文|光大證券 付天資 王贇 趙越
編輯|智東西內(nèi)參
2021 年元宇宙“元年”帶動載體 VR/AR 重回風(fēng)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(jìn)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(jìn)展，促進(jìn) AR 眼鏡商業(yè)落地進(jìn)程。
本期的智能內(nèi)參，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。
01.VR性能迭代放量加速，AR蘊(yùn)藏潛力蓄勢待發(fā)
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(jī)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(jī)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。
▲復(fù)盤智能手機(jī)發(fā)展，硬件是變革早期驅(qū)動力，并預(yù)判 VR/AR 發(fā)展階段和發(fā)展路徑
▲虛擬現(xiàn)實（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實（AR）行業(yè)發(fā)展情況對比總表
虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR）與增強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(jī)、投影儀、電視等娛樂電子設(shè)備進(jìn)行取代，進(jìn)而滲透至健身、醫(yī)療、教育等場景進(jìn)行輔助，我們預(yù)期長期出貨量有望達(dá) 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(jī)形式有望取代手機(jī)成為新一代生產(chǎn)力工具，因此更具市場發(fā)展?jié)摿Γ?/p>
3） 硬件：兩者諸多技術(shù)互通，但 AR 光學(xué)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(qiáng)性能以提升用戶體驗，2025 年有望達(dá)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(jìn)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。
▲2018-2026 年 VR 全球出貨量及預(yù)測
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(dāng)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(jìn)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(jìn)一步增長。因此，針對各應(yīng)用場景，我們參考游戲機(jī)、電視機(jī)當(dāng)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(jī)頻率），測算 VR 硬件的需求上限；參考 VR 頭顯當(dāng)前滲透率和傳統(tǒng)硬件設(shè)備滲透率水平，分別假設(shè)遠(yuǎn)期 VR 硬件對各行業(yè)應(yīng)用的滲透率。通過詳細(xì)測算，VR 出貨量有潛力從 4-5 千萬增長至上億級。
▲長期內(nèi)容生態(tài)建立后，VR 硬件出貨量空間有望超億臺
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(jī)配件形式發(fā)行，可類比 TWS 耳機(jī)和智能手表等可穿戴設(shè)備；未來一體機(jī)成熟后，將取代手機(jī)，擁有十億級出貨量的廣闊市場空間。
AR 硬件因光波導(dǎo)等零部件技術(shù)和輕量化要求掣肘，尚未推出相對成熟能大規(guī)模放量的 C 端產(chǎn)品。我們認(rèn)為，2022-2025 年為 AR 零部件加速研發(fā)、技術(shù)積累階段，光波導(dǎo)、顯示、交互等眾多技術(shù)模塊有望取得突破
實現(xiàn)量產(chǎn)。2025 年前后，蘋果和 Meta 預(yù)計將推出 AR 眼鏡，兩者市場地位和技術(shù)積累強(qiáng)，有望完成 AR 眼鏡的產(chǎn)品定義，開啟 C 端滲透序幕，AR進(jìn)入硬件成長期。
02.VR：硬件基本成熟零部件技術(shù)方案迭代加快頭顯放量
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。
▲梳理匯總 VR 硬件的當(dāng)前技術(shù)瓶頸和未來技術(shù)預(yù)判
1、產(chǎn)業(yè)鏈與相關(guān)公司梳理
VR 芯片成本占比近半，光學(xué)和顯示承擔(dān)圖像呈現(xiàn)功能。以 Pico neo 3 VR 一體機(jī)為例，芯片獨(dú)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(xué)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(xué)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(xué)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(xué)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(jì)性，工程化設(shè)計實現(xiàn)全局最優(yōu)。
▲VR 硬件產(chǎn)業(yè)鏈與重點公司梳理
▲VR 硬件產(chǎn)業(yè)鏈的重點公司匯總表
2、VR 現(xiàn)狀：硬件、應(yīng)用和資本共同發(fā)力，看好 VR行業(yè)維持較快發(fā)展
2020-2021 年 VR 高速放量，2022 年出貨量因產(chǎn)品周期、宏觀經(jīng)濟(jì)影響，增速放緩。根據(jù) IDC 數(shù)據(jù)，2021 年全球 VR 出貨量達(dá) 1095 萬臺，同比增速 63%，年出貨量首次突破千萬，迎來行業(yè)進(jìn)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(jì)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(bǔ)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。考慮到：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(qiáng)需求 ；3）巨頭布局進(jìn)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。
▲近期發(fā)布的熱門 VR 頭顯性能參數(shù)匯總，VR 頭顯形態(tài)、功能和技術(shù)方案趨于統(tǒng)一
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(dú)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(dāng)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(xué)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(xué)+Fast LCD 顯示方案成熟支持大規(guī)模量產(chǎn)，超短焦光學(xué)+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(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈逐步成熟，有利于降低零部件及整機(jī)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(jìn)一步提升消費(fèi)級市場滲透率。
▲產(chǎn)業(yè)鏈成熟，幫助 VR 頭顯價格逐漸降低
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(rèn)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(dāng)前，已量產(chǎn) VR 頭顯達(dá)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(xué)和顯示零部件綜合視覺效果和輕薄外形持續(xù)改進(jìn)，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(qiáng)?，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(qiáng)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С指鄶z像頭數(shù)量。
▲VR 整機(jī)設(shè)備性能指標(biāo)達(dá)到”部分沉浸”要求
2023 年左右，多款VR 頭顯待出，產(chǎn)品性能躍升。光學(xué)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(jìn)；交互方面，手勢追蹤、眼動追蹤和面部追蹤等功能成為標(biāo)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(jī)廠商，2021 年出貨量超 50 萬臺，據(jù)AR 圈 22M5 披露，2022 年目標(biāo)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(jìn)軍歐洲消費(fèi)市場，開始向英國、德國、法國等市場銷售。國內(nèi)消費(fèi)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(xué)的 PANCAKEXR VR 一體機(jī)。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。
▲近期發(fā)布或待出的重點 VR 頭顯性能參數(shù)整理
3、光學(xué)：超短焦基本成熟，廠商布局加速量產(chǎn)制造
光學(xué)模組實現(xiàn)近距離成像，是 VR 與手機(jī)等 2D 屏幕的主要區(qū)別。以下性能指標(biāo)被光學(xué)模組決定，影響沉浸感和舒適性，成為選擇光學(xué)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(dá) 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(xué)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(xué)系統(tǒng)上面擴(kuò)散，導(dǎo)致光斑）等問題。
▲VR 光學(xué)模組中，菲涅爾透鏡和超短焦的方案對比
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(qiáng)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(xué)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。
▲超短焦方案大幅減少頭顯厚度、重量和體積
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(jìn)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。
4、顯示：Fast LCD 先行、Micro OLED 過渡，MicroLED 有望 25 年鋪開
顯示屏影響沉浸感，其中清晰度和視覺暫留等相關(guān)指標(biāo)最為重要：
1） 清晰度指標(biāo)：圖像清晰將提高沉浸感，指標(biāo)①分辨率，即水平像素和縱向像素的數(shù)量，理想應(yīng)達(dá)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(dá)到 2000ppi 以上才可呈現(xiàn)肉眼般的清晰度；
2） 視覺暫留指標(biāo)：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(biāo)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(xì)節(jié)，電視屏亮度多在 200-500nit，日光下應(yīng)達(dá)到 700nit。但 VR 的入眼亮度由屏幕亮度和光學(xué)效率決定，因此，若采用光效低的光學(xué)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(biāo)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(jìn)體驗升級。Fast LCD 因低成本和良好性能助力 VR 的消費(fèi)級滲透。早期 VR 沿用其他消費(fèi)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(jìn)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(jìn)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(yuǎn)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(yuǎn)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(jìn)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(dú)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(jìn)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(fèi)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(lán)光，并加入量子點強(qiáng)化膜，產(chǎn)生純凈的紅、綠、藍(lán)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(dá) 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(jìn)一步提升；
3） 功耗低：OLED 自發(fā)光，各像素點獨(dú)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(dá) 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)?；狡?。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。
▲四類顯示技術(shù)對比，Micro OLED 和 Micro LED 性能優(yōu)越
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(dú)驅(qū)動無機(jī)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(jī)物特性，將響應(yīng)時間、功耗、色域等性能進(jìn)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)計和集成難度小；另一方面，制造流程簡單，不同于 LCD 或 OLED，MicroLED 無需對大基板進(jìn)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(rèn)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(fèi)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(kuò)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(jìn)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(kuò)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。
▲VR 微顯示屏相關(guān)公司的研發(fā)和量產(chǎn)情況（部分）
5、芯片：算力與交互是關(guān)鍵，高通迭代&廠商自研并進(jìn)
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(yùn)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(fèi)級芯片，但 XR 設(shè)備對芯片有更多特有需求，手機(jī)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(jī)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(yùn)算能力提出更高要求；VR 畫面渲染負(fù)載、刷新率與時延要求比傳統(tǒng)手機(jī)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(xì)化渲染；
2） 豐富交互功能：要求搭載目前手機(jī)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。
▲高通芯片持續(xù)迭代，算力和編解碼能力持續(xù)爬坡，交互功能日益豐富
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(jī)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(yùn)算能力與手機(jī)芯片驍龍 865 相當(dāng)，目前高通已推出驍龍 888 和驍龍 8Gen1 等迭代產(chǎn)品，在運(yùn)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(jī)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(jī)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(jìn)展，集成至一款 VR 原型機(jī)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(kuò)展至 VR 一體機(jī)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(jī)，如采用全志 VR9 的電信天翼小 v 一體機(jī)，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(jìn)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(jī)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(jìn)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(yán)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(jìn)技術(shù)進(jìn)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(zhǔn)實時捕捉用戶行為，多傳感器融合和校準(zhǔn)后，使用芯片強(qiáng)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(yùn)算能力（能否支撐眾多復(fù)雜算法）；3）算法精度（改進(jìn)算法模型本身、足夠多高精度數(shù)據(jù)集）。
▲VR 感知交互過程示意圖，需傳感器、芯片和算法等多方共同參與
感知技術(shù)細(xì)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(jī)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(xì)分賽道
03.AR：光波導(dǎo)開始量產(chǎn)AR蓄勢待發(fā)
1、產(chǎn)業(yè)鏈與相關(guān)公司梳理
AR 虛實結(jié)合的特性，以及從手機(jī)配件到取代手機(jī)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。
▲梳理匯總 AR 硬件的當(dāng)前技術(shù)瓶頸和未來技術(shù)預(yù)判
▲AR 頭顯的零部件組成和價值占比
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(xué)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(xué)的體積重量要求更高。因此，AR 光學(xué)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(jī)通用，可直接對成熟產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行改進(jìn)。
對 AR 設(shè)備進(jìn)行拆機(jī)分析，光學(xué)模組占總成本的 29%，考慮到光學(xué)廠商一般同時具有光學(xué)模組和攝像頭業(yè)務(wù)，總的光學(xué)相關(guān)價值量預(yù)計在 40%左右，光學(xué)廠商受益，若未來 AR 交互增強(qiáng)進(jìn)而推動攝像頭數(shù)量提升，光學(xué)廠商占比將進(jìn)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(xué)模組部分外，整體與 VR 重疊，而光學(xué)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(jìn)行梳理，發(fā)掘重點關(guān)注公司如下表。
▲AR 硬件產(chǎn)業(yè)鏈的重點公司匯總表
▲AR 硬件產(chǎn)業(yè)鏈的重點公司匯總表
2、AR 現(xiàn)狀：應(yīng)用潛力廣闊，技術(shù)發(fā)展與商業(yè)落地遠(yuǎn)落后于 VR
技術(shù)成熟度遠(yuǎn)低于 VR，2025 年后才有可能進(jìn)行消費(fèi)級滲透。AR 要確保虛擬信息與真實圖像的精準(zhǔn)疊加，因此 AR 在面臨 VR 相同技術(shù)難點之余，光學(xué)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(xué)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(fèi)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(fèi)級應(yīng)用開發(fā)門檻，觸達(dá)更多用戶。
AR 在 B 端具備信息輔助、遠(yuǎn)程協(xié)作、模擬培訓(xùn)等明確應(yīng)用需求，企業(yè)能承擔(dān)高昂 AR 頭顯價格。AR 在真實物體上實時信息標(biāo)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(jì)。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(yuǎn)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(dān) AR 頭顯的大部分出貨量。
▲AR 在 B 端的應(yīng)用及案例
C 端應(yīng)用多依賴手機(jī)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ΑR 游戲《Pokémon GO》一枝獨(dú)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(jī)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(qiáng)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?/p>
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(qiáng)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(yuǎn)大于 VR，定位為繼手機(jī)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(jī)的先例和用戶優(yōu)勢，我們認(rèn)為消費(fèi)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(jī)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。
▲2016-2023 年 AR 頭顯全球出貨量及預(yù)測
AR 最終將脫離手機(jī)成為獨(dú)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(rèn)為 AR 將逐漸從分體式向一體機(jī)過渡，最終變成獨(dú)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(jī)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(fèi) 10-15 年時間，即 AR 有望在 2032-2037 年的階段成為下一代獨(dú)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(jī)外設(shè)配件（延伸屏幕）的形式過渡；未來，將真正替代手機(jī)，成為下一代生產(chǎn)力工具和計算平臺。整機(jī)角度，輕薄需求導(dǎo)致 AR 眼鏡中短期以分體式為主，光學(xué)、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(qiáng)大的AR 把計算和通信在手機(jī)上完成，分體式眼鏡主要起顯示功能，成為手機(jī)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(xué)、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(jī)的先例和用戶優(yōu)勢，我們認(rèn)為消費(fèi)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(jī)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。
▲2016-2023 年 AR 頭顯全球出貨量及預(yù)測
25 年前后實現(xiàn) C 端分體式產(chǎn)品定義后，我們認(rèn)為 AR 將逐漸從分體式向一體機(jī)過渡，最終變成獨(dú)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(jī)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(fèi) 10-15 年時間，即 AR 有望在 2032-2037 年的階段成為下一代獨(dú)立計算平臺。
3、光學(xué)：光波導(dǎo)發(fā)展趨勢清晰，三大技術(shù)路徑持續(xù) 技術(shù)迭代和制造精進(jìn)
AR 光學(xué)滿足VR 光學(xué)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(xué)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(xué)效率性能變差，現(xiàn)實信息需穿過光學(xué)組件入眼，模組透光性也成為核心指標(biāo)。
因此，AR 光學(xué)核心性能指標(biāo)中，1）透鏡厚度和重量至關(guān)重要，驅(qū)動 AR 光學(xué)方案持續(xù)迭代，2）成像質(zhì)量、3）光學(xué)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(xué)方案多樣，經(jīng)歷離軸光學(xué)、棱鏡、自由曲面、BirdBath 到光波導(dǎo)的演進(jìn)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(jìn) AR 眼鏡落地。離軸光學(xué)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(xué)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(xué)厚重；而棱鏡的視場角與光學(xué)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(dān)當(dāng)反射鏡，對顯示屏光線進(jìn)行準(zhǔn)直和成像，因此成像質(zhì)量較高，色彩飽和度和光學(xué)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(xué)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(xué)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(fèi)級 AR眼鏡的主要光學(xué)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(jī)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(xué)方案利用光學(xué)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(fèi)端，光波導(dǎo)成為大勢所趨。消費(fèi)級 AR設(shè)備，為實現(xiàn)長時間佩戴需超輕?。煌瑫r，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(fēng)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(xué)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(xué)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。