元宇宙推动AR产业上风口，新需求撬动百亿新蓝海，产业链深度解析

本文首发于微信公众号：概念爱好者

本文完工于：2021年12月16日

前言：之前提到AR，人们往往将它与VR放在一起来介绍，实际上VR和AR是两种不同的产品，本篇将AR行业单独拎出来专门介绍一下其行业发展情况。

本篇目录
1.事件背景
2.认识AR
3.细分赛道
4.产业链
5.行业现状
6.行业前景
7.小结及相关上市公司
8.独家核心提示

一，事件背景

近日锤子科技创始人罗永浩发布微博称将重返高科技创业，他在与网友互动时透露，将会涉足VR（虚拟现实）、AR（增强现实）、MR（混合现实）类领域。随着元宇宙概念的爆发，VR/AR概念被推上了风口浪尖，其实元宇宙之外VR和AR也有自己独立的发展前景。

二，认识AR

VR/AR常常被人们放在一起来介绍，实际上VR和AR是两种不同形态的产品。VR是指虚拟现实，产品定义为在密闭环境下输出视频等内容；而AR是指增强显示，产品定义为在现实的开放场景下，输出相关视频等内容，同时需要与当前场景进行实时交互。简而言之，VR是虚拟场景的封闭式体验，而增强现实AR体验会将数字元素叠加到现实世界的对象和背景上。本篇主要介绍一下AR这个行业。

三，细分赛道

AR行业的细分赛道主要有四个方向，即显示元件、OEM/ODM、光学元件和结构件，其中显示元件和光学元件部分是最具有潜力和空间的，所以这个部分主要对这两大赛道进行介绍。

1.AR光学元件——光波导

1）认识光波导

由于AR需要与真实环境发生交互，所以AR的显示是不能直接放在眼前的，而是需要放到眼睛旁边的，这时需要一组光学元件将屏幕的像耦合到眼前。AR光学元件正在由自由曲面/Birdbath等向光波导演进，而自由曲面等传统光学元件由于体积过大，使用它们制作出来的产品笨重，所以目前主流AR厂商在光学元件部分都在选择使用光波导方案。

光波导是引导光波在其中传播的介质装置，又称介质光波导。光波导通过光的全反射原理，实现光在光路中的传输，损耗较小，最典型的光波导应用即光纤。光波导光损耗小，同时为用户提供较大的视场角，有一定优势，而且所需空间小，有利于AR眼镜轻薄化。光波导大致分为两类，一类是几何光波导，另一类是衍射光波导。几何光波导分为锯齿光波导和阵列光波导；衍射光波导分为全息光波导和表面浮雕光栅波导。

全息光波导呈像质量好，但量产尚需时间：通过双光束全息曝光技术在介质中形成干涉条纹，从而可以获得折射率周期性变化的光栅结构。全息体光栅并不是通过结构图型而是通过材料的不同制作光栅，理论上全息光栅的衍射销率可以达100%，有更好的成像效果。全息体光栅材料和量产工艺是当前门槛，其材料端合成难度大，且多用于军用对我国禁运。在量产方面，激光脉冲法不适用于规模量产。所以在全息体光栅方案厂商需要具有IDM能力，提供从材料到量产完整的解决方案。

2）光波导行业现状

a.几何光波导效果好，但量产难度大

几何光波导主要由一系列半透半反镜面组成，是集合光波导的一种，其概念最先由以色列公司Lumus提出并一直致力于优化迭代，至今差不多二十年。几何阵列光波导加工流程主要是研磨、抛光、镀膜和胶合四部分，虽然几何阵列光波导总体分为四个步骤，但由于传播的光线都是偏振光，所以要在小棱镜上镀十几甚至几十层膜。同时胶合5-7个不同反射比的透镜。几何光波导运用传统几何光学设计理念，不牵扯到任何微纳米级结，因此图像质量包括颜色和对比度可以达到很高的水准。但是总体看几何光波导工艺繁琐，很难保持高良率，量产难度大。

b.衍射光波导有望成为主流方案

衍射光波导主要分为全息光波导和表面浮雕光波导，通过衍射光栅替代传统几何光学器件。光栅波导技术工艺相对简单，批量生产成本低，因此衍射光波导有望成为主流方案。

表面浮雕衍射光波导基本具备成熟量产条件:表面浮雕光栅波导方案中通过使用亚波长尺度的表面浮雕光栅代替传统的折反射元件作为光波导中耦入、耦出和扩展区域的光学元件，从而实现对光束的调制。紫外线纳米压印光刻是表面浮雕光栅波导批量生产的常用方法，目前浮雕光栅制作的方法更加成熟。同时，压印设备已经可以实现国产化，进一步大幅降低了光栅制造的成本。

2.AR显示元件——LCOS、DLP、OLED-on-Silicon、MicroLED

1）LCOS

LCOS即硅基液晶（liquid crystal on silicon，LCoS），LCoS制作工艺主要为通过半导体工艺进行刻蚀与沉积制造将液晶层和各种保护反射层制备到硅基驱动。目前由于LCOS量产工艺成熟，大部分参数都适配光波导，其目前是AR主要方案。

2）DLP

DLP即数字光处理，其原理与LCoS类似，但是不是通过液晶对光学进行处理，而是通过棱镜。DLP核心在于DMD，该核心MEMS器件由TI长期垄断，制作工艺主要为通过半导体工艺制作MEMS系统控制楞镜偏转，从而控制光路。

3）OLED-on-Silicon

OLED-on-Silicon即硅基OLED方案，原理与传统OLED方案相似，但由于在玻璃基板上很难驱动小尺寸的像素，从而用CMOS工艺来驱动小尺寸OLED像素。但由于OLED方案的光的亮度小，如果配合光波导在户外使用效果不佳。所以硅基OLED方案会限制AR的使用场景，目前看不是主流方案。

4）MicroLED

MicroLED是当前工人的AR显示的最佳解决方案，其刷新率、亮度、发光方式、像素密度等指标都可以提供最佳性能指标。目前是业界内比较公认的最佳解决方案。但由于其像素尺寸，间距都是几微米量级，给量产和全彩方案带来了极大的挑战。

MicroLED的工艺流程大致分为三部分，驱动背板、像素制备和晶圆键合。驱动背板由于没有标准，需要芯片设计厂商做定制化开发；像素制备由于发光效率问题，面临新的材料选择和相应的全彩方案结构设计问题。MicroLED的一大难点在于，随着像素尺寸的缩小，EQE会降低，特别是红光，所以需要选择新的结构和材料。

四，产业链

AR 终端的硬件部分主要由处理器、光学组件、摄像头和传感器、存储器几部分构成。由于需要透视，近眼显示技术是目前主要难点，因此光学显示在 AR 终端成本中占比较高。

1.光学显示系统

AR 设备的光学显示系统通常由微型显示屏和光学元件组成。目前 AR 设备中多种显示屏幕共存。Micro-LED 由于具有高亮度、低延时、低功耗等优点将成为 AR 眼镜微显示器件的最优选择。目前AR最佳解决方案是波导+MicroLED方案，但由于MicroLED还在研发中，AR行业的成熟方案尚需一定时间。

2.感知交互

SLAM（Simultaneouslocalization and mapping，同步定位与建图）技术近几年开始成熟，并被用于 VR/AR等消费者产品的追踪定位。SLAM 的数据来源是传感器，传感器的质量对于 SLAM 的效果影响很大。

SLAM 是AR 必备的核心技术，SLAM 数据来自于多个传感器的融合，以Facebook 的 Oculus Insight 系统为例，硬件架构包括三种传感器：IMU，摄像头和红外 LED，多个传感器需要精密的校准和调整，直接关系到算法的准确性。

3.基础设施

在接入网方面，5G、Wi-Fi6、10G PON 有望在五年内成为面向虚拟现实业务的主流传输技术。值得一提的是，本地 VR受到用户体验与终端成本的制约，Cloud VR 能够解决主要痛点。

五，行业现状

1.AR行业还有待培育

1）AR行业目前上游还处于核心零部件和技术的攻关阶段，同时产品定位也并不是很清晰。关于产品定位，目前对于AR的定位有两种：一是手机屏幕的延伸，二是替代手机是下一代的计算中心。两种产

品定位对应两种完全不同市场空间，目前产品走向还并不清晰。

2）AR下游还未出现杀手级应用

目前市场大部分AR厂商的操作系统主要是基于安卓做二次开发。但几家大型AR企业均在自研操作系统，如Hololens推出基于Windows的OS，MagicLeap则重新打造Lumin OS。总体看目前整体市场还没有出现完善的操作系统。目前大部分应用主要集中在目标识别，多用于行业解决方案。

2.AR开发成本降低，应用内容大幅增加

得益于 AR Kit、ARCore 等高效开发软件，制作 AR 应用的门槛和成本大幅降低。同时，AR 应用数量激增。AR 应用程序在2017 年 9 月 20 日 AR Kit 正式上线之初只有五十多款，而在 3 个月的时间就已经有超过 1000 款应用。AR 应用在内容上也呈现多样化的趋势，既有类似 Pokemon Go 这样的 AR 游戏，也有传统制造企业与 AR 的联合，比如宝马推出的BMW i Visualizer，乐高也发布了使用 AR Kit 的来整合数字和实物的应用 AR Studio。

3.AR市场仍是科技巨头重点布局方向

AR行业经历高开低走，产品策略从C端转向B端。由于技术问题，面向C端市场的的GoogleGlass和Magic LeapOne等产品销量远不达预期，随后大部分厂商纷纷转向行业应用市场。

AR行业虽然进入短暂低谷期，但是仍是科技巨头未来重点方向，Facebook苹果等科技公司正在加速开发面向消费者的增强现实（AR）眼镜。苹果从2006年开始申请了数百项有关AR的专利，还收购了10多家AR相关技术企业；Facebook于2017年首次宣布AR眼镜计划，之后接连申请了一系列AR技术相关专利，还正在研发AR眼镜搭配的腕带等产品。

六，行业前景

1.5G建设将大幅提升 VR/AR 用户体验

相较 4G，5G 在网络传输、通信时延等方面均有较大技术提升，其技术革新将给AR设备的带来更大的想象空间。一方面，据赛迪智库对比 5G 与 4G 的关键性能指标，5G 网络下画面端到端延迟相比 4G 将减少 10 倍，将显著减轻玩家眩晕感；另一方面，5G 传输信号下用户体验速率提升 10-100倍，PC VR、主机 VR 将摆脱连线直接通过无线型号进行传输，甚至直接将算力放至云端，可以减轻设备体积及重量。

2.千兆带宽+ Wi-Fi6更好满足AR 网络要求

我国目前已经基本普及了百兆光纤入户，未来将逐步开展城市千兆带宽入户示范。固定网络经历了5 个阶段的发展，目前已进入以10G PON 光纤技术为基础的千兆时代。10G PON 作为千兆网络的基础技术，与前几代固定接入技术相比，带宽、用户体验及联接容量三个方面均有飞跃式发展，实现全场景多业务覆盖，满足AR用户的规模化发展。

同时，下一代 Wi-Fi 技术Wi-Fi 6 在传输速率、功耗、空间和性能等方面同样具有较大提升。Wi-Fi 6 支持更高的传输速率，最高速率可达 9.6Gbps；允许更多的设备接入，并且能够加快每一台设备的速度与容量；在连接相同数量设备的基础上，速度是 Wi-Fi 5 的近四倍。

七，小结及相关上市公司

小结：和VR行业相比，AR的发展还略显稚嫩，但是不可否认的是目前仍有很多巨头纷纷布局AR 产业。就AR行业的细分赛道来说显示元件和光学元件部分是最具有潜力和空间的，而在这两个赛道中光波导和MicroLED这两个环节又是更被看好的。

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五，独家核心提示

写到这里老概我再讲一句题外话，有些人认为介绍VR/AR行业是在吹票元宇宙，其实即使没有元宇宙这个概念VR/AR行业也是有自己独立的行情的。因为VR/AR行业是有扎实的技术支持的，如果说目前元宇宙还只是空中楼阁的话，那么VR、AR行业包括其他有扎实技术支撑的行业就是脚下的土地；元宇宙是梦的话，那么VR/AR就是让你入梦的枕头。毕竟我们即使可以不仰望星空那么也是要脚踏实地的，即使不做梦也是要睡觉的。

后记

以上是我「元宇宙」系列的第13篇，目前进度如下：

这也是我自己研究的方向和思路，也就是和大家一起分享下。

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