文|光大证券 付天资 王贇 赵越
编辑|智东西内参
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、创维等国内公司积极布局催生国产化趋势，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。
本期的智能内参，我们推荐光大证券的报告《VRAR 性能提升落地加速》，全面分析VR/AR的产业链。
01.VR性能迭代放量加速，AR蕴藏潜力蓄势待发
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。
▲复盘智能手机发展，硬件是变革早期驱动力，并预判 VR/AR 发展阶段和发展路径
▲虚拟现实（VR）和增强现实（AR）行业发展情况对比总表
虚拟现实（Virtual Reality，VR）与增强现实（Augmented Reality，AR）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。
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；预计2023 年，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。
▲2018-2026 年 VR 全球出货量及预测
VR出货量整体增长趋势受硬件性能迭代、内容生态改善等因素推动，各年出货预测则参考待出新品数量、新品突破水平以及具体发售时间等因素。一方面预测增长率，参考 2020 年 Meta Quest 2 头显带动 VR 行业，给予多产品待出的 2023 年和 2025 年较高增速；另一方面统计各 VR 头显品牌当前销量和布局，分别预测各品牌未来出货水平。两个维度进行交叉验证和数据调整，得到 2022 年-2026 年中短期阶段相对合理的 VR 出货量预测。
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。因此，针对各应用场景，我们参考游戏机、电视机当前出货量，以及社交、健身、设计等应用的覆盖用户数量，结合设备使用年限（即换机频率），测算 VR 硬件的需求上限；参考 VR 头显当前渗透率和传统硬件设备渗透率水平，分别假设远期 VR 硬件对各行业应用的渗透率。通过详细测算，VR 出货量有潜力从 4-5 千万增长至上亿级。
▲长期内容生态建立后，VR 硬件出货量空间有望超亿台
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 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。
02.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。
▲梳理汇总 VR 硬件的当前技术瓶颈和未来技术预判
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。
▲VR 硬件产业链与重点公司梳理
▲VR 硬件产业链的重点公司汇总表
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 Quest2 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。
▲近期发布的热门 VR 头显性能参数汇总，VR 头显形态、功能和技术方案趋于统一
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 insideout 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。
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。
▲产业链成熟，帮助 VR 头显价格逐渐降低
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。VR 头显的沉浸感、交互性和舒适性仍待提升，眩晕和疲劳问题突出。VR 输入输出系统模拟真实五感认知，促使人在虚拟世界产生身临其境感。一方面，分辨率、视场角等视觉感受应趋向人眼级别；另一方面，刷新率和网络时延尽可能小，保证交互实时精确，实现视觉和用户的行动、操作的匹配。设备笨重、低真实度、流畅度差以及动作和视觉的割裂均导致眩晕症和视觉疲劳。
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。
▲VR 整机设备性能指标达到”部分沉浸”要求
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+FastLCD 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。
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。
▲近期发布或待出的重点 VR 头显性能参数整理
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。以下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：
1） 视场角 FOV，即视野范围。视场角是最为关键的 VR 参数之一，人类双眼视场角最大可达 200°，为实现完全沉浸 VR 头显的视场角应接近人眼；
2） 光学效率。光线穿过透镜、反射、折射直至入眼的过程，未被损耗的比例；
3） 透镜厚度。舒适性需求要求头显轻薄化，对透镜的厚度和重量带来要求；
4） 成像质量。出现图像畸变（变形，与实物不符导致失真感）和杂光现象（除成像光线，其他非成像光线在光学系统上面扩散，导致光斑）等问题。
▲VR 光学模组中，菲涅尔透镜和超短焦的方案对比
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。
传统透镜-菲涅尔透镜-超短焦的技术路径，VR 轻薄化趋势明显。现阶段 VR 头显多采用菲涅尔透镜和短焦两种方案，传统透镜已被淘汰。菲涅尔透镜减去传统透镜除边缘齿纹以外的冗余光学元件，实现减重和体积缩小。超短焦方案使光线在镜片、延迟片、反射式偏振片中多次折返后耦出，将光路压缩至 2-3 片偏振片这一更窄空间内，打破菲涅尔透镜对焦距的要求，帮助头显重量降至200g 以内，厚度缩减至传统终端的三分之一，大幅提升佩戴舒适性。
▲超短焦方案大幅减少头显厚度、重量和体积
提升视场角、分辨率的理论上限，改善成像质量，技术潜力可观。超短焦方案能在轻薄外观的同时，获得更清晰的画面以及更大视场角，分辨率理论无上限，视场角理论上限也由菲涅尔透镜的 140°提升至 200°。目前 2P 超短焦方案视场角为 95°-100°，未来 3P 超短焦方案将进一步提升超过现有菲涅尔透镜水平。同时，超短焦方案没有边缘画质模糊和画面畸变等缺陷，成像效果更佳。
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。但超短焦也有缺陷待解决：1）每次光路折叠将损失 50%能量，低光效特点需搭配高亮度显示屏，如 Micro OLED/LED显示；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。
超短焦目前量产制造方面仍在爬坡期，实际性能、量产能力、制造成本仍距市场预期有提升空间，多应用于高端和企业级 VR 头显。光路设计复杂，目前制造工艺导致视场角和轻薄冲突，实际表现距离理想性能存在差距；另一方面，偏振膜门槛高，在材料、耐热性、精密加工上存在问题，多片镜片贴合难度大、精度要求高，导致量产良率低，成本相比菲涅尔透镜高近 10 倍。3P 等多片式超短焦方案能提升性能，但对产能、成本和良率等制造工艺提出更大挑战。菲涅尔透镜制造工艺成熟，能以低廉价格大规模量产，存在一定制造端的优势。
4、显示：Fast LCD 先行、Micro OLED 过渡，MicroLED 有望 25 年铺开
显示屏影响沉浸感，其中清晰度和视觉暂留等相关指标最为重要：
1） 清晰度指标：图像清晰将提高沉浸感，指标①分辨率，即水平像素和纵向像素的数量，理想应达到 8K 或 12K 以上；②像素密度（ppi），VR 显示屏面积有限，反映每英寸面积像素数的像素密度比分辨率更重要，800ppi将有效缓解“纱窗效应”，达到 2000ppi 以上才可呈现肉眼般的清晰度；
2） 视觉暂留指标：视觉暂留（Persistence）是视网膜产生的视觉在光停止后，仍保留一段时间的现象，又称“余晖效应”，是致使眩晕的原因之一。低余晖技术包括①提高刷新率，帮助减少动画中各静态图片的重影，画面变化流畅，理想指标为 150-240Hz；②降低响应时间，液晶对输入信号转暗或转亮的时间应尽可能短。显示屏的延迟由两者的短板项决定；
3） 对比度：是屏幕最白和最黑亮度的比值，决定屏幕呈现的色彩饱和程度；
4） 亮度：亮度高有利于提升对比度，丰富图像细节，电视屏亮度多在 200-500nit，日光下应达到 700nit。但 VR 的入眼亮度由屏幕亮度和光学效率决定，因此，若采用光效低的光学方案，应搭配高亮度的显示屏；
5） 功耗：低功耗的显示屏，可减少散热，延长续航时间，提升舒适性需求。除以上重要指标外，显示屏的色域、寿命、重量和厚度等也可做辅助参考。
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。早期 VR 沿用其他消费级设备的 AMOLED 屏幕，但存在纱窗效应和高成本问题。2019 年，Fast LCD因制造成熟，大幅降低成本，进入 VR 厂商视野。Fast LCD 显示性能良好，双眼分辨率提升至 4K，有效缓解“纱窗现象”；铁电液晶材料和超速驱动技术，将刷新率提升至 90Hz。2020 年，Meta Quest 2 采用 Fast LCD，爆款产品促进产业链整合，近两年 VR 显示屏方案选择趋于统一。
Fast LCD 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。
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 和 QLED，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Fast LCD 的整块 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，实现 HDR 效果，画面质量媲美 AMOLED。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。京东方、鸿利智汇等多家公司进行量产，Pimax、Varjo、创维等已推出搭载 Mini LED 的 VR 设备，Meta QuestPro 也采用 Mini LED 背光。
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%。
QLED 是 Mini LED 的高色域版本，多用于高端设备。QLED 将 Mini LED 的白光 LED 背光源转换成蓝光，并加入量子点强化膜，产生纯净的红、绿、蓝光，大幅减少亮度损失，并拉高色域至 110%以上，色彩效果鲜艳饱和。但量子点膜增加成本，常用于高端 VR 上。
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 头显对比度高达 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+%。
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。
▲四类显示技术对比，Micro OLED 和 Micro LED 性能优越
Micro LED 采用全新显示原理，将背光源薄膜化、微小化、阵列化，缩小像素尺寸至 50 微米以下，单独驱动无机材料自发光。这使 Micro LED 在具备 Micro OLED 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。
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；封装测试、检测、维修面临挑战，均推高制造成本。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 Micro LED 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。
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，不同于 LCD 或 OLED，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。
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。
1） Fast LCD：多为老牌厂商，竞争围绕产能和成本。京东方因物美价廉和扩大产能，市占率第一；VR 方面，夏普因 Meta Quest 2，收入大幅提升；
2） Mini LED：旺盛需求促进产能和销量高速增长，但 VR 非重点应用。作为过渡期显示技术，三星、夏普、索尼等海外厂商积极布局，但多针对电视和车载。国产厂商京东方、TCL 科技、长信科技、鸿利智汇等覆盖 VR，其中长信和京东方有潜力获得 Meta Quest 3 和 Pro 的订单，获得 VR 红利；
3） Micro OLED：小尺寸适配 XR 产品，索尼龙头地位明显，国产公司受吸引入局。小尺寸，故适配热成像取景器、XR 等。海外的索尼、eMagin、Kopin 等存在先发，其中索尼因成熟量产成垄断态势；但因无法广泛应用于电视、笔电等，盈利差，三星、夏普等龙头未入局。国产厂商京东方积极扩产，视涯科技、湖畔光电、昆山梦显等初创公司被 XR 等吸引入局；
4） Micro LED：各终端终极显示方案，海内外厂商布局火热，但量产未成熟。Micro LED 有望成为电视、笔电、VR/AR、车载等的终极显示方案，海外龙头三星、夏普、JDI 和国内龙头京东方、TCL 科技均高度重视。国内 JBD表现活跃，已实现绿色规模量产，并开始研发全彩微显。但制造水平距离全彩规模量产仍有一定差距，市面少数 Micro LED 的 VR 多为概念产品。
▲VR 微显示屏相关公司的研发和量产情况（部分）
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，手机芯片无法完全满足：
1） 更高算力以支撑高品质图像处理：手机分辨率多在 1080p，然而因近眼显示大视场角，VR 设备需在双眼 4K 以上才能有效缓解“纱窗效应”，这对运算能力提出更高要求；VR 画面渲染负载、刷新率与时延要求比传统手机高数倍，这对芯片的视频渲染能力提出更高要求，要求精细化渲染；
2） 丰富交互功能：要求搭载目前手机没有的眼球追踪、手势交互、空间定位、动作追踪等众多复杂交互功能；
3） 多传感器信息融合：VR 头显要求搭载多摄像头，芯片要对信息融合处理；
4） 功耗和散热：考虑到 VR 头显的舒适体验，在保持芯片高算力的同时，需要兼顾功耗和散热，以实现较好时间续航能力。
▲高通芯片持续迭代，算力和编解码能力持续爬坡，交互功能日益丰富
高通相继推出骁龙 XR1 平台和骁龙 XR2 5G 平台，在软件算法、空间计算、用户感知、空间感知等方面，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。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，其中 HMD 加速器计划旨在吸引零部件厂商或者技术合作伙伴共同研发设计，实现各厂商技术的整合和融通，如眼动追踪厂商七鑫易维与高通底层框架打通，将自身功能集合到芯片平台上。
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。游戏巨头 Valve 公司在研 VR 一体机项目，相比之前分体式设备增加内置处理器，根据泄露的代码，该处理器来自高通，架构为四大核+八小核，超过现有骁龙 XR2 的八核处理器，或为高通下一代 XR 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 8Gen1 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，下一代芯片高通骁龙 XR 2Gen 2 将基于尚未发布的高端手机芯片高通骁龙 8 Gen 2，Meta Quest 3 和Pico 5 有望搭载。
此前Meta 有意效仿智能手机时代的苹果，为其 AR/VR 产品开发专用处理器，代号为巴西利亚项目，以摆脱对高通芯片的依赖，并实现更优性能和个性化功能。但 22M10 发布的 Meta Quest Pro 和待发布 Meta Quest 3 等 Meta 近期 VR 头显均搭载高通处理器芯片，预计 Meta 处理器芯片的研发距离实际落地仍需更长时间。同时，Meta 在专用于 AI 处理的定制加速器芯片 RISC-V 上取得进展，集成至一款 VR 原型机上，但尚未量产发售。
目前，全志科技、瑞芯微、华为海思等国内芯片厂商，逐步把业务扩展至 VR 一体机的主控芯片领域，然而性能与高通芯片差距明显。较差性能导致国产 XR 芯片仅搭载早期几款中低端 VR 一体机，如采用全志 VR9 的电信天翼小 v 一体机，仅满足低端观影等简单功能，近几年新推出 VR 产品基本不使用国产芯片。
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。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。
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。
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。
国产芯片受制程限制严重。华为受美国制裁，只能与国内代工企业中芯国际合作。中芯国际已基本实现 28nm 和 14nm 制程的量产，向 7nm 先进技术进行研发突破，但仍与台积电差距较大，或难以支持高端 XR 芯片的量产。瑞芯微和全志科技等国产芯片厂商虽不受制裁，但因规模小导致可选代工厂水平受限。
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）。
▲VR 感知交互过程示意图，需传感器、芯片和算法等多方共同参与
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）和苹果（AAPL.O）基本实现全领域布局。
▲交互感知技术琐碎复杂，海内外科技巨头积极布局各细分赛道
03.AR：光波导开始量产AR蓄势待发
1、产业链与相关公司梳理
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。
▲梳理汇总 AR 硬件的当前技术瓶颈和未来技术预判
▲AR 头显的零部件组成和价值占比
AR 除接收显示屏的虚拟信息外，还需接收现实世界光线，故不能同 VR 一般将显示屏置于人眼正前方，AR 显示屏多放置在额头等处，光线经光学模组反射、衍射入眼，辅助放大、变焦等功能；同时，AR 轻薄外观对光学的体积重量要求更高。因此，AR 光学是难度最高、最为核心的零部件。除此之外，芯片、传感器、显示屏等硬件与 VR 和手机通用，可直接对成熟产业链进行改进。
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。
▲AR 硬件产业链的重点公司汇总表
▲AR 硬件产业链的重点公司汇总表
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。
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。
▲AR 在 B 端的应用及案例
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《Pokémon GO》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。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。
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。
▲2016-2023 年 AR 头显全球出货量及预测
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。
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。
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。
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。
▲2016-2023 年 AR 头显全球出货量及预测
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、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。
因此，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。
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。离轴光学和棱镜结构设计和成像原理都很简单，量产和制造无难度。但简单结构导致离轴光学厚重；而棱镜的视场角与光学模组厚度存在矛盾，轻薄眼镜将伴随超小视场角和较差成像效果，无法满足沉浸性和交互感。
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。
1） 自由曲面方案由表面形状不能被连续加工、具有传统加工成型的任意性曲面担当反射镜，对显示屏光线进行准直和成像，因此成像质量较高，色彩饱和度和光学效率表现优秀。但自由曲面结构局部精度低，带来低分辨率和画面扭曲，使得现实世界和虚拟世界光线传递时存在畸变现象；
2） BirdBath 方案下，显示屏光线经 45 度角的分光镜反射至曲面镜弹射入眼，而现实光线透过曲面镜和分光镜入眼。光学结构简单，光效高、视场角大；但眼动范围受限，同时透射入眼面临图像畸变、光线透过率低的缺点。自由曲面和 BirdBath 光学结构相对简单，一方面光效高，显示屏选择灵活，另一方面制造难度低，可以较低成本规模量产，成为目前中低端或消费级 AR眼镜的主要光学方案。但其他性能一般，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。
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。
