本文作者： 千芯科技 陳巍

文章來源： 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫

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　　在WWDC 2023 開發(fā)者大會(huì)上,，蘋果宣布了其操作系統(tǒng)和產(chǎn)品的一系列升級(jí),。但最大亮點(diǎn)是Apple Vision Pro,，蘋果的首款混合現(xiàn)實(shí)（Mixed Reality，MR,，即VR+AR）設(shè)備，一經(jīng)發(fā)布就成為世界熱議的焦點(diǎn),。

　　“今天標(biāo)志著計(jì)算技術(shù)新時(shí)代的開端,。”蘋果CEO庫克說,，“如同 Mac將我們帶入個(gè)人計(jì)算時(shí)代,，iPhone將我們帶入移動(dòng)計(jì)算時(shí)代，Apple Vision Pro將帶我們進(jìn)入空間計(jì)算時(shí)代,。

01　空間計(jì)算

　　空間計(jì)算是麻省理工學(xué)院Simon Greenwold 在其2003 年的論文中引入的一個(gè)術(shù)語,。空間計(jì)算的實(shí)用化建立在人工智能 (AI) ,、計(jì)算機(jī)視覺,、芯片與傳感器的技術(shù)進(jìn)步之上,。典型的空間計(jì)算包括自動(dòng)化倉儲(chǔ)、自動(dòng)駕駛,、工業(yè)制造,、教育培訓(xùn)、游戲娛樂等應(yīng)用場景,。

　　例如在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，通過多傳感器融合和多模態(tài)計(jì)算,，來識(shí)別周邊環(huán)境,、移動(dòng)物體和人就是典型的空間計(jì)算,。通過更強(qiáng)的算法和芯片,，車輛就可以挑戰(zhàn)更復(fù)雜的地形和駕駛場景,。

　　空間計(jì)算可以用人工智能,、物聯(lián)網(wǎng)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)取代舊場景的計(jì)算,。據(jù)國外市場研究機(jī)構(gòu)評(píng)估，新技術(shù)進(jìn)步的引入,、智慧城市項(xiàng)目的發(fā)展以及物聯(lián)網(wǎng)/車聯(lián)網(wǎng)滲透率的不斷提高,，空間計(jì)算解決方案的需求會(huì)產(chǎn)生18.3%的年復(fù)合增長率,。

　　MR 感知和重建現(xiàn)實(shí)使用SLAM技術(shù)來完成，該技術(shù)經(jīng)常使用在自動(dòng)駕駛和機(jī)器人領(lǐng)域,?；赟LAM技術(shù)掃視周圍環(huán)境信息， 使用二維圖像構(gòu)建三維空間,。

　　據(jù)稱Apple Vision Pro 具備6自由度（6 DoF- Degree of Freedom）級(jí)別，用戶視角在虛擬場景中不僅可以在俯仰,、偏擺及翻滾三個(gè)維度旋轉(zhuǎn),，用戶的身體還可以在前后,、上下、左右三個(gè)互相垂直的坐標(biāo)軸上進(jìn)行運(yùn)動(dòng),。

　02　傳感器處理芯片R1

　　Apple Vision Pro的核心芯片包括傳感器處理芯片R1和計(jì)算芯片M2,。除了這兩顆核心芯片外,，Apple Vision Pro還具有17個(gè)傳感器、6個(gè)麥克風(fēng)和兩塊4K級(jí)別的Micro LED作為顯示,。

　　據(jù)蘋果稱,，新的R1芯片可減少 VR 中的暈動(dòng)癥,，其多模態(tài)處理時(shí)間僅為 12 毫秒。R1芯片是首次在蘋果產(chǎn)品家族中正式亮相,，目前披露的消息還很少,。

　　在iOS 13 中的代碼，早就揭示了這一新的協(xié)處理器的存在,。R是其研發(fā)代號(hào)“Rose”的簡寫,，當(dāng)然我們也可以猜測R也代表了Reality。Rose 協(xié)處理器的第一個(gè)迭代版本 R1 (t2006) 有點(diǎn)類似于 Apple 的 M 系列運(yùn)動(dòng)協(xié)處理器,，可以計(jì)算設(shè)備在空間中的位置,，其核心功能是從主系統(tǒng)處理器中卸載大量的傳感器數(shù)據(jù)處理工作。

　　早先的Apple M系列運(yùn)動(dòng)協(xié)處理器可以在系統(tǒng)主芯片休眠時(shí),，持續(xù)收集,、處理和存儲(chǔ)傳感器數(shù)據(jù)的功能，方便應(yīng)用程序在設(shè)備啟動(dòng)時(shí)檢索數(shù)據(jù),。這減少了設(shè)備的功耗并延長了電池壽命。我們猜測R1處理器也有類似的功能,。

　　R1 的特別之處在于比之前的運(yùn)動(dòng)協(xié)處理器接入了更多的傳感器,，具備更強(qiáng)的處理能力，以生成更準(zhǔn)確的設(shè)備位置圖,。R1處理器目前可集中處理來自陀螺儀,、加速度計(jì)、氣壓計(jì)和麥克風(fēng)的多模態(tài)數(shù)據(jù),，并增加了慣性測量單元 (IMU),、藍(lán)牙 5.1、超寬帶 (UWB) 和攝像頭（包括運(yùn)動(dòng)捕捉和光學(xué)跟蹤）傳感器數(shù)據(jù)的多模態(tài)計(jì)算支持,。其中藍(lán)牙 5.1 的到達(dá)角 (AoA) 和出發(fā)角 (AoD) 功能可實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙測向,。

　　考慮到R1芯片對(duì)接的傳感器需要實(shí)時(shí)計(jì)算，可以預(yù)估R1是一顆低功耗低延遲的多模態(tài)傳感器融合計(jì)算芯片,，其上定制了傳感器常用的算子電路,，并且具備NPU來支持基于AI的傳感器算法。

　　03　應(yīng)用處理器M2芯片

　　Apple M2 是 Apple 的片上系統(tǒng) (SoC),，之前已經(jīng)用于MacBook Air 和 MacBook Pro 13,。

　　M2具有8 個(gè)CPU內(nèi)核，分為4個(gè)性能內(nèi)核和4個(gè)能效內(nèi)核,。性能內(nèi)核提供 192 KB 指令緩存,、128 KB 數(shù)據(jù)緩存和 16 MB 共享二級(jí)緩存,。效率內(nèi)核要小一些，僅提供 128 KB 指令緩存,、64 KB 數(shù)據(jù)緩存和 4 MB 共享緩存,。效率內(nèi)核時(shí)鐘頻率為2.4 GHz，性能內(nèi)核的時(shí)鐘頻率則到達(dá) 3.5 GHz,。另外M2 中的集成顯卡提供8-10 個(gè)內(nèi)核以及 3.6 TFLOPs 的峰值算力,。此外，SoC 集成了一個(gè)具有 16 TOPS 峰值性能的高速16 核神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器（屬于DSA,，用于 AI 計(jì)算加速）,。

　　M2算是Vision Pro里的電老虎了，占據(jù)了主要的功耗,。

　　M2特色是其采用統(tǒng)一的 CPU 和 GPU 內(nèi)核內(nèi)存架構(gòu),，支持高達(dá) 24 GB LPDDR5-6400，帶寬高達(dá) 100GB/s,。內(nèi)置于 M2 芯片中的統(tǒng)一內(nèi)存架構(gòu)意味著 CPU,、GPU 和其他處理器組件無需在彼此之間重復(fù)復(fù)制數(shù)據(jù)，并且能夠訪問統(tǒng)一的數(shù)據(jù)池,。