2024苹果VisionPro技术拆解

苹果VisionPro技术拆解2024目录Contents目录Contents苹果VisionPro产品全拆解苹果VisionPro产品全拆解2023年6月6日，苹果在WWDC大会上正式发布公司第一款MR（混合现实）设备Vision2023年6月6日，苹果在WWDC大会上正式发布公司第一款MR（混合现实）设备VisionPro，预计2024年1月27日海外发布，一季度国内发布；硬件方面，苹果MR头显VisionPro搭载双算力芯片M2/R1、3PPancake光学方案、MicroOLED显示屏幕、眼球+手部追踪交互等核心技术。基于顶配技术，产品能够实现眼动追踪高精准度、悬空打字、虹膜扫描、FaceTime虚拟人物全身渲染、VR/AR模式平滑切换等创新功能。苹果VisionPro整体外观基础参数AppleVisionProOculusQuestPro发售时间预计2024年Q12022年Q3操作系统VisionOSAndroid瞳距调节模式全自动手动屏幕类型Micro-OLEDQD-LCD屏幕+Mini-LED背光屏幕像素2300万690万PPD(PixelPerDegree)36～4419视场角-水平117°108°视场角-水平-双目重叠区86°79°视场角-垂直87°100°HDR√×刷新率90/96Hz72/80/90Hz处理器AppleM2(5nm)+R1高通XR2+Gen1(7nm)VST透视摄像头2颗，高分辨率1颗，4MP深度传感器LiDAR+TrueDepth×眼动追踪及表情追踪√√电池位置外置头带电池续航2小时1-3小时前置屏幕√×麦克风数量63授权模式OpticID（眼动）密码操控方式眼动+裸手手柄售价$3499$1000一级分类二级分类三级分类供应商处理器一级分类二级分类三级分类供应商处理器主处理器M2苹果/台积电计算与储存（$230）（$120+$60）协处理器R1苹果/台积电存储（$20+$30）RAM海力士ROM三星电源PMICST/TI传感器（$133）无线WIFI博通蓝牙博通摄像头CIS索尼Lens大立光/玉晶光模组高伟IMUIMUTDK激光雷达模组LG发射端-VCSELLUMENTUM发射端-Lens玉晶光发射端-VCSEL驱动TI接收端-SPAD索尼玻璃康宁/肖特结构光模组LG发射端-VCSELLUMENTUM发射端-VCSEL驱动TI发射端-DOE台积电接收端-CISSTLens玉晶光一级分类二级分类三级分类供应商近眼光学（$260）Pancake（$120*2）Lens玉晶光Lens贴合业成OCA胶日东QWP膜帝人RP膜3M光学检测设备杰普特Pancake与屏幕模组玉晶光模组外观检测设备荣旗瞳距调节（$10*2）瞳距调节兆威机电屏幕（$760）内屏（$350*2)内屏-MicroOLED索尼+台积电外屏（$60）外屏-OLEDLGD裸眼3D光栅（柱镜光栅）歌尔股份检测内屏光学检测设备华兴源创声学（$13）麦克风麦克风歌尔股份扬声器扬声器立讯（美特）电源（$18）电池电池电芯德赛电池电池模组歌尔股份结构件（$137）镜腿镜腿歌尔股份检测整机外观检测智立方面板玻璃面板蓝思科技散热散热模组领益智造头带头带领益智造中框合金中框长盈精密/富士康连接件（$23）软板SLP鹏鼎/东山精密硬板FPC鹏鼎/东山精密制造设备（$15）组装设备整机组装设备博众/赛腾整机组装（$130）整机组装整机OEM立讯精密创新技术解析创新技术解析 瞳距：指两个瞳孔之间的距离，即Inter-PupillaryDistance（IPD）或PupilDistance（PD），单位为毫米。双眼瞳距一般为62毫米，单眼瞳距大致为30-32毫米，瞳距的大小随人的不同年龄、性别、人种而有所不同。VR设备内用多个红外线LED照射眼球，获取眼球瞳孔位置及眼球反射的红外LED位置图像。眼动追踪算法根据瞳孔图像及红外LED反光位置图像，计算得出瞳孔位置、大小及瞳距等信息。并将IPD数据发送至IPD调节机械结构驱动，进而驱动微型电机、行星齿轮减速机、丝杠等结构，推动VR学结构位移，对准人眼。2022年PICO首次应用自动IPD调节功能，随着苹果VisionPro的上市，电驱IPD调节预计将成为VR行业标配。 根据AR圈信息，苹果VisionPro率先采用了贴合式三透镜Pancake技术。相比传统三透镜Pancake，苹果VisionPro产品的透镜间距进一步缩小，Pancake模组体积得到进一步压缩，有利于减少整机体积和重量，进而获得更好的穿戴体验，但也导致设计制造工艺难度提升，成本更高；行业内，PICO4采用单透镜Pancake技术，MetaOculusQuest3采用双透镜Pancake技术，华为VRGlass率先采用三透镜Pancake技术。VR光学技术由菲涅尔向Pancake（折叠光路）技术演进Pancake技术由单透镜向贴合式三透镜演进 根据AR圈信息，苹果VisionPro率先支持双向透视，并将反向透视命名为Eyesight。双向透视功能是XR眼镜支持社交/工作应用场景的重要前提条件；当光线经过柱镜光栅时，每个柱面透镜都会对光线进行聚焦或发散作用，使得光线在不同的方向上发生衍射，从而达到不同的效果。双向透视=前向透视+反向透视反向透视实现原理柱镜光栅原理柱镜光栅原理VisionPro裸眼3D光栅（柱镜光栅）微结构 苹果VisionPro系统将用户眼神建模后生成不同角度图片，之后将不同角度图片切片后合并显示在外屏上。最后，VisionPro外屏上的柱镜光栅将不同切片投向不同角度，他人在不同角度观看设备，就可以看到不同角度的设备佩戴者的眼神；柱镜光栅本质上是将不同的图像投射到不同的区域（角度）。在屏幕总像素一定的情况下，柱镜光栅投射的区域数量越多，观看者能够在不同区域看到的图片越多，但屏幕的总亮度也被分散越多。→提升外屏的分辨率和亮度；苹果VisionPro采用的是柱镜光栅，观看者在水平方向移动时，能够看到不同的投射区域，但如果沿着垂直方向移动，则看到的图像不变。未来柱镜光栅发展的方向是球镜光栅（Meta下一代产品）。 根据WellsennXR对苹果VisionPro的Bom拆解，苹果VisionPro将接近50%的成本花费在两块Micro-OLED屏幕上，一块Micro-OLED屏幕的成本为350美元。展望后续，随着显示技术的进一步成熟、屏厂相关产能的布局与落地、成本的持续下探、以及后续大厂搭载MicroOLED的产品的陆续推出，预计硅基OLED将逐步扩大其搭载量与市场份额。据CINNOResearch预计，2025年全球AR/VRMicro-OLED显示面板市场规模将达到14.7亿美元，2021年至2025年年均复合增长率CAGR将达119%，成长空间十分广阔；平板显示面板硅基OLED结构示意图有机发光二极管显示技术液晶显示技术（平板显示面板硅基OLED结构示意图有机发光二极管显示技术液晶显示技术（LCD)显示技术（LED）技术AMOLEDPMOLED硅基OLEDTN-LCDSTN-LCDTFT-LCDMini-LEDMicro-LED 硅基背板制造：主要涉及像素电路和驱动功能模块的设计、硅基芯片的制备和阳极像素点的制备与图形化。有机发光层制备：首先将金属阳极层制备于基板上，接着依次完成空穴注入/传输层、发光层、电子传输/电极。最后，为避免OLED器件与空气中的水氧接触而变质，从而利用PECVD或者ALD工艺在发光模块上制备致密薄膜。彩色过滤层制备：通过涂胶、曝光、显影等步骤制作Micro-OLED需要的RGB三原色图形。最后盖上玻璃封盖，构成完整的硅基OLED微显示器。模组工艺：将完成上述流程的器件切片、测试，并与显示系统绑定形成模组。 阳极制造工艺：阳极制作工艺的优劣对于提升产品亮度及良品率具有非常重要的意义。而硅基OLED对于显示器像素点的制作工艺有很高的要求；硅基OLED产品的亮度、色域、画面的均匀性等性能指标；低缺陷、高密度的薄膜密封技术，从而对OLED微型显示器进行有效密封，是制备硅基OLED微型显示器的关键问题。工艺环节工艺过程相关工艺/设备及对良率的影响因素代表企业光刻（背板）工艺镀膜过程中，颗粒异物数量的管控很重要，颗粒异物数量超出规格会产生显示黑点等缺陷，导致器件失效。曝光和涂胶显影过程中，关键尺寸的均一性和曝光过曝或弱曝的管控十分重要，超出规格会导致产品亮点增加及显示效果不均。刻蚀过程中，刻蚀角度及过程中产生的聚合物数量，如超出规格会影响产品阴极成膜均匀性，导致产品产生亮度不均和黑点不良。光刻设备：ASML，尼康，佳能，上海微电子等；光刻显影材料：南大光电，安集科技，雅克科技，格林达，容大感光等；蒸镀工艺蒸镀设备属于真空设备，对产品的影响主要是颗粒数量、器件薄膜的厚度均匀性的管控，如超出规格会使产品的显示黑点增加从而导致器件色坐标偏移及器件失效。蒸镀设备：CanonTokki，SunicSystem，SFA，ULVAC，SNU等；封装工艺封装工艺主要包含等离子增强型化学气相沉积设备（PECVD）、原子层沉积设备（ALD）、以及用于彩色滤光层制作的涂胶显影设备、曝光机、清洗设备等。设备对产品的影响主要是颗粒异物数量的管控，如果超出要求，会导致产品的黑点不良增加，从而导致器件失效。彩色滤光层设备对产品的影响主要体现在彩色滤光层材料的制作质量的管控，如果发生材料的剥离及成膜均匀性差异超出管控要求，产品会出现亮点及显示效果不均等。薄膜沉积设备：应用材料，东京电子，泛林半导体，北方华创，拓荆科技等；封装设备：联得装备等；封装材料：奥来德，鼎龙股份等屏体工艺需要精确管控切割精度，超出规格会导致产品无法显示画面而直接报废。模组工艺位精度和颗粒异物数量的管控十分重要，如果超出规格，会导致产品的显示黑点不良增加或直接报废。检测设备：华兴源创、精测电子、易天股份、精智达 传统AR显示技术主要为LCoS、DLPFast-LCD拥有较高的量产稳定性和性价比，是当前VR的主流显示技术，2023年上半年Fast-LCD在VR线上市场的占比达到93.5%。但该方案像素密度低、延迟高易眩晕，且不能显示局部黑色，总体性能仍然存在一定不足；当前Micro-OLED的应用和落地已取得显著的进展。在AR设备方面，2022年Micro-OLED出货量已占全球AR头显应用超50%；在VR设备方面，目前AppleVisionPro、Arpara5KVR头显、MeganeX等大厂产品纷纷开始搭载MicroOLED屏幕，开创VR应用硅基OLED的新时代。性能指标LCoSDLPFast-LCDMini-LEDMicro-OLEDMicro-LED应用AR/VRARVRVRAR/VRAR/VR发光源外部光源外部光源背光背光自发光自发光像素密度ppi中等中等较低/较高（>3000ppi）高（>5000ppi）刷新率中等（120Hz）中等（120Hz）低（90Hz）中等（120~160Hz）高高响应速度毫秒ms微秒μs毫秒ms毫秒ms微秒μs微秒μs对比度很低（1000:1）低（2500:1）低（~5000:1）高很高（>10M:1）很高（>10M:1）亮度>10000nit>20000nit<1000nit1000~3000nit1000~6000nit目前单绿色可达4Mnit；红蓝色4~6Mnit之间功耗高中等高较高较低很低（LCD的10%）寿命长（100000小时）长（100000小时）较长较长中等（<10000小时）长（>100000小时）量产难度低低低灯珠尺寸限制分区数量；良率已达90%工艺复杂投资大，门槛较高巨量转移、后续检测等环节突破中量产能力已量产已量产已量产已量产已量产（单眼3K及以上分辨率屏量产初期）单绿色规模量产制造成本低中等低中，随良率提升价格迅速下降较高很高OLOL CompoundCompoundPhotonicsJasperDisplayMicro-OLEDKopinSAPIEN数字光芯芯视元云英谷昀光Micro- EMargin EPSON Fraunhofer Kopin LG Microoled Samsung