光大证券:VRAR性能提升落地加速,关注硬件供应链迭代机遇

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未来三年,VR处于硬件性能迭代期,AR因零部件技术取得突破有望逐渐落地,细分行业增长明确
本文来自:EBoversea,作者:光大海外

继”十四五“规划将VR/AR列为数字经济重点产业后,11月1日工业和信息化部等五部联合印发了《虚拟现实与行业应用融合发展行动计划(2022-2026年)》,VR/AR产业持续迎来政策利好。VR/AR作为消费电子行业的黄金赛道,有望于2023年加速放量。光大海外团队长期密切跟踪,对于整机品牌、零部件产业链、应用场景、内容生态等方面均有深入研究。

要点

【核心观点】

当前时点研究VR/AR硬件市场具备投资价值:1)元宇宙初期,VR/AR硬件作为载体和入口将率先发力;2)未来三年,VR处于硬件性能迭代期,AR因零部件技术取得突破有望逐渐落地,细分行业增长明确;3)VR/AR作为下一代智能终端,长期有望替代现有硬件和渗透各应用场景,市场潜力可期。

长期看好VR/AR硬件替代空间,预判发展阶段以挖掘投资机会。1)VR/AR长期将渗透各场景,VR定位媒介载体,对应C端泛娱乐为主的沉浸场景,有望渗透上亿级别出货量的休闲硬件;AR定位生产工具,应用广泛,长期有望取代智能手机成为下一代计算平台,出货量上限或高达十亿级。2)VR/AR落地进程上存在差异,2022-25年期间,VR步入性能迭代期,催生硬件投资机遇,零部件技术路径选择成关键;AR尚未产品定义,光波导等技术研发加速,2025年重磅产品发布后AR有望开启C端渗透,近三年关注核心零部件发展水平。

市场空间:全球VR头显出货量2026年有望超4000万台,AR眼镜2025年后迎来高增。中短期3-4年内,VR头显受新品刺激和性能升级逻辑的驱动,预计2023年和2026年出货量相继突破1500万台和4000万台;AR眼镜暂限于B端,3年内预计出货100-200万台,2025年后有望作为手机配件崛起。

VR性能迭代和AR商用落地驱动上游零部件技术迭代。VR围绕更强沉浸和交互体验升级,AR除光学外均复用VR前沿技术,但面临更轻量化的要求。核心零部件整体迭代路径和终局技术清晰:1)光学上,VR和AR分别向超短焦和光波导升级;2)Micro LED为终极显示方案,Micro OLED和LCOS分别作为VR和AR过渡期方案;3)芯片在算力和功耗的平衡中迭代,中短期自研定制趋势增强,未来或向云XR演进;4)感知交互升级重心在于更丰富的功能,手势识别、眼动追踪等即将搭载上机。迭代技术多面临技术和量产制造瓶颈,当前尚未落地或仅为小批量产,推高成本。

投资建议:1)中短期,关注新品发布和体验升级下增长明确的VR硬件;2)长期,更具市场潜力的AR逐步渗透,VR若应用破圈将抬高出货上限;3)整体来看,中短期持续关注零部件研发进度和整机性能水平,长期看好VR/AR在元宇宙时代的渗透替代逻辑,首次覆盖,给予VR/AR行业“买入”评级。

产业链重点公司梳理:围绕短中长期零部件技术选择,发掘产业链中的优势公司,中短期关注公司的产线建设和客户订单,长期重视终极技术研发实力,战略布局VR/AR领域的龙头公司具备先发优势:

1)歌尔股份,作为VR主要代工厂,积极向Pancake光学模组、声学、马达等上游零部件延伸,零整结合提高价值量水平;

2)舜宇光学科技,VR/AR光学模组和摄像头模组领跑光学零组件;

3)偏光片厂商三利谱,向Pico供应Pancake用光学膜,收获光学升级红利;

4)潜在“果链”供应商立讯精密、兆威机电、杰普特,MR将贡献业绩增量;

5)兆威机电供应步进电机,结合眼动追踪实现瞳距自动适配,助力体验升级;

6)国产芯片厂商瑞芯微布局XR芯片,长期有望承接国产替代和中低端需求;

7)隆利科技,向Meta等供应Mini LED背光模组;京东方A、TCL科技,全面布局各类微显示屏,积极研发产品和扩建产线;

8)VR/AR整机厂商苹果、Meta、微软,多面布局技术领先,推动行业发展;国产整机厂商创维数字B端硬件+解决方案体系成熟,拓展C端VR硬件市场;

9)苏大维格自研纳米光刻与压印设备,在AR光波导领域具备制造优势;

风险分析:VR/AR设备及技术迭代进度不及预期,VR/AR下游应用拓展不及预期,国内政策监管。

【投资聚焦】

2021年元宇宙“元年”带动载体VR/AR重回风口,看好作为下一代智能终端的长期增长逻辑。终端层面,Meta、苹果、索尼等新品迭出,Pico、创维等积极布局国产化趋势显现,龙头动向激发市场对VR/AR及其零部件产业链的投资热情;零部件层面,技术进步是核心驱动力,VR头显因体验升级有望加速放量,光波导等AR关键技术量产取得进展,促进AR眼镜商业落地进程。

我们和市场的差异化观点1)市场规模方面:市场担心VR/AR出货量可能不及预期。我们由智能手机发展历程类推VR/AR,对比硬件技术、内容应用和生态构建,推断VR和AR分别处于硬件性能迭代期和发展初期(尚未产品定义),预估出货规模和放量时点。短期,相对于市场的悲观预期,我们看好Pico、索尼2023年的VR产品放量,同Meta共同助力VR头显出货量维持较高增速;中期,考虑巨头研发推动产品迭代、硬件提升逐步落地、内容生态不断完善,我们认为3年内VR/AR出货量增长驱动力依然强劲,有望在25年后实现更大规模出货;长期,通过应用场景渗透和替代现有消费电子产品的测算逻辑,判断VR/AR终局市场规模尚具潜力。VR/AR仍是消费电子中的黄金赛道,相关厂商与零部件供应商将持续受益。

2)产业链方面:市场较为缺少对零部件技术方案选择的推演预判。我们细致拆解VR/AR设备,根据价值量和重要性将零部件分成光学、显示、芯片和感知交互四类;综合分析性能参数和制造难度,预判各零部件技术演变路径以及具体迭代时点;并更进一步将技术方案与应用场景的需求相联系,前瞻性判断各技术路径的设备搭载情况(如B/C端、低/中/高档)。

3)重点公司方面:围绕四类零部件的迭代方向梳理全产业链,在转型禀赋、研发进度、产线建设和客户订单等维度综合对比各厂商实力,重点挖掘VR/AR硬件设备及其上游供应链的众多受益公司。

股价上涨的催化因素1)23年前后VR硬件厂商新品陆续发布,25年前后AR新品有望推出。Meta、苹果、索尼、Pico等重磅产品密集发布,有望刺激VR/AR硬件加速放量。

2)光学、显示等零部件和交互等技术模块取得进展,技术性能和落地量产持续突破。一方面,硬件技术带动产品体验升级,助力VR/AR设备长期稳健增长;另一方面,技术升级驱动零部件价格上涨,提升VR/AR及其供应链的市场规模。

3)互联网厂商逐渐重视内容建设,有望建立VR/AR硬件和内容的良性循环。硬件体验升级帮助拓展应用场景和内容空间,内容改善同时提升硬件需求,VR/AR生态建设逐步完善,有望进一步扩张市场规模。

投资观点整体看好元宇宙时期VR/AR替换和渗透逻辑,预判出货量仍有较大增长空间。中短期,因技术受限AR难以C端渗透,应关注增长确定性较高的VR硬件,并持续追踪AR光波导技术进展;长期,AR有望C端商业落地,较大市场发展潜力驱动AR出货量高速增长,VR出货量有望因内容生态建立继续突破。首次覆盖给予VR/AR行业“买入”评级。

产业链重点公司梳理:歌尔股份(组装代工和零部件,零整结合)、舜宇光学科技(光学)、三利谱(光学膜)、立讯精密(组装代工)、兆威机电(瞳距调节驱动系统)、杰普特(光学检测设备)、瑞芯微(芯片)、隆利科技(显示)、苹果(全面布局)、Meta(全面布局)、微软(全面布局)、苏大维格(AR光学)、创维数字(整机品牌)、京东方A(显示)、TCL科技(显示)。

【正文内容】


1、纵观VR/AR前景:VR性能迭代放量加速,AR蕴藏潜力蓄势待发


VR/AR行业2021年以来重回风口,我们从VR/AR作为元宇宙入口领衔发力及VR/AR各有发展机会两方面,认为当前时间节点关注VR/AR具备重大意义:

巨头持续加码元宇宙,VR/AR作为元宇宙第一流量入口,潜力值得关注。2021年成“元宇宙元年”,大事件频出,市场关注度大幅提升。海外,“Facebook更名为Meta”、“微软收购暴雪”体现巨头深耕元宇宙硬件及内容的决心;国内,“字节跳动收购Pico”有望开启国产VR一体机终端大规模推广的序幕。VR/AR作为元宇宙时代信息的入口和载体,有机会成为下一代互联网的智能终端,抢先布局硬件具备战略意义。

硬件突破驱动应用需求产生,VR/AR硬件将是元宇宙率先起势的领域。复盘智能手机的发展历程,其前期主要由硬件技术进步推动,设备性能提升和功能增加,才能给内容和应用的创新带来更多可能。2007年iPhone 1多点触控屏幕帮助摆脱物理键限制,重新定义智能手机,移动游戏、视频等新兴应用开始逐步盛行。我们认为,只有VR/AR硬件出现并成熟,实现二维屏幕到三维空间的跃进,才能在此基础上开发游戏、社交、办公等多元应用和生态,开启元宇宙序幕。

虚拟现实(Virtual Reality)与增强现实(Augmented Reality)均有望成为元宇宙入口,但存在诸多差异。1)应用:VR强调虚拟沉浸,与现实世界隔绝,适用于大段休闲时间的泛娱乐和泛社交场景,如游戏、视频、直播、展览、教育培训等;AR强调虚实融合和可移动性,可帮助解放双手,用于与现实相关的大多数场景,如工业生产、医疗、信息提示等;2)市场潜力:VR因沉浸、交互特性定位为媒介载体,有望对游戏机、投影仪、电视等娱乐电子设备进行取代,进而渗透至健身、医疗、教育等场景进行辅助,我们预期长期出货量有望达4000万台到数亿台;AR因连接现实应用更广泛,最终一体机形式有望取代手机成为新一代生产力工具,因此更具市场发展潜力;3)硬件:两者诸多技术互通,但AR光学系统更复杂,且轻量化要求与性能矛盾更大,尚待零部件迭代,目前苹果、Meta等海外巨头皆尚未完成产品定义,仍处于硬件发展早期阶段;VR发展基本成熟,目前聚焦硬件性能升级和软件生态建立。

我们认为,VR和AR在当下各具发展机遇:VR进入硬件性能爬升阶段;更具潜力的AR有望2025年完成C端的产品定义,开启C端渗透序幕。

1)VR:中短期(2022-2025年)为VR硬件性能爬升期,VR头显将增加多样化功能并增强性能以提升用户体验,2025年有望达到硬件成熟期。2020年,Meta Quest 2完成产品定义和C端渗透。此后,VR硬件聚焦功能增多和性能升级,驱动上游零部件和技术模块迭代、采用新技术路径;

2022年,受新品推迟发布和Meta上调价格等短期因素影响,出货增长暂缓;

2023年,我们预计,随着Meta、苹果、索尼等众多重磅VR头显的发布,市场有望再次活跃,推动全行业技术升级和出货量持续提升;

2025年,随着Micro LED显示技术、更高性能XR芯片和重要感知交互功能等的成熟,VR设备走向成熟,硬件性能迭代基本完成;

2025年后,VR发展重心转移至内容端,进入应用生态发展期,更多内容和场景的出现提升市场需求,出现下一增长拐点。

VR:长期(2026年后)有望对游戏机、电视机等当下的电子设备形成替代效应,出货量潜力空间或在上亿级。现阶段VR应用场景主要集中于游戏,也出现少量视频、直播应用。未来,VR应用有望向社交、办公等领域拓展渗透,并为教育、医疗、工业设计等提供辅助支持。应用场景拓展驱动长期VR出货量进一步增长。

2)AR:高移动性、解放双手,AR具备相比VR更大的市场潜力。AR具备虚实融合、赋能现实的特性,使其定位为未来的生产力工具和计算平台,可适用于大多数B端和C端场景;同时AR眼镜作为轻量化穿戴设备,具备移动性和解放双手作用。硬件发展初期预计将以手机配件形式发行,可类比TWS耳机和智能手表等可穿戴设备;未来一体机成熟后,将取代手机,拥有十亿级出货量的广阔市场空间。

AR短期受限于零部件不成熟,2025年后有望完成C端产品定义、向C端渗透。AR硬件因光波导等零部件技术和轻量化要求掣肘,尚未推出相对成熟能大规模放量的C端产品。我们认为,2022-2025年为AR零部件加速研发、技术积累阶段,光波导、显示、交互等众多技术模块有望取得突破实现量产。2025年前后,苹果和Meta预计将推出AR眼镜,两者市场地位和技术积累强,有望完成AR眼镜的产品定义,开启C端渗透序幕,AR进入硬件成长期。

VR/AR行业长期战略意义突出,行业增速相对明确,我们下文分别分析VR/AR行业的发展现状,详细拆分产业链核心零部件,并从技术性能和量产制造两个角度比较各种技术方案,预判短期、中期和长期各零部件的技术路径选择。梳理VR/AR行业上下游产业链,对比各厂商技术水平和产线布局,挖掘可能抢占行业发展红利的重点关注公司。


2、VR:硬件基本成熟,零部件技术方案迭代加快头显放量


2020年Meta Quest 2发布后,因高性价比和良好均衡性能,VR头显在C端开始加速渗透,2021年出货量超千万台,产业链各零部件方案选择趋于统一,VR完成产品定义、基本成熟。VR市场的升温引来更多上游零部件厂商和下游内容生产者的加入,一方面在硬件端实现性能跃升,搭载功能增多和零部件技术升级;另一方面在内容端实现应用场景拓展、内容丰富度提升,软硬协同发展走向良性生态循环。因此,未来VR头显有望快速放量。

2.1、产业链与相关公司梳理

VR芯片成本占比近半,光学和显示承担图像呈现功能。以Pico neo 3 VR一体机为例,芯片独立计算和存储,算力和编解码要求高,占总成本的45%。显示屏发出图像光线,由光学模组放大后耦入人眼,两者分别占总成本的3%和18%。目前光学使用菲涅尔透镜(成本5美元),若切换至超短焦(成本约30-40美元)有望将光学占比提升至10%以上。感知交互成本主要来自于摄像头,与光学产业链有部分重叠。除零部件性能迭代外,VR需兼顾沉浸感、交互性、舒适性和经济性,工程化设计实现全局最优。

因Pico、创维等国产品牌出货量预计快速提升,以及中国上游厂商在光学、显示等的技术和产线优势增强,VR产业链上的相关国产公司关注度走高。我们对VR硬件产业链进行梳理,发掘重点关注公司如下表。

2.2、VR现状:硬件、应用和资本共同发力,看好VR行业维持较快发展

2020-2021年VR高速放量,2022年出货量因产品周期、宏观经济影响,增速放缓。根据IDC数据,2021年全球VR出货量达1095万台,同比增速63%,年出货量首次突破千万,迎来行业进入复苏阶段的拐点。其中,Oculus Quest 2出货量为880万台,占比79%。然而,市场对2022年VR出货量相对悲观,预计其可能难以保持高增速,据36氪22M6披露,Meta对原有出货量预期调低10%-20%。主要原因包括全球宏观经济恢复不及预期,以及Meta因核心广告业务衰退打算削减成本从而影响对VR的补贴、硬件投入和研发项目,以及多款备受瞩目产品发布时间推迟至2023年及以后。

VR产业并不会“昙花一现”,我们仍对VR中长期发展保持乐观。考虑到:1)硬件:性能提升带来更佳体验,产业链成熟实现更多供应;2)内容:丰富度和应用场景拓展带来更强需求;3)巨头布局进行产业链延伸,生态体系逐步完善,随着软硬件螺旋上升相互推动,VR产业将持续稳健发展至成熟阶段。

2.2.1、硬件:形态和技术路径统一,尚存优化空间激发市场潜力

制造:功能和技术路径趋于统一,供应链成熟助力成本下降。1)产品形态:除智能终端厂商如索尼和华为仍对原有分体式VR产品系列迭代,具备独立算力、显示和交互的一体式VR头显成为VR主流形态;

2)产品功能:当前产品交互功能趋同,普遍搭载4个摄像头、采用inside-out空间定位技术以及头部和双手6DoF追踪位移;支持瞳距和屈光度调节,适配不同脸型和近视人士;同时,一体化头显采用Wi-Fi 6连接技术,实现无线串流功能;3)技术方案:处理器、光学透镜、显示屏等核心元器件方案基本统一。高通骁龙XR2成为主力芯片;菲涅尔透镜光学+Fast LCD显示方案成熟支持大规模量产,超短焦光学+Micro-OLED/LED显示的技术迭代方向清晰。Oculus Quest 2的畅销使其他厂商效仿采用其零部件,推动供应链完善。

我们认为,以上趋同趋势,在供应端,有助于上游核心零部件规格统一,促进产业链逐步成熟,有利于降低零部件及整机成本的生产成本;在需求端,成本降低助力新头显价格持续下降,有望进一步提升消费级市场渗透率。

技术:VR头显性能仍有优化空间,体验升级有望加速出货,市场潜力可观。为提升用户体验和解决尚存问题,各技术仍在积极研发和迭代:1)核心零部件迭代现有性能参数。当前,已量产VR头显达到“部分沉浸”要求,仍有较大提升空间。芯片提升帮助加快计算速度、降低响应时间,光学和显示零部件综合视觉效果和轻薄外形持续改进,5G通信网络和电池续航等外部技术的升级也对VR头显舒适性的提升至关重要;2)听觉、嗅觉、触觉等五感交互技术的需求,从另一个方向驱动零部件数量增加和性能增强。现有VR头显更关注视觉,若想实现颠覆性的3D传播,需实现全感VR,增加空间追踪定位、眼动追踪、手势识别、面部识别、语音输入和沉浸声场等交互功能。软件方面,苹果、Meta等巨头积极研发相关算法;硬件方面,更丰富的感知交互功能要求更多传感器和更强算力芯片的参与,目前芯片可搭载7颗摄像头,苹果在研MR硬件或将采用自研芯片,支持更多摄像头数量。

多款重磅VR产品待出,期待2023年后出货量快速增长。2023年左右,多款VR头显待出,产品性能跃升。光学和显示方面,技术方案由菲涅尔透镜+Fast LCD向超短焦+Mini LED/Micro OLED演进;交互方面,手势追踪、眼动追踪和面部追踪等功能成为标配,并探索触觉反馈。重点关注Meta Quest Pro和Apple MR这两款高端头显,有望带动全行业技术升级,更优性能助力出货量可持续增长。同时,Meta Quest 3和Pico 4作为爆款续作也可能拉高出货量。VR头显国产化趋势显现,Pico等国产VR品牌崛起带动国产产业链。Pico已成为自Meta Quest后的第二大VR整机厂商,2021年出货量超50万台,据AR圈22M5披露,2022年目标出货180万台。国产VR厂商也在积极布局出海。根据Counterpoint数据,大朋VR 20Q4在新加坡、马来西亚、日本的业务占比超30%,同时Pico已进军欧洲消费市场,开始向英国、德国、法国等市场销售。国内消费电子厂商也向VR领域延伸布局,如创维数字(000810.SZ)于22年7月25日发布采用超短焦光学的 PANCAKEXR VR一体机。国产VR品牌的崛起利好国内产业链的建立,惠及零部件等上游厂商。

2.2.2、应用:VR游戏已进入良性循环,积极激发新媒体需求

当前VR头显出货量受内容短板的掣肘,应用软件的丰富度提升和VR应用场景的拓展能为VR硬件创造更多需求;另一方面,硬件性能提升利好应用形式和范围的拓展。硬件和软件协同发展,双螺旋推动。VR虚拟视觉、高沉浸和强交互的特性使其适配游戏、流媒体、社交、办公等C端文娱场景和工业设计等少数B端应用,定位下一代媒介形式与流量入口。

游戏内容生产进入良性循环,优质VR游戏拉动效果明显。标杆性游戏《半衰期:爱莉克斯》带动硬件出货量,该游戏上线后Steam平台VR接入数量一个月内新增95万。目前VR游戏头部效应突出,短期优质内容主要来源知名IP的VR化续作,随着硬件-内容良性循环的建立,看好未来游戏丰富度进一步提升。

VR应用场景拓展至社交、办公等,逐步激发新需求。VR应用短期内多集中在游戏、影视、直播等文娱领域,Meta因自身社交产品积累,积极拓展社交和办公领域应用,建立Horizon虚拟平台,虚拟形象有望帮助VR向演唱会、观影、办公、购物等诸多日常场景延伸。

2.2.3、巨头布局进行产业链延伸,软硬件协同发展打造良性生态

效仿苹果在智能手机时代的成功经验,诸多VR厂商注重软件和硬件协同布局。各厂商凭借自身基因,VR布局由原有优势领域开始进行产业链上下游延伸:1)苹果(AAPL.O)、华为凭硬件基因,注重硬件底层零部件和技术模块的积累和整合,开展软硬适配,发展操作系统、内容生产工具等软件底层技术;2)软件服务起家的巨头中,国外厂商微软(MSFT.O)和谷歌(GOOG.O)对硬件有所涉足但目前较为局限,更多围绕原有业务开展VR化尝试;腾讯(0700.HK)凭借社交和游戏生态、百度集团(9888.HK)凭借智能云AI技术,提供VR内容应用和解决方案。各公司均积极布局云计算、大数据、人工智能等新型基础设施,未来将有助于VR业务的开展;3)Meta(META.O)和字节跳动通过收购抢占硬件入口,分别拥有全球和中国最大头显厂商Oculus和Pico。其中,Meta针对硬件和软件全产业链布局,围绕硬件逐步建立软件生态。字节跳动或跟随Meta路线开展布局;

我们认为1)海外厂商建议关注Meta(META.O)和苹果(AAPL.O):Meta为当前绝对龙头,21年硬件出货量占比超80%,软件生态通过补贴、收购和自研逐步建立;苹果凭借智能手机地位和深厚硬件积累,待出产品或颠覆现有市场格局;2)国内厂商,看好腾讯(0700.HK),建议关注字节跳动(未上市)字节跳动率先抢占硬件入口,或效仿Meta实现VR布局;腾讯依靠原有游戏、文娱优势和社交生态导流,看好发展潜力。

2.3、光学:超短焦基本成熟,厂商布局加速量产制造

光学模组实现近距离成像,是VR与手机等2D屏幕的主要区别。1)视场角FOV,即视野范围;2)光学效率;3)透镜厚度;4)成像质量等性能指标被光学模组决定,影响沉浸感和舒适性,成为选择光学方案的关键考量。

2.3.1、超短焦方案性能优越,量产制造暂存掣肘

超短焦方案技术领先,相比菲涅尔透镜帮助性能提升,具体表现在1)更加轻薄,增强舒适性;2)拉高FOV、分辨率上限;3)改善成像质量。

超短焦性能上限优于菲涅尔透镜,技术迭代后仍有较大提升空间,因此超短焦取代菲涅尔透镜的技术发展路径清晰。但超短焦有缺陷待解决:1)每次光路折叠损失50%能量,低光效特点需搭配高亮度显示屏,如Micro OLED/LED;2)多次反射折射,导致杂光和鬼影问题,需使用高精度反射式偏振片。

2.3.2、技术预判:短期两方案共存,中长期超短焦逐步取代路径已明晰

综合技术性能和制造能力,我们对VR光学模组的技术路径选择进行预判:1)短期:超短焦方案理论性能优秀,但受限于材料、镀膜和加工精度等制造问题,实际效果欠佳,产能和成本面临挑战。短期,部分中低端C端产品仍采用菲涅尔透镜;中高端和企业级产品将搭载先进的超短焦技术,目前已出现创维PANCAKEXR、Pico4等规模量产的超短焦成熟VR头显;2)中长期:随着制造改善、重要产品采用超短焦,看好未来产业链成熟和规模效应降低成本,渗透至VR全品类,实现对菲涅尔透镜的全面替代。

2.3.3、公司梳理:重点布局超短焦,制造和偏振片成为竞争关键

VR光学国产产业链完善,多家重点厂商为中国大陆、中国台湾和中国香港的上市公司,Pico、创维等国产VR品牌进一步推动国产化趋势。除关注技术性能,目前超短焦方案聚焦于制造领域的产能和良率等能力,我们认为:1)看好光学龙头维持地位,获取VR品牌大额订单。玉晶光电(3406.TW)、扬明光学(3504.TW)和舜宇光学科技(2382.HK)等老牌光学厂商和歌尔股份(002241.SZ)等组装厂商凭借光学积累,以较高良率大规模量产,以优秀制造水平赢得包括Meta Quest、苹果Reality、Pico等主要VR厂商订单,中短期光学模组出货量将稳定在高水平;2)国内偏振片厂商积极切入,有望以国产化替代逻辑获取高价值量。虽3M(MMM.N)等海外厂商目前垄断偏振片,但国产偏振片厂商如三利谱(002876.SZ)等积极对Pancake光学膜布局,未来有望对接旺盛的国产替代需求。

2.4、显示:Fast LCD先行、Micro OLED过渡,Micro LED有望25年铺开

显示屏影响沉浸感,其中1)清晰度(分辨率、像素密度ppi);2)视觉暂留(刷新率、响应时间);3)对比度;4)亮度;5)功耗等指标较为重要。

2.4.1、Fast LCD助力C端渗透,但显示性能存在很大提升空间

Fast LCD是目前C端VR头显大规模量产的主流显示技术,但性能仅处于初级水平,仍需研发新的显示技术促进体验升级。Fast LCD因低成本和良好性能助力VR的消费级渗透,其下层为背光源,电流操控中层的液晶分子改变背光源光线照在上层彩色滤光片的比例,产生色彩。Fast LCD的显示原理致使诸多显示性能较差:1)亮度低,功耗大:背光源永远全亮,和滤光片带来的能量损耗,使屏幕亮度低、功耗大。Fast LCD难以满足低光效的超短焦方案所需的亮度;2)对比度差:背光源特性使屏幕无法呈现纯黑,对比度差,存在漏光现象;3)刷新率低:工作原理导致刷新率远低于OLED等方案,且难以提升;4)清晰度受限:驱动电路放置于像素间隙,像素间隔限制分辨率和ppi提升。2.4.2、过渡期新技术已量产,Micro OLED因显示优越最受期待显示厂商大力研发投入,涌现出多种显示方案,其中可分为基于Fast LCD进行背光源改造的Mini LED,以及自发光的Micro OLED,均搭载VR头显实现规模量产,成为过渡期的显示技术。Mini LED 将背光源分区调控,有效改善对比度、刷新率和亮度。Mini LED 将LCD 整块的 LED 背光源改为数万个 LED 灯珠,各区域可单独控光,提升对比度。同时,亮度和刷新率大幅提升,目前最高可实现局域亮度 2000 Nit。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 存在可视角度差和色域窄的固有缺陷。实际制造时,受限于 LED 灯珠尺寸,背光分区数量少,出现屏幕模块化、黑白画面不均等问题。同时数万灯珠导致良率处于爬坡阶段,模组打件和检测费用高,推高成本。目前 Mini LED 整体良率提升至 90%,随着制造工艺的不断完善,预计每年成本降低 20%-30%。Micro OLED融合硅晶圆和OLED优势,将像素点置于硅晶圆上,硅晶圆作为驱动背板。全然不同于LCD的显示原理,使其突破LCD局限,显示性能跃升:1)高清晰度:硅晶圆帮助像素尺寸缩小至原来的1/10,同时取消驱动电路,像素密度提升明显,ppi高达3000+,HTC、松下等已推出5K VR头显;2)高刷新率:OLED材料使响应时间小于1μs,刷新率进一步提升;3)功耗低:OLED自发光,各像素点独立开关光线,功耗相比LCD降低20%;4)高对比度:自发光实现高色域和对比度,arpara5K头显对比度达10M:1;5)轻薄:单晶硅为基底将减少器件的外部连线,相比其他方案减重 50+%。制造工艺复杂且门槛高,但可复用半导体和OLED成熟产业链。Micro OLED融合CMOS与OLED的制造工艺,CMOS采用光刻技术,由晶圆代工厂制造;OLED因有机材料易受水和氧气影响的材料特性,真空镀膜机和金属遮罩封装至关重要。半导体制造设备一次性投入大,制作工艺复杂,推高了企业进入门槛和制造成本,但OLED和CMOS产业链成熟,不存在产能和良率问题。对比Mini LED和Micro OLED两方案,Micro OLED在核心显示参数均有更好表现。然而,Mini LED落地场景更为广泛,覆盖笔电、电视、车载等众多领域,厂商布局快速制造水平,良率和产能更优;Micro OLED专注小尺寸领域,市场相对局限,规模化水平偏低。但随着Meta、苹果等VR/AR龙头厂商的重视,有望吸引众多显示屏厂商投入和布局。我们认为,中短期阶段(2022-2025年),随着搭载Micro OLED屏幕的新产品发布以及VR/AR出货量持续提升,规模效应将逐渐体现,Micro OLED将凭借其更优性能成为继Fast LCD后的过渡期主要显示技术。2.4.3、Micro LED全面优越,量产突破后有望成为现实终极技术Micro LED补齐Micro OLED短板,各性能指标理想。Micro LED在具备MicroOLED高分辨率、高PPI、高刷新率和高对比度等优点的同时,拥有无机物特性,将响应时间、功耗、色域等性能进一步提升,并有效改善Micro OLED亮度低、寿命短的缺陷。Micro LED制造工艺面临技术瓶颈,尚处研发阶段,短期难以规模量产。一方面,成本高昂。巨量转移问题,即微米级LED在硅晶圆上制造后移植到屏幕基板上的过程,要求高精度和高转移速率,造成产能和良率很低。另一方面,无法彩色显示,仅单绿色具备规模量产能力,目前市面上屏幕仅显示绿色图像。22年上半年,JBD宣布难度最高的单红色量产取得突破,待单红色规模量产后,全彩MicroLED仍需2年研发量产技术,预计2025年有望看到可规模量产的全彩Micro LED。虽制造量产难度高,Micro LED理论制造成本低廉。一方面,结构简单,系统设计和集成难度小;另一方面,制造流程简单,MicroLED无需对大基板进行光刻或蒸镀,也不需复杂制程来转换颜色和防止亮度降低。待巨量转移和全彩显示等问题解决后,未来制造成本有望骤降。我们认为,Micro LED的卓越性能和理论低廉成本使其成为行业公认的终极显示技术,市场空间潜力值得期待。看好长期阶段(2025年后)Micro LED突破制造限制后,对Micro OLED实现取代,推动消费端VR头显的放量。2.4.4、公司梳理:龙头布局全面,部分公司深耕特有新技术领域显示厂商集中在日韩、中国台湾和中国大陆,国产厂商呈现壮大趋势。各厂商针对Micro OLED、Mini LED和Micro LED三类新兴技术积极投入。其中,Fast LCD多为老牌厂商,竞争围绕产能和成本;Mini LED旺盛需求促进产能和销量高速增长,但VR非重点应用;Micro OLED小尺寸特性适配XR产品,索尼龙头地位明显,国产公司受吸引入局;MicroLED是各终端终极显示方案,海内外厂商布局火热,但量产未成熟。综合考虑未来VR显示方案路径预判和现阶段各厂商布局方向,我们认为:1)显示龙头厂商依赖技术和资金支持,保持稳定地位。国内外显示龙头在通用型显示方案(LCD、Mini LED、Micro LED)布局全面且深入。其中,夏普(6753.T)作为Meta Quest 2最大LCD供应商享受红利;三星、夏普、JDI(6740.T)等利用自身积累在MicroLED取得领先,其中三星(005930.KS)技术最为成熟;国内厂商京东方(000725.SZ)、TCL科技(000100.SZ)各类技术均研发和建设产线,先发优势使其有望获得国产化替代红利;2)部分厂商以在某一技术的突出布局和表现,后续进展值得关注。Mini LED领域,隆利科技、长信科技、鸿利智汇针对VR深入布局,有潜力获得订单,其中隆利科技(300752.SZ)预计获得Meta VR头显的Mini LED背光模组订单,出货量有望飞涨,但过渡期Micro OLED将成为最后主流,三家竞争力可能会逐渐减弱。Micro OLED领域,LGD(LPL.N)和索尼(SONY.N)有望随苹果MR Reality头显起飞,而国产视涯科技等也将持续发力;3)LED芯片是显示屏中技术难度和价值量最高的零部件,相关厂商有望受益。国内龙头京东方、TCL科技等均是面板厂商,需采购芯片。国产LED芯片厂商三安光电(600703.SH)、华灿光电(300323.SZ)在Mini/Micro LED均积极布局且实现芯片量产,有望获益。2.5、芯片:算力与交互是关键,高通迭代&厂商自研并进特有功能和更高性能要求,促使主控芯片向XR专用芯片发展。主控芯片SoC是VR产品实现运行控制和数据处理的核心,早期VR产品多采用移动消费级芯片,但XR设备对芯片有更多特有需求,包括1)更高算力以支撑高品质图像处理;2)搭载丰富交互功能;3)多传感器信息融合;4)功耗和散热等,手机芯片无法完全满足。参考手机芯片的发展路径,以及各厂商的技术实力和生态建设,我们预判:1)龙头VR头显制造商自研芯片。VR头显相比手机具有更复杂交互功能和更大个性化设计潜力,预计自研芯片将带来更强的软硬件适配能力,各厂商更具动力自研专用芯片;同时XR龙头具备抢先布局XR芯片的战略意识,目前Meta(META.O)、苹果(AAPL.O)等巨头均有推出或在研VR专用芯片,预计未来VR芯片自研占比或高于智能手机时代;2)第三方芯片制造商供应其他头显品牌,高通或将保持领先地位。因VR芯片多在手机芯片基础上改造而成,看好独立手机芯片供应商凭借技术优势切入VR芯片市场。目前高通(QCOM.O)占据绝对龙头,后续关注联发科(2454.TW)等巨头动向。但由于先发优势和客户粘性等,预计高通在第三方厂商中地位稳固;3)待中国VR市场逐渐被开发,国产芯片将向VR专用芯片渗透。目前因VR市场规模较小,国产芯片厂商未做重点布局。等待未来国产VR品牌崛起后,包括芯片在内的上游零部件也将逐步实现国产化替代。国产芯片厂商中,手机芯片制造商华为海思和紫光展锐具备天然技术优势;AIoT芯片厂商如瑞芯微(603893.SH)和全志科技(300458.SZ),因战略布局早、性价比高和应用场景广泛,也有望进一步发展。2.5.1、手机芯片巨头高通技术优势突出,多年深度布局XR芯片高通骁龙XR2芯片成为VR一体机的绝对主力芯片,得益于:1)积极迭代产品,芯片性能强大。骁龙XR2在CPU和GPU性能、视频处理能力、显示分辨率输出能力、AI算力等性能方面、以及搭载交互能力方面,相比前代众多产品提升显著;2)骁龙XR2平台打造完善开发者生态。高通相继推出骁龙XR1平台和骁龙XR2 5G平台,提供底层软件、算法、整套设计等支持,降低开发者难度,如XR2平台融合头部6DoF功能;同时推出XR HMD加速器计划、XR眼镜适配计划、XR企业计划等生态建设计划。高通骁龙下一代XR芯片在研,参考最新手机芯片参数,看好其性能得到大幅提升。2022年10月发布的Meta Quest Pro高端VR头显搭载新一代芯片高通骁龙XR2 + Gen1芯片。骁龙XR2运算能力与手机芯片骁龙865相当,目前高通已推出骁龙888和骁龙8 Gen1等迭代产品,在运算能力上实现近一倍提高,看好下一代VR专用芯片性能实现大增。根据资深XR行业分析师Brad Lynch,下一代高通骁龙XR2+Gen2芯片将基于尚未发布的高端手机芯片骁龙8 Gen2,Meta Quest 3和Pico 5有望搭载。2.5.2、VR整机龙头战略意识强,Meta和苹果布局自研芯片苹果(AAPL.O)凭借高端手机龙头的地位,首款产品有望搭载自研系列芯片,算力高于高通现有产品。优秀的软硬件结合度一直是苹果的亮点,在MR设备上也有望有所展现。苹果MR设备有可能采用M1作为高端处理器,再额外配置一个专门处理传感器数据的低端处理器。M系列芯片性能强大,目前高通骁龙XR2性能与手机芯片骁龙865相当,尚不及苹果M1的一半。苹果M1和M2有望超越高通XR2成为最强VR芯片。考虑到苹果芯片全自用的先例,预计以上厂商自研芯片未来不会对外售卖,但苹果、Meta等作为未来XR设备的主要供应商,未来有可能降低第三方芯片的市场份额,对高通在VR芯片的霸主地位提出挑战。2.5.3、国产芯片尚未针对VR重点布局,展望中长期国产化发展前景国产芯片是中国“卡脖子”环节,且目前国内VR市场规模小,国产芯片厂商并未重点布局VR领域,导致国产VR芯片在设计能力和制程工艺上均无竞争力,实际搭载VR机型很少。但芯片国产化替代浪潮下,随着AIoT和VR等下游市场规模的增长和国产芯片进步,我们看好未来国产芯片向VR主控芯片领域不断渗透。同时,国产芯片有望因其性价比,收获中低端VR头显品牌的芯片订单。瑞芯微(603893.SH)作为AIoT芯片供应商,VR领域仅为延伸布局。2016年推出RK3399后,2021年底的新一代顶级旗舰芯片RK3588发布,性能相较上一代在视觉处理和视频编解码上提升明显,具备8K视频输出能力。然而,此款芯片主要针对智慧大屏、智能座舱、高端平板等AIoT场景,VR仅为小众应用之一,因此在VR头显的关键交互功能上着力不多,性能受限。随着国产替代趋势和中低端需求的显现,瑞芯微有望迭代研发VR芯片,获得相关红利。全志科技(300458.SZ)发布VR专用芯片,但迭代产品迟迟未至。2017年6月,VR专用芯片VR9发布,提供趋于高通XR1的渲染能力,性能功耗比优秀,并集成AI语音、头部手柄追踪定位等交互功能,已搭载Pico、多哚观影机和Emdoor VR等多款VR产品。但VR头显发展迅速而全志再未推出新芯片,许多功能如outside-in、3DoF等已被淘汰,难以满足最新VR头显的要求。华为海思发布XR芯片,但美国制裁导致后续应用前景尚不明朗。2020年5月,海思正式发布 XR 芯片平台,推出高端8K+VR/AR芯片Hi3796C V300。凭借编解码能力积累,此芯片解码能力一流,支持8K超高清视频的传输,并提供最高9TOPS的NPU算力,成为最先进的国产VR芯片。然而因华为被美国制裁事件影响,XR芯片被迫搁置,未能实际量产出货,未来应用前景迷茫。2.6、感知交互:技术繁多,巨头推动手势识别、眼动追踪等前沿技术逐步落地感知交互提供多维感官体验,交互性和沉浸感升级促进内容创作范围的拓展。相比二维手机屏幕,VR可同时接收肢体动作、听觉、触觉、嗅觉等多维信息,感知交互方式的增多可实现更高的交互性和沉浸感。感知交互需要传感器、芯片和算法三方参与,与众多技术协同发展。VR交互流程需要利用含摄像头在内的传感器精准实时捕捉用户行为,多传感器融合和校准后,使用芯片强大算力支撑算法打造多维感知效果,最后利用屏幕等设备呈现给用户。感知交互与近眼显示、渲染计算、内容制作、网络传输等关键领域的技术协同发展,其技术效果主要依赖:1)传感器(精度、响应速度、覆盖范围、价格、体积等);2)芯片运算能力(能否支撑众多复杂算法);3)算法精度(改进算法模型本身、足够多高精度数据集)。感知交互的细分领域众多,部分技术不成熟。繁杂技术吸引初创工作室入场,行业技术进步依赖巨头积极研发布局。感知技术细分赛道众多,市场规模有限,且多数处于前沿研究阶段尚未落地,因此参与玩家主要为:1)国外初创企业涌现,择一赛道持续深耕,代表企业如Tobii(TOBII.SS);2)国内缺乏技术牵头人,企业研发投入力度和战略敏感性不足,发展不及海外成熟,技术水平稍有落后;3)巨头积极布局,成为行业领导者。感知交互与众多领域协同发展,各技术需要整合集成至整机发挥作用,故巨头具备优势;同时因感知交互能大幅提升头显体验,巨头投资并购活动密集,并投入大量资金用于自身实验室研究工作,提前开展专利布局,其中Meta(META.O)苹果(AAPL.O)基本实现全领域布局。3、AR:光波导开始量产,AR蓄势待发AR虚实结合的特性,以及从手机配件到取代手机成为下一代计算平台的产品定位,使其相比VR更具市场潜力,吸引厂商战略布局。但虚实叠加和轻薄形态,导致零部件要求更高、性能和体积功耗的矛盾更突出,至今未有成熟产品面市。考虑到2025年光波导和Micro LED显示方案有望成熟落地,以及苹果和Meta预计发布AR眼镜产品,或能完成产品定义,开启C端渗透序幕。3.1、产业链与相关公司梳理光学模组是AR眼镜的核心元器件,其余可复用VR和手机产业链。对AR设备进行拆机分析,光学模组占总成本的29%,考虑到光学厂商一般同时具有光学模组和摄像头业务,总的光学相关价值量预计在40%左右,光学厂商受益,若未来AR交互增强进而推动摄像头数量提升,光学厂商占比将进一步提高。其余零部件中,芯片和显示屏分别占比40%和18%。AR产业链除光学模组部分外,整体与VR重叠,而光学作为中国的优势领域,各厂商加紧研发,初创公司涌现。我们对AR硬件产业链进行梳理,发掘重点关注公司如下表。接下来,我们将针对光学、显示、芯片和感知交互展开分析,因光学最重要且技术难度最高,且不与VR重叠,我们重点讨论光学部分;显示、芯片和感知交互方面VR现有成果可惠及AR,我们仅对AR不同于VR的部分做分析。3.2、AR现状:应用潜力广阔,技术发展与商业落地远落后于VR技术成熟度远低于VR,2025年后才有可能进行消费级渗透。AR要确保虚拟信息与真实图像的精准叠加,因此AR在面临VR相同技术难点之余,光学难度更高,光波导仍在攻坚阶段。尚在研究且技术路径众多的光学方案,也使产业链不完善,头显价格高昂,至今未推出成熟消费级产品,需Meta或苹果先完成产品定义。但因虚实融合、赋能现实的特性,相比沉浸虚拟的VR,AR理论上应用更广泛,战略价值更高,因此吸引厂商积极布局,加速技术突破。3.2.1、应用:AR定位新生产力工具,B端需求相对明确,C端高价值应用待开发AR呈现AR头显和智能终端两种载体形态,前者赋能企业级场景,后者降低消费级应用开发门槛,触达更多用户。AR在B端具备信息辅助、远程协作、模拟培训等明确应用需求,企业能承担高昂AR头显价格。AR在真实物体上实时信息标注,这种虚实融合特性帮助企业工作效率提升,赋能实体经济。中国AR多应用于工业领域,且初具规模,在信息辅助和远程协作(See What I See)等应用场景打造解决方案;同时类似应用在工业的示范下,向医疗、教育等领域拓展。现有阶段,降本增效成为AR的主流应用,企业端在效率驱动下承担AR头显的大部分出货量。C端应用多依赖手机等智能终端,AR社交、AR营销与辅助工具类应用具备发展潜力。AR游戏《PokémonGO》一枝独秀,但玩法单一导致缺乏爆点。不同于VR,AR的C端应用集中于手机中的小工具而非高价值应用程序中。滤镜成为最主要应用,目前Snapchat、Instagram等社交软件均推出多款AR滤镜;滤镜带来的社交属性,助力AR营销,目前可口可乐、宝洁等均推出交互性更强的AR广告。同时,AR带来更多信息量,使它在展示商品尺寸和效果、导航以及测量等辅助工具方面具备发展潜力。定位为生产力工具,AR应用更广泛、高频、刚需。不同于VR的虚拟和沉浸,AR强调赋能现实和移动便捷,因此VR针对大段休闲时间的泛娱乐、社交场景,而AR可应用于包括碎片时间在内的大多数时间,包含办公、生产、信息传递等所有现实相关的B端和C端场景,应用范围和频率远大于VR,定位为继手机后的下一代生产力工具和计算平台,市场需求更刚性。我们认为,AR在未来将成为主要终端,人们仅在更高精神沉浸需求下使用VR,直至两设备融合。3.2.2、硬件:AR眼镜C端渗透率低,2025年有望完成产品定义AR初期因硬件和通信等技术所限,将作为手机外设配件(延伸屏幕)的形式过渡;未来,将真正替代手机,成为下一代生产力工具和计算平台。整机角度,轻薄需求导致AR眼镜中短期以分体式为主,光学、显示方案尚未统一。AR长时间佩戴,需要轻量化,与高算力和性能矛盾。因此功能强大的AR把计算和通信在手机上完成,分体式眼镜主要起显示功能,成为手机配件;而一体式AR功能简单,多为信息提醒和观影等。轻薄设计同时限制底层光学、显示、电池等发展,尚未形成如VR的统一路径,不利于产业链成熟。零部件角度,光学等硬件技术成为AR的主要制约因素。光波导技术作为C端设备渗透的关键,技术和制造仍不完善;显示搭配的Micro LED技术无法大批量产全彩屏幕,芯片、通信等底层基础也难以支持AR的理想功能,导致AR设备处于发展初期。2025年有望实现C端产品定义,开始加速渗透。现阶段AR设备集中于B端,高昂定价限制出货,如微软出货量仅为十万级。C端AR多为尝鲜,无法推动实际渗透。Meta和苹果有望先后在2025年前后发布C端AR眼镜,考虑到两者技术积累,尤其是苹果拥有定义智能手机的先例和用户优势,我们认为消费级AR将可能在2025年前后由苹果或Meta完成产品定义,真正作为手机配件开始C端渗透。25年前仍主要受B端驱动,需求增长相对缓慢,出货量预计维持在100-200万台。AR最终将脱离手机成为独立计算平台,云AR或解决算力矛盾。25年前后实现C端分体式产品定义后,我们认为AR将逐渐从分体式向一体机过渡,最终变成独立终端硬件,实现虚实三维融合,以丰富交互功能解放双手,实现对智能手机的替代。这一过渡过程需要5G、云计算等底层技术的发展,将渲染计算导入云端,降低AR眼镜的零件要求、体积和成本,预计将花费10-15年时间,即AR有望在2032-2037年的阶段成为下一代独立计算平台。3.3、光学:光波导发展趋势清晰,三大技术路径持续技术迭代和制造精进AR光学相比VR难度大成熟度低,是AR头显落地的主要阻碍。AR光学满足VR光学类似性能的基础上,具有两个额外特性,一方面AR更轻量和小型化,形状趋于日常眼镜,对光学模组的厚度和重量要求更高;另一方面,由于同时接收虚拟和现实信息,显示屏内容需经反射或衍射入眼,使成像效果和光学效率性能变差,现实信息需穿过光学组件入眼,模组透光性也成为核心指标。AR光学核心性能指标中,1)透镜厚度和重量至关重要,驱动AR光学方案持续迭代;2)成像质量;3)光学效率;4)透光度在轻薄基础上尽可能提高,同时应关注;5)视场角FoV和6)眼动范围。3.3.1、光波导解决视场角和轻薄矛盾,成C端渗透关键AR光学方案多样,经历离轴光学、棱镜、自由曲面、BirdBath到光波导的演进过程。其中自由曲面、BirdBath目前量产成熟,但光波导因突出性能成为未来AR的必然选择,技术持续突破,近年来已搭载多款先进AR眼镜落地。离轴光学和棱镜作为早期方案,因笨重和小视场角已退出历史舞台。自由曲面和BirdBath小幅改善镜片厚度、其他性能良好、量产制造成熟,成为近几年的过渡方案,成为目前中低端或消费级AR眼镜的主要光学方案。但自由曲面和BirdBath其他性能一般,存在畸变等问题,致命的是,为实现可用视场角,镜片厚度压缩极限为8mm,无法做到日常眼镜般的轻薄机身。光波导解决体积和视场角矛盾,大幅压缩镜片厚度,众多性能优越。光波导将微显示器的光线经光栅耦入波导片中,经过数次全反射,再将光束经光栅耦出至人眼。过去光学方案利用光学结构来平衡镜片体积和视场角,光波导不受此约束,可将厚度压缩至3mm以下,同时具备视场角大、透光度高、分辨率高、眼动范围广等优秀性能,虽光效很低,但配合高亮度显示屏将有效缓解。搭载光波导的AR眼镜才可真正渗透消费端,光波导成为大势所趋。消费级AR设备,为实现长时间佩戴需超轻薄;同时,不同于B端可专用于某一特殊场合或流程,C端AR眼镜应用多样,这要求镜片的视场角和眼动范围较大。因此,只有光波导技术才可满足这两个矛盾需求,在光波导实现技术和量产突破前,AR眼镜很难实现C端大规模落地。3.3.2、技术性能:阵列光波导显示效果突出,体全息具备潜力光波导优越性能吸引众厂商入局,已推出诸多技术路径。2021年Rokid、亮风台、小米等8款AR眼镜采用光波导,根据原理差异,光波导可分成几何和衍射两类,几何光波导利用传统光学元器件实现全反射,而衍射光波导使用更平面的衍射光栅。而根据耦入和耦出光栅材料的不同,将延伸成四类技术路径。光学元器件与材料差异使得不同技术路径的技术性能和量产制造情况不同,首先对比各路径的技术性能表现。因四类技术路径均满足轻薄需求(<3mm),我们主要比较包括成像质量、光效、眼动范围和视场角在内的其他性能。综合当前各性能指标,阵列光波导表现最优。和两个衍射光波导技术性能相反,阵列在成像效果占优,但面临眼动范围窄的问题。但成像质量和光效指标更为重要,且二维扩瞳技术实现突破、逐渐落地,将缓解阵列光波导眼动范围不佳的缺陷。体全息光波导目前在三者中表现较落后,但其中远期理想性能使其备受关注,积极布局3.3.3、量产:表面浮雕或为中短期出货主力,最优方案体全息仍受材料掣肘光学方案选择需要综合考虑制造因素。制造工艺会影响实际性能,并且量产产能、良率和制造成本也至关重要。阵列光波导因流程复杂,限制其量产能力并且成本难以降低,表面浮雕光波导在制造端更具优势。3.3.4、技术选择:中短期阵列和表面浮雕共存,长期体全息成为主流之选结合三种光波导在技术和制造上的优劣势,并考虑B端和C端应用场景的核心需求,我们对AR光学镜片的未来技术路径进行分析讨论。中短期(2022-2025年):阵列和表面浮雕光波导共存。BirdBath和自由曲面因价格便宜,仍搭载少量低端设备出售,但因尝鲜产品必将淘汰,因此不重点展开。阵列显示效果最优,但复杂且高人工的制造工艺使其量产能力差,目前全球产能仅为十万级;最高良率虽提升至85%,但若想渗透C端,必须二维扩瞳,但更难工艺使其最高良率仅为30%-40%,全球年产能在万级。表面浮雕存在色散和漏光问题,隐私泄露阻碍消费级渗透,三层光栅贴合导致相对厚重,但复用半导体,可实现百万级大规模出货,随产能落地出货量爬升,制造优势让其成为备选。考虑B端AR设备仍占主流,我们推演了3种可能情形:1)乐观:若一维和二维阵列光波导均实现高产能(超几十万),因其显示效果优越、更轻薄和无漏光,阵列光波导占据C端和中高端B端产品;表面浮雕光波导仅凭借量产价格优势搭载中低端B端眼镜;2)中性:若一维阵列产能高、二维产能低,则一维阵列光波导应用于B端,二维阵列搭载高端C端产品,而表面浮雕作为中低端C端眼镜的补充;3)悲观:若一维和二维阵列光波导产能均受限(仍在十万级),则一维和二维阵列分别应用于高端B端和C端AR设备,而表面浮雕凭借高产能占据剩余中低端市场。长期(2025年后):待体全息光波导材料突破后,有望成为规模量产的主力技术。体全息在技术和制造两方面优越,是AR眼镜千万级以上大规模出货的理想选择。阵列光波导或因最佳显示搭载高档AR出货,但预计市场占比低。3.3.5、公司梳理:国内公司凭借光学技术积累和制造优势切入阵列和表面浮雕我们认为,整体海外公司实力雄厚,特别在更前沿的体全息上抢先深入布局;光学是中国优势领域,技术积累丰富,相关制造产业链成熟,国产厂商以此逐渐实现国产化替代。我们梳理三个光波导技术的核心要点,发掘产业链相关公司:1)阵列光波导:厂商的制造工艺成关键,核心指标为产能和良率。特别是只有高水平制造能力才能量产二维扩瞳阵列。海外龙头Lumus技术性能最佳,但严重受产能和良率制约;国内非上市公司灵犀微光、珑璟光电、理湃光晶三足鼎立,其中灵犀微光良率最优超85%,珑璟光电凭借融资大幅扩产能(年产百万片),但60%良率仍有隐患;2)表面浮雕光波导:技术设计和制造投入缺一不可,大型公司更具优势。技术方面,厂商需要光学积累,光栅设计影响性能;制造方面,半导体设备投入超千万,且需定制改造,对公司财力和半导体经验提出挑战。因半导体和自研EDA优势,海外公司微软(MSFT.O)、Wave Optics和Dispelix成行业龙头,领先国内。百万级大规模量产潜力吸引国内大型公司布局。光学龙头歌尔股份(002241.SZ)舜宇光学科技(2382.HK)凭借光学积累,自研EDA,拥有自主设计光栅和系统架构的能力;而苏大维格(300331.SZ)拥有自主半导体设备,存在加工制造和设备改造优势,无国外制裁导致设备断供的潜在政治风险。国产非上市公司鲲游光电深耕表面浮雕,设计和半导体能力兼备,发展潜力值得关注;3)体全息光波导:材料成量产重点,海外技术占优。战略价值最高,海内外阵列和表面浮雕厂商均在此延伸布局。材料一致性和稳定性成为量产关键,行业进展主要依赖海外厂商DigiLens和苹果(AAPL.O),国内三极光电最具实力。3.4、显示:显示方案选择与光学深度绑定,理想屏幕Micro LED成布局热点不同于VR头显,AR眼镜对沉浸性相关的显示指标要求低。一方面,AR更注重赋能现实,并非如VR般欺骗人眼打造身临其境体验,本身对沉浸显示要求低;另一方面,AR眼镜发展仍在落地早期,AR眼镜主要功能多为简单的信息辅助和屏幕共享等,特别是C端设备多为翻译、消息、标注等文字类图像,主要在解决消费级产品的“可用”,尚未追求图像的沉浸真实。同时,AR追求轻便和长久佩戴,使得更注重AR显示屏的功耗和寿命等指标。AR显示和光学的绑定搭配,显示屏亮度成为选择关键。入眼光线亮度在100-300nit为正常亮度,若想在强日光下看清图像,入眼光线亮度应在500-700nit。AR光学中,因未来主流技术光波导光学效率极低(最低至0.3%-1%),需显示屏提供很高亮度才能保障正常入眼亮度,因此呈现光学方案和显示屏方案搭配使用、深度绑定的局面。3.4.1、VR驱动Micro OLED产业链建立,成为自由曲面和BirdBath AR标配显示屏Micro OLED成为自由曲面或BirdBath光学方案的标配显示屏,已成为中短期VR主流显示方案。优良性能吸引VR厂商,索尼、LGD、京东方等显示厂商兴建专门应用于VR/AR的小型屏幕产线。投资和研发的火热帮助优化系统和设计水平、改进半导体设备、大规模出货降低制造成本,大幅度改善量产制造这一Micro OLED主要困境,AR眼镜可直接享用VR推动下的Micro OLED发展成果。Micro OLED亮度多在1000-3000nit,亮度较低,因此无法搭配低光学效率的光波导方案。考虑到光波导已成为确定性的AR光学趋势,Micro OLED会随自由曲面/BirdBath方案的淘汰而失去市场,AR需要研发与光波导适配的显示屏技术。3.4.2、光波导搭配显示屏由LCOS/DLP转向终极Micro LED光波导早期搭配LCOS或DLP显示屏,仅满足基本亮度,其他显示性能相较Micro OLED较差。Micro LED有望成为终极搭配,电视、VR等其他下游驱动制造技术突破,有望在两年内实现相关高端AR眼镜的规模出货。Micro LED凭借全面优越性能和理论制造优势,有望成为搭配光波导的终极显示技术。Micro LED将LED阵列化、微小化,使其既拥有Micro OLED的高分辨率、高刷新率、高对比度等优势,也拥有LCOS高亮度、寿命长等优势,并在AR关键的亮度、功耗、屏幕体积等性能实现大幅度升级,成为光波导的终极搭档。同时全新原理带来简单结构,使其理论上量产能力强,制造成本低。卡点在制造环节,电视、VR等下游驱动Micro LED产业化,AR受益。制造工艺上,巨量转移等难点使实际产能低、成本高昂;且全彩显示待量产突破。但作为次世代显示技术广泛应用于电视、笔电、VR等领域,下游市场的需求倒逼显示厂商积极布局。AR眼镜享受Micro LED行业发展红利,2021年后陆续发布搭载Micro LED+光波导的AR产品,但小米和雷鸟AR眼镜为概念机,OPPO Air Glass限量发售。随着三星、京东方、JBD、友达等的技术突破和产线建成,MicroLED逐渐量产出货,搭载Micro LED的高端AR眼镜有望在2025年左右发售3.4.3、Micro LED乘C端AR崛起之风,相关厂商收割红利综合考虑显示和对应光波导的技术性能和制造量产能力,我们认为,1)中短期(2022-2025年):光波导基本成熟并初步量产,自由曲面/BirdBath + Micro OLED的产品组合会更多搭载低功能尝鲜AR产品,市场占比持续压缩。MicroLED将在2025年左右成熟量产,因此早期仍使用LCOS等较差显示屏,Micro LED的全彩显示和巨量转移逐渐突破后,从高端AR眼镜开始逐步向下渗透;2)长期角度(2025年后):2025年后,随光波导的成熟落地,搭配自由曲面/BirdBath的Micro OLED会基本消失;Micro LED将完成量产技术突破,凭借其基本完美的显示性能,加速替代LCOS和DLP,从高端AR产品渗透至全品类,最终成为统一且稳定的AR光波导显示屏选择。综合考虑AR显示屏的技术路径选择和各厂商布局动态,我们认为:1)LCOS/DLP/Micro OLED相关厂商获得红利有限。LCOS/DLP作为投影机主流技术,德州仪器(TXN.O)、豪威科技、奇景光电(HIMX.O)、晶典科技等作为主流供应商地位稳固,且作为过渡技术显示性能差,基本没有新厂商为AR入局;Micro OLED因无法搭配光波导,仅会在2025年前搭载部分低功能AR眼镜,年出货总量不超过100万台,尽管部分厂商如索尼(SONY.N)因VR布局Micro OLED,但这些厂商无法享受到25年后C端AR崛起后的红利;2)AR终极方案Micro LED,25年后C端崛起后,相关厂商出货量有望突破千万。除国外龙头三星(005930.KS)、夏普(6753.T)、JDI(6740.T)技术位居前列外,国产厂商中,JBD坚定布局,在红色单片和全彩显示上持续研发,并建设合肥工厂促进大规模量产;京东方(000725.SZ)、TCL科技(000100.SZ)等上市公司也针对XR提前布局。而提前布局Micro LED芯片的芯片厂商三安光电(600703.SH)、华灿光电(300323.SZ),将可能在下游显示屏出货量驱动下实现收入规模提升。3.5、芯片:低要求下多元芯片选择和国产化机会,AR云发展助力AR一体机远景3.5.1、高通骁龙XR是主力芯片,物联网芯片、国产芯片等其他芯片方案仍存AR芯片相比VR性能要求低,更注重功耗。VR追求沉浸和交互性,搭载强劲编解码能力和丰富交互模块,驱动VR芯片算力不断迭代。而AR追求更轻量化,降低算力要求,提高功耗和续航需要。一方面,当前AR应用简单,多为信息提示场景,无需逼真图像和视频编解码,因此对CPU要求高,对GPU要求低;另一方面,轻薄机型大多采用分体式设计,将部分复杂运算传输至手机端完成。高通(QCOM.O)骁龙芯片承担主力,但AR芯片方案相比VR更多元。VR绝大多数采用最强的高通骁龙XR2,但因成本和功耗,部分AR眼镜采用算力和交互较差的XR1芯片,甚至选择适用于可穿戴设备的高通2500或4100。AR芯片宽松的性能要求,让很多AR初创企业积极尝试其他芯片方案,呈现出1)可穿戴芯片推动消费级渗透;2)国产芯片相比VR更易搭载AR的现状。功能简单的C端AR眼镜尝试采用物联网芯片,推动AR向消费端加速渗透。物联网芯片性能较弱,但功耗小、续航长、成本低,并在智能家电、智能手表等领域实现成熟落地和内容创作,适合轻交互、主打信息提示、投票等简单场景的AR眼镜。这类芯片在现阶段,可有效解决芯片价格高昂的问题,推动AR眼镜价格降低,打造可商业化落地的消费级AR眼镜。国产芯片搭载多款AR眼镜,相比VR突围可能性更高。通过VR芯片部分的参数对比可知,国产芯片在算力、交互等性能上仍有较大差距,国产VR头显基本不使用,但因现阶段AR眼镜要求低,国产AR厂商积极与国产芯片厂商合作,尝试非高通以外的芯片选择,有利于国产手机和国产物联网芯片厂商在AR领域寻求突破,目前除瑞芯微(603893.SH)、华为海思和全志科技(300458.SZ)外,国科微(300672.SZ)推出AR/VR专用GK68系列芯片,而晶晨股份(688099.SH)的物联网芯片S905D3和紫光展锐的手机芯片T740也被应用到AR眼镜中。3.5.2、定制芯片与云AR双路径发展,云AR或成终极方案AR功能和应用场景将不断拓展,并逐步摆脱手机成为独立一体机形态,这要求AR在保持低功耗同时提升运算能力,形成了两种发展路径,即1)定制芯片追求性能最大化;2)AR上云,在云端完成计算任务。AR厂商与芯片厂商积极战略合作,共同开发AR定制芯片。定制芯片需要平衡各IP的算力和性能,提高集成度,降低数据处理功耗,超高壁垒的芯片设计工作促使AR眼镜厂商与芯片设计厂商合作。除苹果凭借硬件积累继续自研外,Meta、微软、歌尔等与高通(QCOM.O)合作,为轻量级AR眼镜定制芯片,基于骁龙XR平台提出性能优异的AR参考设计。国内,AR厂商Rokid携手安谋科技定制AR专用芯片,赋能SLAM等交互技术;芯原股份(688521.SH)与互联网龙头合作定制包含芯原核心IP的AR芯片。考虑到定制芯片收益低,大型芯片厂商参与动力小,AR定制芯片趋势可能利好国内芯片设计厂商。AR处理能力从本地转移至云端,提升图像质量,降低终端要求。AR云能真正解决终端低功耗和高性能的矛盾,成为未来一体机崛起的关键。通过串流协议,三维渲染由云端GPU负责,终端成为高清显示屏。这一方面在很低功耗下实现高清图像,利好一体机;另一方面无计算模块,降低AR眼镜的性能需求,助力消费级渗透。当前AR云问题是延迟,需要5G通信、云计算等基础设施的发展升级,还需要数年时间,一体机在2030年前难普及。定制芯片等本地计算方案确保传输时效,时延低;AR云顺应上云大趋势,能根本解决AR眼镜轻薄机型、低功耗和高性能的矛盾,随着5G、物联网等基础设施的完善,时延问题有望得到解决。我们认为,中短期,AR云和芯片方案将同步发展,但长期终局将采用AR云技术。3.6、感知交互:复用VR交互,但需优化算法和传感器以应对AR轻薄化硬件限制整体思路是复用苹果(AAPL.O)、Meta(META.O)、微软(MSFT.O)等科技巨头相对成熟的VR感知交互技术,但受轻量化、功耗和成本限制,现搭载功能有限,空间交互、手势识别将最先应用。AR面临的难点是在使用较少数量传感器的情况下,保持高自由度和高精度,现阶段通过提升算法、传感器和软硬适配进行效果优化。B端AR移植丰富的VR交互技术,搭载大量传感器推高设备成本和重量。高端B端眼镜可满足空间定位、手势识别、语音交互、眼动追踪等交互功能,它们像VR般搭载大量传感器,如微软HoloLens 2和Magic Leap 2(未发售)分别搭载8和9颗摄像头,附加IMU等传感器。但这同时带来设备体积、重量和价格上升,HoloLens 2售价3500美元,重达566g,或难推广至消费端。现阶段C端AR眼镜对交互做减法,以头控、触控和语音交互为主,缺少VR般的强交互功能。消费级AR眼镜追求轻薄和低价以拓展市场,多用于观影和信息提示等简单应用场景,大多只利用陀螺仪、触摸屏和麦克风阵列捕捉头动、触控和声音,实现点击、选择和滑动等传统交互功能。AR目标实现虚实融合,这要求感知空间和分辨场景,因此空间定位是必要交互功能;AR将成为未来生产力工具,手部交互至关重要,手势识别因成本低、移动便捷备受瞩目。目前投屏式AR眼镜仅为过渡期产品,具备空间定位、手势识别等复杂交互功能是AR眼镜未来两三年的趋势和目标。空间定位和手势识别方案基本成熟,C端AR逐渐复用。空间定位的多目摄像头+IMU+SLAM算法,手势识别的关节捕捉和算法,已在手机、VR上积累专利丰富,应用成熟。但AR眼镜相比VR,高性能和轻薄、低功耗的矛盾突出,搭载传感器数量的限制,一方面限制搭载更多交互,如眼动追踪;一方面降低精度和自由度,如HoloLens 2仅能识别特定设置的手势,无法对各关节进行全自由度追踪。C端AR眼镜的交互难点,不是前沿交互技术的研发,而是在硬件限制的情况下尽可能保持高精度和灵活性。现有解决思路包括:1)硬件端:通过硬件共用、增强传感器标定和提高软硬系统设计来提升性能。不同于四目定位的Quest 2 VR头显,AR大多使用1-2个摄像头,苹果 ARKit、谷歌 ARCore等均推出单目空间定位SDK。而易现EZXR手势识别SDK可共用SLAM摄像头,无需为手势识别增加额外硬件。AR无法堆叠传感器,这要求提升传感器水平,实现高精准和稳定的标定;算法和传感器软硬有机结合,发挥更佳效果;2)软件端:优化SLAM等算法。点云数量可提升精度和效果,通过数据预处理、特征描述、点云配准和分割、图优化等方面优化现有算法;3)生态端:开源平台降低交互功能开发门槛。2021年高通发布Spaces开发者平台,使用高通芯片驱动的XR设备可享受空间定位、环境识别、手势追踪等SDK;Rokid推出操作系统YodaOS-XR,提供空间感知和环境理解。开源平台可降低应用门槛和开发成本,加速AR交互升级进程;4)未来路径:肌电手环或能解决根本矛盾。肌电感应具备高灵敏度和精度,相比视觉方案数据处理量很小、功耗和算力需求低。相比VR,肌电手环的应用对注重轻薄机型的AR眼镜更为重要。随着科技发展,脑机接口和机电手环等终极感知交互手段有望逐步替代现有交互方式。4、重点公司分析

风险提示

VR/AR设备及技术迭代进度不及预期风险:各零部件受技术水平和制造工艺限制,前沿技术量产进度可能推迟,进而导致新整机产品推迟发布。VR/AR下游应用行业集中度过高风险:VR/AR内容生态处于初期,尚未实现多元化应用场景,VR目前集中于游戏场景,AR集中于B端和G端的特定行业,若其他应用场景拓展不力,可能导致需求不及预期,影响VR/AR硬件放量。国内政策监管风险加剧:考虑到目前国内积极打击垄断,可能导致国内大型公司减少VR/AR方面投入和收购,不利于硬件技术发展;VR/AR内容属于审批范围内,版号发放存在不确定性,或影响硬件销量。

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