IC设计对VR虚拟现实产业发展重要性分析
在vr发展进程中，ic芯片的设计重要性极高。由于需要处理复杂的图像运算，所以gpu十分关键；而在头戴式显示器无线化的发展上，802.11ad技术极有潜力；此外，定位传感器和动作传感器也是vr应用的重点。
计算能力要求高 gpu是关键
目前，虚拟现实（virtual reality，vr）备受瞩目，成为厂商聚焦的新兴领域之一。vr会运用到的零组件十分广泛，除了cpu和gpu外，各种传感器也是重要组件。根据拓墣产业研究所（tri）预测，2016年穿戴式设备总量将达1.12亿台，其中约1400万台为vr装置；2018年预计vr装置可增长到2200万台。
对硬件厂商而言，vr装置最重要的参数就是显示器分辨率和刷新率，分辨率决定影像画面的细节度，而刷新率则决定用户在使用vr装置时的舒适程度。
由于vr需要让用户拥有不同视角的拟真感受，在图像运算和处理上要求极高，因此在其内部的众多零组件中，gpu最为关键。值得说明的是，对头戴式vr而言，主要的图像运算由后端计算机完成，所以这里的gpu指的是计算机里的显示适配器，而戴在使用者头上的头戴式显示器内部，则以装配mcu和各类传感器为主。
整体而言，gpu的核心频率、内存频率、像素填充率、材质填充率、浮点运算能力与光栅处理单元皆为重要的性能判断指标，可以决定画面是否流畅运行和使用者的互动体验是否良好。高效能的核心频率和内存频率让gpu运算更为快速，光栅处理单元是将3d立体图形化为2d平面像素，而浮点运算能力则是决定物理运算能力，比如爆炸碎片的行进方式和角色衣服受风吹动的飘动方式等，皆属物理运算的范围。归纳vr在图形处理时所需技术，可分为实时渲染和场景管控两部分，其中实时渲染仰赖gpu运算能力，而上述如核心频率和内存频率等，皆会影响运算性能优劣，场景管控则牵涉较多的软件算法，依靠cpu 程度较高。
gpu技术因为门槛高，在独立显卡领域全球目前仅有两家大厂nvidia和amd从事开发；而在移动设备领域内，如 qualcomm和联发科等应用处理器（ap）厂商，皆已将gpu整合进自家soc中；此外，nvidia和amd都在开发以gpu运算“场景管控”，未来极有机会大幅减轻cpu的运算量。
要想避免画面延迟，gpu的运算能力变得十分关键。除硬件规格外，gpu架构更为重要；在软件支持上如frame queuing、timewarp与asynchronous timewarp等，同样也很必要。一般而言，从使用者转动头部开始算起，直至图形计算完成，传回头戴式显示器的屏幕中，此时间延迟需低于20ms，才可有效避免晕眩。
从有线到无线：802.11ad的应用
在游戏vr系统中，头戴式显示器以有线方式连接至后端计算机，而把手（或手套）连至计算机的方式则为无线设计，可使用wi-fi（如802.11ac）或蓝牙技术。虽说现阶段许多游戏内容无需大动作摆动头部，游戏场所也不足以让使用者跑跳起来，显示器看似没有无线连结的需求，但其实在技术和成本效益许可之后，未来无线显示器势必会成为用户的选择，因为这种方式使用更为轻松方便，且不必担心一不留神，便扯到后部的计算机。
以1080×1200分辨率和刷新率90hz的画面为例，传输所需带宽约为2.6gbps，以一般压缩率为4%～10%计算，压缩后每秒所需带宽为104～260mbps，对 802.11ac（运作于2.4ghz或5ghz）或802.11ad（运作于60ghz）技术来说，皆在可传输范围内，亦即头戴式显示器无线化将成为可行方案。
虽说802.11ac wi-fi通信技术在良好无干扰的环境下传输速度约可达300mbps，但此为理想状态速度，尚未考虑频段拥挤和信号干扰等问题，况且若分辨率和刷新率再提升一些，802.11ac的带宽便会不足。而对802.11ad技术来说，目前传输速度距理论值7gbps还十分遥远，但在不同调变机制下，已可达 1g～2gbps传输速度。
因此，头戴式显示器无线化的实现仰赖802.11ad技术的可行性较高。大体而言，802.11ad技术作为无线头戴式显示器的解决方案仍处于研发阶段，即便其带宽大小足够，但在时间上还是会有约100ms延迟，无法达到vr要求。其中，美国芯片商 nitero宣布已和硬件厂伙伴进行合作，将在2016年下半年推出相关的60ghz无线vr产品，届时值得关注其延迟是否可被使用者接受。
若数据和画面等可通过无线通信传输，电力需求则成为另一考虑因素。目前wigig解决方案的功耗仅0.6～0.8w，以3.5v锂电池来计算，电流约为0.2a左右，可令一般3～3.5ah的手机电池使用15～17.5小时，负担并不大。
802.11ad技术正开始进入市场，投入的芯片厂以qualcomm、intel与sibeam为主；ces 2016上，联想的thinkpad x1 carbon和宏碁的p648 nb也宣称可支持802.11ad，至于vr上的应用，预计还需1～2年后才会逐渐增多。
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对硬件厂商而言，vr装置最重要的参数就是显示器分辨率和刷新率，分辨率决定影像画面的细节度，而刷新率则决定用户在使用vr装置时的舒适程度。
由于vr需要让用户拥有不同视角的拟真感受，在图像运算和处理上要求极高，因此在其内部的众多零组件中，gpu最为关键。值得说明的是，对头戴式vr而言，主要的图像运算由后端计算机完成，所以这里的gpu指的是计算机里的显示适配器，而戴在使用者头上的头戴式显示器内部，则以装配mcu和各类传感器为主。
整体而言，gpu的核心频率、内存频率、像素填充率、材质填充率、浮点运算能力与光栅处理单元皆为重要的性能判断指标，可以决定画面是否流畅运行和使用者的互动体验是否良好。高效能的核心频率和内存频率让gpu运算更为快速，光栅处理单元是将3d立体图形化为2d平面像素，而浮点运算能力则是决定物理运算能力，比如爆炸碎片的行进方式和角色衣服受风吹动的飘动方式等，皆属物理运算的范围。归纳vr在图形处理时所需技术，可分为实时渲染和场景管控两部分，其中实时渲染仰赖gpu运算能力，而上述如核心频率和内存频率等，皆会影响运算性能优劣，场景管控则牵涉较多的软件算法，依靠cpu 程度较高。
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要想避免画面延迟，gpu的运算能力变得十分关键。除硬件规格外，gpu架构更为重要；在软件支持上如frame queuing、timewarp与asynchronous timewarp等，同样也很必要。一般而言，从使用者转动头部开始算起，直至图形计算完成，传回头戴式显示器的屏幕中，此时间延迟需低于20ms，才可有效避免晕眩。
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以1080×1200分辨率和刷新率90hz的画面为例，传输所需带宽约为2.6gbps，以一般压缩率为4%～10%计算，压缩后每秒所需带宽为104～260mbps，对 802.11ac（运作于2.4ghz或5ghz）或802.11ad（运作于60ghz）技术来说，皆在可传输范围内，亦即头戴式显示器无线化将成为可行方案。
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