2024蘋果VisionPro技術拆解

蘋果VisionPro技術拆解2024目錄Contents目錄Contents蘋果VisionPro產(chǎn)品全拆解蘋果VisionPro產(chǎn)品全拆解2023年6月6日，蘋果在WWDC大會上正式發(fā)布公司第一款MR（混合現(xiàn)實）設備Vision2023年6月6日，蘋果在WWDC大會上正式發(fā)布公司第一款MR（混合現(xiàn)實）設備VisionPro，預計2024年1月27日海外發(fā)布，一季度國內發(fā)布；硬件方面，蘋果MR頭顯VisionPro搭載雙算力芯片M2/R1、3PPancake光學方案、MicroOLED顯示屏幕、眼球+手部追蹤交互等核心技術。基于頂配技術，產(chǎn)品能夠實現(xiàn)眼動追蹤高精準度、懸空打字、虹膜掃描、FaceTime虛擬人物全身渲染、VR/AR模式平滑切換等創(chuàng)新功能。蘋果VisionPro整體外觀基礎參數(shù)AppleVisionProOculusQuestPro發(fā)售時間預計2024年Q12022年Q3操作系統(tǒng)VisionOSAndroid瞳距調節(jié)模式全自動手動屏幕類型Micro-OLEDQD-LCD屏幕+Mini-LED背光屏幕像素2300萬690萬PPD(PixelPerDegree)36～4419視場角-水平117°108°視場角-水平-雙目重疊區(qū)86°79°視場角-垂直87°100°HDR√×刷新率90/96Hz72/80/90Hz處理器AppleM2(5nm)+R1高通XR2+Gen1(7nm)VST透視攝像頭2顆，高分辨率1顆，4MP深度傳感器LiDAR+TrueDepth×眼動追蹤及表情追蹤√√電池位置外置頭帶電池續(xù)航2小時1-3小時前置屏幕√×麥克風數(shù)量63授權模式OpticID（眼動）密碼操控方式眼動+裸手手柄售價$3499$1000一級分類二級分類三級分類供應商處理器一級分類二級分類三級分類供應商處理器主處理器M2蘋果/臺積電計算與儲存（$230）（$120+$60）協(xié)處理器R1蘋果/臺積電存儲（$20+$30）RAM海力士ROM三星電源PMICST/TI傳感器（$133）無線WIFI博通藍牙博通攝像頭CIS索尼Lens大立光/玉晶光模組高偉IMUIMUTDK激光雷達模組LG發(fā)射端-VCSELLUMENTUM發(fā)射端-Lens玉晶光發(fā)射端-VCSEL驅動TI接收端-SPAD索尼玻璃康寧/肖特結構光模組LG發(fā)射端-VCSELLUMENTUM發(fā)射端-VCSEL驅動TI發(fā)射端-DOE臺積電接收端-CISSTLens玉晶光一級分類二級分類三級分類供應商近眼光學（$260）Pancake（$120*2）Lens玉晶光Lens貼合業(yè)成OCA膠日東QWP膜帝人RP膜3M光學檢測設備杰普特Pancake與屏幕模組玉晶光模組外觀檢測設備榮旗瞳距調節(jié)（$10*2）瞳距調節(jié)兆威機電屏幕（$760）內屏（$350*2)內屏-MicroOLED索尼+臺積電外屏（$60）外屏-OLEDLGD裸眼3D光柵（柱鏡光柵）歌爾股份檢測內屏光學檢測設備華興源創(chuàng)聲學（$13）麥克風麥克風歌爾股份揚聲器揚聲器立訊（美特）電源（$18）電池電池電芯德賽電池電池模組歌爾股份結構件（$137）鏡腿鏡腿歌爾股份檢測整機外觀檢測智立方面板玻璃面板藍思科技散熱散熱模組領益智造頭帶頭帶領益智造中框合金中框長盈精密/富士康連接件（$23）軟板SLP鵬鼎/東山精密硬板FPC鵬鼎/東山精密制造設備（$15）組裝設備整機組裝設備博眾/賽騰整機組裝（$130）整機組裝整機OEM立訊精密創(chuàng)新技術解析創(chuàng)新技術解析 瞳距：指兩個瞳孔之間的距離，即Inter-PupillaryDistance（IPD）或PupilDistance（PD），單位為毫米。雙眼瞳距一般為62毫米，單眼瞳距大致為30-32毫米，瞳距的大小隨人的不同年齡、性別、人種而有所不同。VR設備內用多個紅外線LED照射眼球，獲取眼球瞳孔位置及眼球反射的紅外LED位置圖像。眼動追蹤算法根據(jù)瞳孔圖像及紅外LED反光位置圖像，計算得出瞳孔位置、大小及瞳距等信息。并將IPD數(shù)據(jù)發(fā)送至IPD調節(jié)機械結構驅動，進而驅動微型電機、行星齒輪減速機、絲杠等結構，推動VR學結構位移，對準人眼。2022年PICO首次應用自動IPD調節(jié)功能，隨著蘋果VisionPro的上市，電驅IPD調節(jié)預計將成為VR行業(yè)標配。 根據(jù)AR圈信息，蘋果VisionPro率先采用了貼合式三透鏡Pancake技術。相比傳統(tǒng)三透鏡Pancake，蘋果VisionPro產(chǎn)品的透鏡間距進一步縮小，Pancake模組體積得到進一步壓縮，有利于減少整機體積和重量，進而獲得更好的穿戴體驗，但也導致設計制造工藝難度提升，成本更高；行業(yè)內，PICO4采用單透鏡Pancake技術，MetaOculusQuest3采用雙透鏡Pancake技術，華為VRGlass率先采用三透鏡Pancake技術。VR光學技術由菲涅爾向Pancake（折疊光路）技術演進Pancake技術由單透鏡向貼合式三透鏡演進 根據(jù)AR圈信息，蘋果VisionPro率先支持雙向透視，并將反向透視命名為Eyesight。雙向透視功能是XR眼鏡支持社交/工作應用場景的重要前提條件；當光線經(jīng)過柱鏡光柵時，每個柱面透鏡都會對光線進行聚焦或發(fā)散作用，使得光線在不同的方向上發(fā)生衍射，從而達到不同的效果。雙向透視=前向透視+反向透視反向透視實現(xiàn)原理柱鏡光柵原理柱鏡光柵原理VisionPro裸眼3D光柵（柱鏡光柵）微結構 蘋果VisionPro系統(tǒng)將用戶眼神建模后生成不同角度圖片，之后將不同角度圖片切片后合并顯示在外屏上。最后，VisionPro外屏上的柱鏡光柵將不同切片投向不同角度，他人在不同角度觀看設備，就可以看到不同角度的設備佩戴者的眼神；柱鏡光柵本質上是將不同的圖像投射到不同的區(qū)域（角度）。在屏幕總像素一定的情況下，柱鏡光柵投射的區(qū)域數(shù)量越多，觀看者能夠在不同區(qū)域看到的圖片越多，但屏幕的總亮度也被分散越多?！嵘馄恋姆直媛屎土炼龋惶O果VisionPro采用的是柱鏡光柵，觀看者在水平方向移動時，能夠看到不同的投射區(qū)域，但如果沿著垂直方向移動，則看到的圖像不變。未來柱鏡光柵發(fā)展的方向是球鏡光柵（Meta下一代產(chǎn)品）。 根據(jù)WellsennXR對蘋果VisionPro的Bom拆解，蘋果VisionPro將接近50%的成本花費在兩塊Micro-OLED屏幕上，一塊Micro-OLED屏幕的成本為350美元。展望后續(xù)，隨著顯示技術的進一步成熟、屏廠相關產(chǎn)能的布局與落地、成本的持續(xù)下探、以及后續(xù)大廠搭載MicroOLED的產(chǎn)品的陸續(xù)推出，預計硅基OLED將逐步擴大其搭載量與市場份額。據(jù)CINNOResearch預計，2025年全球AR/VRMicro-OLED顯示面板市場規(guī)模將達到14.7億美元，2021年至2025年年均復合增長率CAGR將達119%，成長空間十分廣闊；平板顯示面板硅基OLED結構示意圖有機發(fā)光二極管顯示技術液晶顯示技術（平板顯示面板硅基OLED結構示意圖有機發(fā)光二極管顯示技術液晶顯示技術（LCD)顯示技術（LED）技術AMOLEDPMOLED硅基OLEDTN-LCDSTN-LCDTFT-LCDMini-LEDMicro-LED 硅基背板制造：主要涉及像素電路和驅動功能模塊的設計、硅基芯片的制備和陽極像素點的制備與圖形化。有機發(fā)光層制備：首先將金屬陽極層制備于基板上，接著依次完成空穴注入/傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸/電極。最后，為避免OLED器件與空氣中的水氧接觸而變質，從而利用PECVD或者ALD工藝在發(fā)光模塊上制備致密薄膜。彩色過濾層制備：通過涂膠、曝光、顯影等步驟制作Micro-OLED需要的RGB三原色圖形。最后蓋上玻璃封蓋，構成完整的硅基OLED微顯示器。模組工藝：將完成上述流程的器件切片、測試，并與顯示系統(tǒng)綁定形成模組。 陽極制造工藝：陽極制作工藝的優(yōu)劣對于提升產(chǎn)品亮度及良品率具有非常重要的意義。而硅基OLED對于顯示器像素點的制作工藝有很高的要求；硅基OLED產(chǎn)品的亮度、色域、畫面的均勻性等性能指標；低缺陷、高密度的薄膜密封技術，從而對OLED微型顯示器進行有效密封，是制備硅基OLED微型顯示器的關鍵問題。工藝環(huán)節(jié)工藝過程相關工藝/設備及對良率的影響因素代表企業(yè)光刻（背板）工藝鍍膜過程中，顆粒異物數(shù)量的管控很重要，顆粒異物數(shù)量超出規(guī)格會產(chǎn)生顯示黑點等缺陷，導致器件失效。曝光和涂膠顯影過程中，關鍵尺寸的均一性和曝光過曝或弱曝的管控十分重要，超出規(guī)格會導致產(chǎn)品亮點增加及顯示效果不均。刻蝕過程中，刻蝕角度及過程中產(chǎn)生的聚合物數(shù)量，如超出規(guī)格會影響產(chǎn)品陰極成膜均勻性，導致產(chǎn)品產(chǎn)生亮度不均和黑點不良。光刻設備：ASML，尼康，佳能，上海微電子等；光刻顯影材料：南大光電，安集科技，雅克科技，格林達，容大感光等；蒸鍍工藝蒸鍍設備屬于真空設備，對產(chǎn)品的影響主要是顆粒數(shù)量、器件薄膜的厚度均勻性的管控，如超出規(guī)格會使產(chǎn)品的顯示黑點增加從而導致器件色坐標偏移及器件失效。蒸鍍設備：CanonTokki，SunicSystem，SFA，ULVAC，SNU等；封裝工藝封裝工藝主要包含等離子增強型化學氣相沉積設備（PECVD）、原子層沉積設備（ALD）、以及用于彩色濾光層制作的涂膠顯影設備、曝光機、清洗設備等。設備對產(chǎn)品的影響主要是顆粒異物數(shù)量的管控，如果超出要求，會導致產(chǎn)品的黑點不良增加，從而導致器件失效。彩色濾光層設備對產(chǎn)品的影響主要體現(xiàn)在彩色濾光層材料的制作質量的管控，如果發(fā)生材料的剝離及成膜均勻性差異超出管控要求，產(chǎn)品會出現(xiàn)亮點及顯示效果不均等。薄膜沉積設備：應用材料，東京電子，泛林半導體，北方華創(chuàng)，拓荊科技等；封裝設備：聯(lián)得裝備等；封裝材料：奧來德，鼎龍股份等屏體工藝需要精確管控切割精度，超出規(guī)格會導致產(chǎn)品無法顯示畫面而直接報廢。模組工藝位精度和顆粒異物數(shù)量的管控十分重要，如果超出規(guī)格，會導致產(chǎn)品的顯示黑點不良增加或直接報廢。檢測設備：華興源創(chuàng)、精測電子、易天股份、精智達 傳統(tǒng)AR顯示技術主要為LCoS、DLPFast-LCD擁有較高的量產(chǎn)穩(wěn)定性和性價比，是當前VR的主流顯示技術，2023年上半年Fast-LCD在VR線上市場的占比達到93.5%。但該方案像素密度低、延遲高易眩暈，且不能顯示局部黑色，總體性能仍然存在一定不足；當前Micro-OLED的應用和落地已取得顯著的進展。在AR設備方面，2022年Micro-OLED出貨量已占全球AR頭顯應用超50%；在VR設備方面，目前AppleVisionPro、Arpara5KVR頭顯、MeganeX等大廠產(chǎn)品紛紛開始搭載MicroOLED屏幕，開創(chuàng)VR應用硅基OLED的新時代。性能指標LCoSDLPFast-LCDMini-LEDMicro-OLEDMicro-LED應用AR/VRARVRVRAR/VRAR/VR發(fā)光源外部光源外部光源背光背光自發(fā)光自發(fā)光像素密度ppi中等中等較低/較高（>3000ppi）高（>5000ppi）刷新率中等（120Hz）中等（120Hz）低（90Hz）中等（120~160Hz）高高響應速度毫秒ms微秒μs毫秒ms毫秒ms微秒μs微秒μs對比度很低（1000:1）低（2500:1）低（~5000:1）高很高（>10M:1）很高（>10M:1）亮度>10000nit>20000nit<1000nit1000~3000nit1000~6000nit目前單綠色可達4Mnit；紅藍色4~6Mnit之間功耗高中等高較高較低很低（LCD的10%）壽命長（100000小時）長（100000小時）較長較長中等（<10000小時）長（>100000小時）量產(chǎn)難度低低低燈珠尺寸限制分區(qū)數(shù)量；良率已達90%工藝復雜投資大，門檻較高巨量轉移、后續(xù)檢測等環(huán)節(jié)突破中量產(chǎn)能力已量產(chǎn)已量產(chǎn)已量產(chǎn)已量產(chǎn)已量產(chǎn)（單眼3K及以上分辨率屏量產(chǎn)初期）單綠色規(guī)模量產(chǎn)制造成本低中等低中，隨良率提升價格迅速下降較高很高OLOL 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