Micro LED等主动式微显示技术

未来可期

9月底，Meta发布了混合现实（MR）头显Quest3，作为对标今年6月苹果公司发布的Vision Pro的产品，Meta公司CEO扎克伯格称Quest3为MR头显的“未来”。从近期接连发布的重量级硬件产品来看，人们对元宇宙的想象似乎正在一步步成为现实。

相比传统PC和手机，VR/AR硬件需要解决“显示”与“交互”两个关键需求，也是最重要的两个技术点。今年以来，一系列“史上最强性能”的营销口号已经被科技大厂摒弃，随之代替的却是关键技术实实在在的突破。

苹果Vision Pro的问世，是2023年虚拟现实行业里程碑事件之一，苹果公司的产品规划一向稳健，往往被认为是产品对应的产业和技术是否成熟的风向标。Vision Pro搭载了主动式微显示技术Micro OLED（硅基OLED）屏幕，分辨率达到单眼4K、双眼8K的水平，不仅大幅削弱了图像颗粒感，还提高了渲染画面对现实场景的拟真感。

目前，虚拟现实设备主流显示技术主要包括被动式微显示技术、主动式微显示技术等。被动式微显示技术包括LCD、LCoS和DLP，工作时需要LED灯珠作为光源。当前，LCD屏仍是大多数VR头显的选择，尽管LCD技术已经较为成熟，但该技术的光机体积较大、光展量有限，难以适应功能复杂、日趋轻小的AR和MR设备形态。

主动式微显示技术采用自发光，主要技术路线有Micro OLED和Micro LED，能够更好地满足穿透式眼镜的要求。其中，Micro OLED是现阶段的主流技术，包括雷鸟创新、XREAL及Rokid都广泛采用了Micro OLED屏幕。市场调研机构洛图科技的线上监测数据显示，2023年上半年的线上市场，采用Micro OLED屏幕的AR产品份额达到94%，较去年同期有大幅度提升。

然而，与风头正劲的Micro OLED相比，业内人士认为，同属于主动式微显示技术的Micro LED有望在未来成为更多MR屏幕的解决方案。工信部等五部门印发的《虚拟现实与行业应用融合发展行动计划（2022—2026年）》明确，将重点推动Micro LED等微显示技术升级，加快近眼显示向高分辨率、大视场角、轻薄小型化方向发展。

近年来，TCL华星、利亚德等显示主导企业在Micro LED领域加大布局。“公司的Micro LED产品已经推出两年多，现在产品价格比刚推出时下降不少，目前产品供不应求，5月份利晶工厂的产能已经从800KK/月扩大到1400KK/月，计划年底前继续扩产至2000KK/月。”利亚德方面向记者表示。

“从技术特点来看，Micro LED的替代优势十分明显。”集邦科技研究部副总邱宇彬在接受《中国电子报》记者采访时介绍说，例如，Micro OLED采用的是有机材料，存在使用寿命短、不稳定等问题，而Micro LED使用的是LED，具有极强的稳定性。

对于MR产品来说，显示屏幕的亮度也至关重要。赛迪顾问物联网产业研究中心副总经理刘暾向《中国电子报》记者指出，AR设备为了匹配用户周围光线的亮度，把虚拟影像投射到现实世界中，需要更高亮度的显示器。因此，从中长期发展看，Micro LED技术是较Micro OLED的更优解。

不过，刘暾也坦言，目前，Micro LED尚处于产业发展初期，在芯片、全彩显示、巨量转移、背板与驱动、检测与维修等诸多方面存在大规模量产困难。亦有业内人士分析认为，Micro LED的技术瓶颈大概率会在2025年实现突破。

流畅交互背后的“芯”力量

日趋强大

Meta在发布会上展示了Quest3这样的产品功能：用户只需要轻轻点击头显侧面，Quest3就能瞬间把人们从虚拟世界带回现实世界——可以选择在餐桌上弹虚拟钢琴，在茶几上搭建巨型虚拟乐高，还能够转身和坐在身边的朋友聊天……在画面中，人们能够明显看出Quest3的MR透视画面的清晰度相较于Quest2有大幅提升，Quest3前端显示部分比Quest2前端轻薄了40%。这背后，离不开其底层提供性能的芯片——高通骁龙XR2 Gen2，它正在以全新的面貌展示强大的计算能力。

由于VR/AR硬件对“交互”与“显示”功能的需求更高，传统的PC、移动通用芯片无法满足VR/AR设备对于这两方面的特殊需求，需要专用处理器根据不同的VR/AR形式和应用场景进行定制化设计。

自2022年以来，Meta就与高通签署了多年战略协议，借助面向Meta Quest平台定制的骁龙XR平台，优化产品体验。近日，高通新一代XR芯片——第二代骁龙XR2平台几乎与Quest3同时发布，将帮助Meta Quest3更好地推向大众市场，打破数字世界和现实世界的壁垒。

高通技术公司副总裁兼XR业务总经理司宏国介绍，这颗高通骁龙XR2 Gen2芯片主要在沉浸式体验、交互能力上实现大幅度提升。

第一是面向视觉、图形和多媒体的沉浸式体验。这颗芯片GPU的性能比前代芯片提升了2.5倍，开发者可以充分利用新平台的GPU能力，在保证同样的视觉效果下节省50%的功耗。第二是流畅交互。XR设备的算力消耗是老大难问题。针对6DoF中的特征探测和追踪功能，第一代骁龙XR2是通过软件来实现的，但在第二代骁龙XR2上，高通尝试依靠硬件实现，将其放在芯片硬件视觉分析引擎中，从而实现了性能提升，并降低了功耗和时延。

不同于高通，苹果在Vision Pro设备中使用了M2+R1的双芯片组合。在Vision Pro的芯片配置中，专为混合现实头显设计的芯片R1搭配了为最新MacBook Air的同款处理器M2芯片一起运行。其中，M2芯片负责瞬时交互、运行计算，使用户可以通过头显设备访问应用；R1属于低功耗芯片，可以在12毫秒内将新图像传输到显示屏中，极大地缓解了眩晕问题。

由于策略不同，不同公司对设备中芯片方案的选择也不尽相同。有业内人士认为，现阶段，双芯片架构可能更加实用，能够跟随市场需求变化而灵活调整。

近年来，国内有不少芯片公司开始发力适用于XR领域，与主芯片配合的协同处理器。例如，锐思智芯的新一代产品ALPIX融合了视觉传感器，能够为AR和VR设备提供性能；每刻深思智能推出的低功耗感算一体智能芯片也已经应用在AR/VR/MR等复杂人机感知和交互场景。

“头显向硬件提出了新需求，需要跟摄像头、显示屏幕连接，跟人机交互方式提供算法和服务，值得一块专有芯片。随着人工智能时代的到来，更多的CPU和GPU工作有望从终端转移到云端来做，没有双芯片架构可能很难做到。”XR芯片公司万有引力联合创始人兼CFO王海青说道。