据国外媒体报道，当地时间周二，摩根大通分析师表示，Meta（原名Facebook）将使用博通的定制芯片来生产其“元宇宙”硬件，该交易将围绕ASIC芯片展开。

博通是一家半导体制造商，其芯片被广泛用于包括网络在内的多个行业。该公司有很多定制芯片客户，不仅包括Meta，还包括谷歌、微软、腾讯和TikTok母公司字节跳动。

摩根大通分析师Harlan Sur指出，多年来，博通一直主导着ASIC芯片市场。他表示，继谷歌之后，Meta将在未来三到四年内成为博通的“下一个每年贡献10亿美元”的ASIC芯片客户。

目前，Meta正在为元宇宙开发一系列硬件产品，包括智能眼镜和虚拟现实（VR）头显。该公司甚至已经开设了第一家实体店，购物者可以在那里试用这些设备和其他设备。

5月中旬，Meta发言人证实，该公司计划削减旗下硬件和其他元宇宙项目部门Reality Labs的开支，并叫停部分项目、推迟实施部分项目，但并不打算裁员。

上周四，博通宣布将以约610亿美元价格收购云计算公司VMware。根据协议，博通将以一半现金加一半股票的方式收购VMware流通在外的股票。

ARVR硬件的性能对于能够支撑的用户体验极为关键，而其中的芯片也就成为赋能其硬件性能的核心部件。目前，在ARVR市场上，最主要的供货商毫无疑问是高通，其Snapdragon XR系列成为了目前几乎所有VR设备的选择，而在去年年底的高通投资日上，高通CEO Cristiano Amon也着重强调了ARVR（XR）市场将成为高通未来最关键的发力方向之一，并且预计目前相关芯片在2021年已经出货达到千万数量级。而在今年早些时候，高通也和微软在CES 2022上正式发布了在AR领域的合作计划，其中微软和高通将共同开发定制化的Snapdragon芯片用于AR眼镜中，其中将进一步包括对于微软Mesh平台和高通Snapdragon spaces这两大AR开发平台的支持。

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芯片为什么要定制？

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。

AR芯片要定制什么？

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整合上拥有更多控制权，同时有助于在竞争中脱颖而出。

AR芯片怎么定制？

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；最后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。

元宇宙背后的芯片机会

从去年到今年的动态来看，ARVR芯片市场正处于高速增长的阶段，而目前高通在这个市场上几乎处于垄断地位。但是，随着该市场规模的进一步增长，一定会有更多的芯片厂商进入该市场。

ARVR芯片的技术门槛决定了有多少芯片公司能进入该市场竞争。我们不妨从VR芯片技术开始分析。

首先，从架构上来说，VR芯片的架构基本和其他智能设备的SoC类似，由一个处理器（AP）来运行操作系统并且掌控整体硬件的操作。因此，VR芯片首先需要拥有一个较强的处理器，但是这一点目前来说并非高不可攀——ARM的高性能处理器IP的使用和集成已经成为大多数SoC厂商的标准操作，因此我们认为VR芯片中的处理器并非是一个难以跨越的门槛。

在VR SoC的众多IP中，最重要的决定用户体验的IP就是负责渲染和显示的GPU。目前，VR设备的主要应用还是游戏，而几乎所有的VR游戏都是3D图像（因为3D图像能给用户提供最好的沉浸感体验），因此GPU的性能就决定了这些3D游戏的多边形数量和渲染效果。目前的VR游戏的3D图像质量大约相当于10年前的PC和主机游戏，因此随着VR游戏市场的扩大和生态的形成，游戏图像质量将会成为主机之间竞争的核心指标，而这也将推动对于VR芯片中GPU渲染能力的需求。与桌面级GPU不同的是，VR芯片中的GPU必须考虑能效比，因为目前主流的VR设备都是依靠电池来供电，因此能效比将决定VR设备的续航时间，同时也需要保证VR设备散热没有问题。

除了游戏图像质量之外，VR设备中用户体验的一大需求就是分辨率。目前VR设备中一个重要的被用户体验问题就是屏幕分辨率不够所产生的“纱窗效应”（即用户看到的图像好像隔了一层纱窗），因此VR设备对于4K甚至更高分辨率的需求更甚于手机。因此，我们预计在未来几年中VR设备的屏幕分辨率也将是各大厂商竞相追逐的目标，这也需要VR芯片的GPU能有足够的性能来支持高分辨率的屏幕。

在GPU之外，VR芯片中另一个最重要的IP当属人工智能加速器。与传统手机中不同，VR设备中的众多交互都需要人工智能的介入。举例来说，VR设备一个重要的需求就是设备和用户的定位和追踪，并且把这个信息融合到游戏的虚拟环境中，这就需要使用人工智能中的SLAM技术才能高质量地实现。另外，目前VR设备中，交互越来越多地使用手部追踪和眼部追踪等先进技术来实现自然的交互，而这些追踪都需要使用人工智能模型，而且随着追踪精度的增加，模型需要的算力也在上升。最后，人工智能也是一个解决GPU渲染能力瓶颈的重要技术。屏幕分辨率上升和用户对于图像质量的追求给GPU很大的压力，但是事实上用户在同一时间并不会注意到屏幕上所有的像素点，而只会关注他们眼睛聚焦地方附近的像素点。因此，一个技术解决方案就是选择性渲染（foveated rendering），即使用眼部追踪技术结合人工智能模型来判断用户眼睛聚焦的位置并且在相应的地方做高质量渲染，而在用户关注不到的地方则可以降低渲染质量，从而减轻GPU的压力。目前，该技术已经使用在了Sony的PSVR2中，未来可望会用到更多的VR设备中。

从上面这些分析中，我们可以看到VR设备中的人工智能甚至比起在手机中更重要，因为这些人工智能模型首先是赋能用户体验重要特性的关键，同时也必须实时运行在VR设备中，而难以依靠云技术。这些人工智能模型的复杂度决定了VR芯片上必须有一个足够强力的人工智能加速器，同时拥有强算力和很好的能效比，才能支持这些应用。

除了GPU和人工智能之外，无线连接也是VR芯片中较为重要的部分。对于一些高质量游戏，目前的主流做法是让游戏运行在桌面计算机上，同时把图像通过串流（stream）的方式传送给VR设备，而这也就需要稳定和高速的WiFi连接。

今天来看VR芯片的需求和门槛已经较为明确，而相对而言AR芯片还处于较早期。与VR相比，AR眼睛无需连续运行大量的图像渲染，但是需要能实现全天候佩戴，而且对于重量有非常严格的需求（例如重量与一般的墨镜相当），这就进一步限制了眼睛上的电池容量，因此对于芯片来说会需要更进一步做低功耗优化。无论从Magic Leap还是微软的Hololens来看，AR图像渲染也是AR眼镜中一个极其重要的用户体验，因此对AR芯片的GPU将是一个挑战，即如何平衡渲染能力和功耗。人工智能也是类似，AR眼镜也需要对用户做SLAM，并且也需要支持手部追踪这样的交互，因此我们认为AR芯片可以认为是更低功耗版的VR芯片。

文章来源：中国电子报，TechWeb，半导体行业观察