影视、游戏、视 频、社交 等场 景,还可以融入办公场景,有望 成为 下一 代生产 力工 具。Vision Pro 兼容 iOS 和iPad OS 的各 种软 件,可 以办 公、娱乐,拍摄 空间 视频,并 且只 需要手、眼 和语 音就 能交 互,重新定 义了 头戴 式设 备的 标准。目前,苹果Vision Pro 已 经开 放了开发者 测评,从目 前测 评 反馈来 看,Vision Pro 的 硬件堆 料 以 及交 互方 式的 革新使 得其 体验感超过 了市 面上 其他 头显 设备。同时 苹果 利用 已纳 入至 Xcode 15 Beta 2 的visionOS SDK,使得全 世界 的开 发者 都 可 以开始 为苹 果 Vision Pro 设计、构 建和 测试 应用 程序,大大 减 少了开发 者的 上手 难度,为 构建 visionOS 生态 提供 便 利。表1:Vision Pro 参数汇总 Vision Pro visionOS M2+R1 Micro OLED 4K 3 Pancake 12 5 6 安全认证 Optic ID IPD 屈光调节 视频透视 虚实切换 面罩 EyeSight 透视 OLED 音频 产品定义 应用场景 应用 iPhone iPad 电池 2 售价 3499 发售日期 2024 2023WWDC 1.2.芯 片:芯片算 力强 劲,延 迟以 及眩晕 大幅 改善 Vision Pro 采用了独特的 双芯片设计,包括一 枚 Mac 级别的 M2 芯片,同时配 置实时传感器处理芯片 R1。强大 的 M2 芯片同 时运 行 visionOS,执行先 进的 计算 机视 觉算 法,并 以极 高的效率提 供惊 人的 图形 效果;全新 的 R1 芯片 则 专门 负责处 理来 自相 机、传感 器和麦 克风 的 输 行 业专题/电子 本报告版权属于安信证券股份有限公司,各项声明请参见报告尾页。7 入,将图 像实 时传 输到 显 示器,实 现几 乎无 延迟 的 实时视 图,响 应时 间仅 为 12 毫秒,以展 现世界的 真实 感。M2 芯片 与R1 芯片 协 同工 作以 实现 虚 拟和现 实的 无缝 结合。对头戴 系统 而言,传 感器 和显示 屏之 间的 延迟 会让 人产生 行动 不适,这种 3D 眩晕 被称 为 晕动症。引 起视 觉晕 动症 的 原因很 多,最 重要 的是 帧 数过低。这里 有两 个指 标:一 个是 人眼 刷新率极 限,这 个无 定论,一般认 为 60Hz 即比 较流 畅;另 一个 是相 关但 不完 全 相同的 指标,头动和视 野的 延迟,一 般认 为超 过 20ms 即 会发 生眩 晕。苹果 通过 在 Vision Pro 中搭载 专门 处理图像 的 R1 芯 片,使得 延 迟降低 到12ms 以内,解 决 了传统 头显 设备 的晕 动症 问题。图2.Vision Pro 双芯片设计 资料来源:苹果 官网,安信证 券研 究中心 苹果 M2 芯片基于 ARM 架 构,釆用台积电 5nm 工艺,包含 200 亿个晶体管,此 前更多应用在13 寸 MacBook Pro、13 寸和 15 寸MacBook Air(M2 芯片机型)当中,相对于 M1 有着18%CPU和 35%GPU 的提升。M2 具有 8 个CPU 内核,分 为 4 个性能 内核 和 4 个能 效内 核。性 能内 核提供192KB 指 令缓 存、128KB 数据 缓存 和 16MB 共享 二 级缓存。效 率内 核要 小一 些,仅 提 供 128 KB 指令 缓存、64KB 数 据缓 存和 4MB 共 享缓 存。效率 内核时 钟频 率为 2.4GHz,性能内 核的 时钟频率 则到 达 3.5GHz。另 外 M2 中 的集 成显 卡提供 8-10 个 内核 以及 3.6TFLOPs 的峰 值算 力。此外,SoC 集成 了一 个具 有 16TOPS 峰值 性能 的高 速 16 核神 经网 络加 速器(属于 DSA,用于AI 计 算加 速)。图3.M2 芯片 主要指标 资料来源:NOTEBOOKCHECK,安信 证券研究 中心 行 业专题/电子 本报告版权属于安信证券股份有限公司,各项声明请参见报告尾页。8 苹果 R1 芯片专门负责处理 与相机、传感器和麦 克风 相关的输入和数据流。R1 芯片可 能包 含专用硬 件加 速器 和接 口,以支持 高效 的图 像和 音频 数据传 输。因 此,R1 芯片 可能负 责以 下任务:1.相机 输入 处理:R1 芯 片 可以处 理从 相机 中获 取的 图像数 据,包 括图 像采 集、图 像压 缩和 解码等功 能。它可 能支 持不 同类型 的相 机接 口和 传感 器,以 便与 各种 摄像 头和 传感器 进行 通信。2.传感 器输 入处 理:除 了 相机,R1 芯片 还可 能处 理 其他类 型的 传感 器输 入,例如环 境光 传感器、距离 传感 器、陀螺 仪 等。它可 以从 这些 传感 器 中获取 数据,并进 行解 析 和处理,以支 持空间体 验的 感知 和交 互。3 麦克 风输 入处 理:R1 芯 片可能 负责 处理 麦克 风输 入,包括 音频 采集、噪声 过滤、语 音识 别等功能。这 可以 使设 备能 够接收 声音 输入,并 与用 户进行 实时 交互。R1 处 理器 目前 可集 中处 理 来自陀 螺仪、加速 度计、气压计 和麦 克风 的多 模态 数据,并 增加 了惯性测 量单 元(IMU)、蓝 牙 5.1、超宽 带(UWB)和 摄像头(包括 运动 捕捉 和 光学跟 踪)传 感器数据 的多 模态 计算 支持。其中 蓝牙 5.1 的到 达角(AoA)和出 发角(AoD)功能可 实现 蓝牙测向。图4.Vision Pro 双芯片布局 资料来源:半导 体产业 纵横,安信 证券研究 中心 Meta 早在 苹果 宣布 之前 的 几天就 推出 了他 们的 最 新AR/VR 头戴 设备 Meta Quest 3,其 搭载了 高 通骁 龙 XR2 Gen2 芯 片组,为了 增强 其跟 踪能 力,它 结合 四个 摄像 头阵 列,包 括两 个侧面摄像 头以 及一 个深 度传 感器。目前 市面 上主 流 AR/VR 头戴 设备 多采 用高 通 骁龙 XR2 Gen1芯片,其采 用 7nm 制 程工 艺,相 较于 苹 果 M2 与 骁龙 XR2 Gen2 芯片,其 图 形性能 大幅 落后。高通 与Meta 共 同开 发的 采 用4nm 工艺 制造 的全 新 SoC 骁龙 XR2 Gen2 在 图形 性能 方 面有 所提升,仅 GPU 就 能带来 2.5 到 3 倍的性 能提 升。但 Vision Pro 采用 M2+R1 双 芯片设 计,在图形渲 染与 响应 速度 方面 都要明 显优 于 Meta Quest 3。M2 芯 片在 图形 处理、运算速 度以 及存储能 力方 面大 幅增 强混 合设备 的性 能。双芯片设 计,外加 M2 级别的算力 和能效比,再加上眼球追踪来节省算 力,使得该设备能达到 8K 超高 解析度。行 业专题/电子 本报告版权属于安信证券股份有限公司,各项声明请参见报告尾页。9 表2:相关芯片参数对比 芯片型号 M2 骁龙 XR2 骁龙 XR1 AMD 6800U Intel i7-1260P 核心频率 3.49GHz 1.8GHz 1.7GHz 2.9GHz 2.1GHz CPU 核心数量 8 核 8 核 8 核 8 核 12 核 晶体管数 量 200 亿颗 131 亿颗 210+亿颗 制程 第二代 5nm 7nm 10nm 6nm 10nm 资料来源:有数 DataVision,安信 证券研究 中心 1.3.屏 幕:搭载 Micro OLED 屏幕,单眼 分辨 率大于 4K 苹果 Vision Pro 搭载 2 片4K Micro OLED 面 板和 一片 普通OLED 面板。Micro OLED 面板由索尼供应,分辨率达 4K,像素 密度达3000PPI 以上,解析度更能达到 8K 超高解析 度;普 通OLED面板则 由 LG Display 供 应,具有 超低 刷新 率和 更低 的功耗,能 够用 来简 单显 示状态。从显示 面板 的技 术分 类来 看,目 前主 要包 括 LCD、OLED、Micro OLED 以及 Micro LED,LCD 由于具备 成本 优势,在 TV 等 大屏领 域依 然占 据主 要份 额。随 着消费 者对 显示 器 的视角 场、分 辨率、像 素密 度以 及轻 量化 的要求 越来 越高,目 前 OLED 技术 在中 小尺 寸已 经逐 步替代 LCD 技术的应 用。OLED 具 有视 野 角度宽、轻 薄、对比 度高、显示 色彩 丰富、响 应速 度快、功耗 低、柔性显 示以 及抗 震性 能好 等优点。目前市 面市 主流 的 VR 设 备 用的 是Fast LCD,它是 LCD 的增 强版,优 点在 于产 能成熟,成 本很 低,但是 它像 素密 度低,分辨 率低;对 比度 低,画 面质 量差;亮 度低,延迟 高,有余 晖,且容易 产生 眩晕;同 时,它还不 能显 示局 部的 黑色。主流 的 AR 眼 镜用 的是Micro OLED,但是最高 分辨 率依 然是 单 眼2K。与Fast-LCD 相 比,Micro OLED 具备 高清 晰度、高 刷 新率、高 对比 度、轻薄、能 全黑等 特点,但是在 亮度 以及 寿命 上存 在短板。因 为 Micro OLED 是有机 物,不能 加过 高电 压,因 此亮 度 有限。与前面 两种 显示 技术 相比,Micro LED 不 仅具 备 Micro OLED 高 分辨 率、高 PPI、高 刷新 率和 高对 比度 等优 点的 同时,拥有 无机 物特 性,将响应 时间、功 耗、色域 等性能 进一 步提 升,并有效 改善 Micro OLED 亮度低、寿命 短的 缺陷。不 过,Micro LED 制 造工 艺面 临技术 瓶颈,尚处研 发阶 段,短期 难以 规模量 产。首先,Micro LED 面 临着 全彩 显示 问题,目前仅 单绿 色具备规 模量 产能 力,并且 全彩显 示和 巨量 转移 问题 严重制 约 着 Micro LED 的 发展。综合来 看,对 于目 前主 流 的 VR 设备 来说,Micro OLED 具 备高 清晰 度、高刷 新 率、高对 比度、轻薄等 显著 特点,并 且其 中亮度 偏低(高 于 LCD,但是低 于Micro LED)、寿 命不够 长等 缺 点对于 VR 设 备来 说影 响不 大,并且 相 比 Micro LED 商 业化量 产难 度要 低不 少,是目前 最合 适虚拟现 实的 显示 技术,有 望快速 取 代 Fast-LCD 的 份 额。行 业专题/电子 本报告版权属于安信证券股份有限公司,各项声明请参见报告尾页。10 表3:Fast-LCD、Micro OLED、Micro LED 对比 性能指标 Fast-LCD Micro OLED Micro LED 发光源 背光源 自发光 自发光 双眼分辨 率 3K 很高,8K 以上 很高,8K 以上 像素密度(PPI)低 较高(3000ppi)高(5000ppi)刷新率 低(90Hz)高 高 响应时间 毫米 ms 微秒 us 纳秒 ns 对比度 低(-5,000:1)很高(10M:1)很高(10M:1)亮度 低(100%140%寿命 较长 中等(100,000 小时)制造难度 低 工艺复杂 投资巨 大,门 槛很高 巨量转移、后续 检测研 究突破中 量产能力 大规模量 产 初步量产 单绿色大 规模量 产,全 彩显示 处于研究阶 段 制造成本 低 较高 很高,但 理论制 造成本 低 资料来源:星空 财富,安信证 券研 究中心 1.4.搭载3P Pancake 光 学方 案,轻薄化 再升 级 光学系统方面,苹果采用了 和 Quest Pro 及 Pico 4 相似的 Pancake 技术,但是相比双镜片,苹果采用了 3 镜片的方案,从而实现更好的光 学效 果。VR 光 学方 案技 术主 要经 历 了非球 面透 镜、菲涅 尔透 镜和 Pancake 方 案三 个阶 段,而Pancake有望成 为未 来 3-5 年 VR 升级的 首选 光学 方案。Pico 已经在去年率先在消费 级 VR 上采用了Pancake 方案,后面 Meta Quest Pro 也跟进采用,相 比传统VR 显示光机(菲涅 尔和非球面),Pancake 折叠光路设计 可 以大幅减小厚度,其 核心 原理是 图像 源进 入半 反半 透功能 的镜 片之后,光 线在 镜片、相 位延迟 片以 及反 射式 偏振 片之间 多 次 折返,最 终从 反射式 偏振 片射 出。图5.菲涅尔透镜与与 Pancake 工作原理对比:资料来源:Oculus,安 信证券 研究 中心 Pancake 方 案与 传统 光学 方案相 比,主要 有三 大优 点:1.舒适 度更 高。Pancake 模组厚 度相 对传 统菲 涅尔 方案减 少了 一半,相 应地,头显 重量 减 轻50%以 上,降低 了对 脸颊 和 眼眶的 压迫,有 效提 升了 使用舒 适度,进 而提 升用 户使用 时长。2.视觉 体验 好。通 过透 镜 组合,提 高了 透镜 边缘 成 像质量,降低 图像 畸变,提 高成像 对比 度、清 晰度 和细 腻度。传 统菲涅 尔透 镜因 为镜 片本 身镜片 问题,边 角会 出现 暗角、模糊 和畸 变。行 业专题/电子 本报告版权属于安信证券股份有限公司,各项声明请参见报告尾页。11 3.近视 用户 可摘 掉眼 睛佩 戴头盔。Pancake 方 案为 组合透 镜,可以 通过 控制 其中一 片透 镜 进行屈光 度调 节,目前 普遍 支持的 调节 范围 是 0-700。而传 统菲 涅尔 方案 只 能通过 增加 透镜实现。同时,Pancake 光学 方案 目前也有 一 定的 缺陷。一 方面,屏幕 和折 叠光 路的 贴合难 度增加,导致采 用这 种方 案 的 VR 眼 镜普遍 售价 较高;另 一方 面,对 基 于 2P Pancake 方案 的 VR 设备而言,能做 到的 最大 视场 角是 95-100。苹 果 Vision Pro 配备2 个3P Pancake 模组,带来视场 角的 提升。表4:VR 光学方案对比 非球面透 镜 菲涅尔透镜 Pancake 多叠折返 式自由曲面 异构微透镜阵列 液晶偏振全息 超表面/超透镜 常规 FOV 90180 90120 70100 80100 150180 60100 80150 常规 TTL 4050mm 4050mm 1520mm 4045mm 2030mm 510mm 12mm 成像质量 边缘成像 好 容易产生伪影和畸变 边缘成像 质量好但容 易产生伪影 容易产生 畸变 视场角超大但容易产生伪影和畸变 FOC 和 Eyebox 色差小 优点 成本便宜 较轻薄 便宜 轻薄成像 质量好 有利于眼 动元器件布 置 轻薄 超大视场角 超薄 可实时变焦 超薄 光路可定制 量产价格 5-10 元 15-20 元 120-180 元 50-100 元 代表产品 PS VR 等 Meta Quest 2/Pico neo 3等 华为 VR Glass/苹果Vision Pro/Meta Quest Pro/Pico 4 Pro 等 资料来源:wellsenn XR,安信证 券研究中 心 苹果采用了 3P Pancake 的方案,从而实现更 好的 光学效果。相比于 1P、2P Pancake 设计(TTL 基本 在 20mm 以上),3P Pancake 光 机模 组 不 仅 能带来 更高 的清 晰度、更 小的畸 变以 及色 差之 外,经过 多次 折返其 厚度 还能 进一 步缩 短。但 同时 也会 增加 工艺 难度以 及物 料成 本、重量,苹果 为了 实现 最好 的 视觉效 果,选择 了工 艺最 难 的方向。索 尼Micro OLED 与3P Pancake方案相 结合,大 大提 高了 画面的 清晰 度。1.5.集成12 摄 像头、5 传感 器、6 麦克 风的 传感系 统,交互体 验大 幅提高 Apple Vision Pro 配备了 12 个摄像头和 5 个传感器,分布在眼镜的前后 两侧。其中 有高 速主摄像 头、向下 摄像 头(用于手 部追 踪)、红 外发 光 器(用 于夜 间视 觉)、环 境 光传感 器(用于自动 调节 亮度)、距离 传 感器(用于 自动 调节 焦距)、陀螺 仪(用于 检测 旋转)、加速 度计(用于检测 运动)、磁力 计(用 于检测 方向)、气压 计(用 于检测 海拔)等。这 些摄 像头和 传感 器可以协 同工 作,让用 户看 到清晰 的现 实世 界,并在 其中叠 加数 字内 容。行 业专题/电子 本报告版权属于安信证券股份有限公司,各项声明请参见报告尾页。12 图6.Vision Pro 传感系统:资料来源:苹果 官网,安信证 券研 究中心 通过集成 了 12 摄像 头、5 传感器、6 麦克 风的 传感 系 统,Vision 可 以实现 眼控 识别、手势 识别、语 音输 入三 种交 互方 式,大 幅降 低 人 机交 互学 习成本。在眼动追踪方面,Vision Pro 的 左右 眼分 别配 备了 两颗红 外摄 像头,相比 之 下 Quest Pro 以及PS VR2 等产 品仅 配备 了 左右眼 各一 颗摄 像头。两 颗摄像 头加 入,在 保障 追 踪精度 的同 时,还能用 于测 算双 眼瞳 深,进而完 善预 畸变 算法 以实 现更好 的画 面显 示效 果。在算法 方面,苹果通过 加 入 AI 算法,可 以 通过观 察用 户的 眼睛 行为 并配合 实时 反馈 的 UI 来 增 强用户 大脑 的预测性 瞳孔 反应,从而 创 建生物 反馈。同时,Vision Pro 内部 还有4 个 红外 相 机,可以 跟踪用户的 眼睛 并对 虹膜 进 行3D 扫 描,能够 执行 苹果 的 安全Optic ID 认证,帮 助 设备验 证用 户身份。图7.Vision Pro 虹膜扫描:资料来源:苹果 官网,安信证 券研 究中心 在手势识别方面,此前 Quest 2、HoloLens 等产 品由于 视觉 盲区 大,用户 使用 裸手交 互时 需要把手 抬起 来,因此 使 用 过程中 非常 容易 疲劳。Vision Pro 则 配备 了四 颗用 于 手势识 别的 摄像头,可以 检测 腰部 以下 的手势,用 户甚 至可 以把 手放在 膝盖 上进 行操 作。在语音输入方面,Vision Pro 配备 了 六 个麦 克风,可以捕 捉用 户的 语音 指令,并通 过 Siri进行智 能交 互。它 还有 两 个扬声 器,位 于用 户的 耳 朵附近,可以 提供 丰富 的 空间音 频,与 现实世界 的声 音无 缝融 合。它还有 两个 骨传 导耳 机,位于用 户的 太阳 穴处,可 以通过 震动 用 户的 颅骨,直 接传 递声 音到内 耳,不需 要塞 入耳 朵,既 舒适 又安 全。它还 有一个 触觉 反馈 器,位于用 户的 后脑 勺处,可 以通过 振动 给用 户提 供触 觉提示 和反 馈。行 业专题/电子 本报告版权属于安信证券股份有限公司,各项声明请参见报告尾页。13 1.6.Vision Pro 成 本结 构:Micro OLED 屏幕 是最 贵零 部件 根据 wellsenn XR 数据,Vision Pro 的物 料成 本约 为 15101555 美 元。其中 最昂贵 的部 分 为2 片 Micro OLED 屏 幕,占 总成本 的640 美 元,由日 本索尼 公司 供应。组 装费 用 120 美元,由中国的 和硕 公司 承担。根 据 BOM 表的 信息,中 国共 有七家
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