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苹果Vision Pro拆解:芯片大多国产货

Author电子工程专辑

Date:2024-02-20

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“发布的时候都说丑,发售的时候抢成G。”——这句之前用于形容iPhone的话,如今放在了新款苹果头戴设备Vision Pro上。2月2日,苹果官方发售Vision Pro后,引发了抢购潮,产品“秒光”,甚至将起售价 3499 美元一度炒到近 9 万元人民币的代购价。

 

这么多年没火起来的智能眼镜、AR/VR设备,真的能被苹果带火了?Vision Pro究竟配不配被称为“跨时代”的虚拟现实产品?从一些试用报告手机投资理财软件看到了褒贬不一的评价。

 

 

体验上可能大家各有看法,但硬件不会说谎,日前知名维修网站iFixit又一次“首拆”了苹果Vision Pro,每一块电路板、每一颗螺丝钉、每一颗摄像头,苹果这个终极大招所有的秘密,第一次无保留的暴露在众人面前。手机投资理财软件也可以一窥这款苹果天价头显的内部构造和元器件用料。

 

iFixit还找到Creative Electron给Vision Pro拍了一个X光透视图,据说这张X光照片的成本是3500美元(约等于一台全新Vision Pro)。在X光片中,手机投资理财软件能看到各类摄像头、传感器、部分芯片以及电路板上密密麻麻的电子元器件。

 

 

一台机器,三种接口

断开电池线和头带的Buff Lightning连接器非常简单,只需要一个SIM卡弹出工具。

 

iFixit还“暴力”破拆了扬声器,扬声器固定在与机身主体两侧的头带上,只需使用SIM卡针即可取出,iFixit表示可穿戴设备非常容易损坏,因此拥有易于更换的扬声器模块很有意义。

 

 

头带末端有一个旋转磁吸卡扣,可以连接电池连接线,用的是非标准的超大号Lightning接口。iFixit称之为"不可原谅"。

 

 

这样算起来,Vision Pro上共有三种接口!Vision Pro电源的Lightning数据线拥有12针脚、扬声器的Lightning接口拥有10针脚……多少有点复杂了。

 

 

价值不菲的玻璃面板

 

之后的拆卸过程对于苹果硬件来说非常常规:热风枪、撬片、螺丝、支架和连接器。

 

(Vision Pro拆机截图,来源:iFixit,下同)

首先拆开的是最前面的玻璃面板,它是一整块用3D成型、压层等方式制造出来的全曲面玻璃,重量只有34克,被用胶水粘在一个铝合金框架上。iFixit花费大量时间将其拆了下来,但是玻璃上的一层保护性塑料膜有部分脱落,似乎是苹果自己在Vision Pro外层加的一层“钢化膜”。

 

基于此,AppleTrack 也做了一项耐用性测试,其发现在正常磨损情况下,例如戴着耳机在房子里走来走去时撞到墙壁或柜子,Vision Pro 前玻璃会被磨损,但不会造成严重损坏。倘若从头部高度掉落,Vision Pro 的前玻璃可能会完全粉碎,扬声器也大概率不能幸免。下图就是 AppleTrack 摔了八次后的样子:

 

 

一旦坏了,仅是针对玻璃面板,苹果售后会收取 799 美元的费用。苹果美国官网显示,目前苹果Vision Pro本身拥有90天的质保期,其Apple Care+价格为每月24.99美元,或者499美元两年。其中,苹果Vision Pro本身的意外损坏维修费为299美元。电源、数据线的维修费用为29美元。

 

 

EyeSight功能大揭秘

 

在玻璃面板下面前置了三层屏幕,分别是扩展层、透镜层和LG-Display的柔性OLED显示屏,通过这三层屏幕,苹果才能实现EyeSight功能。

 

当一个人接近佩戴 Vision Pro 的人时,该设备屏幕会开启透明模式,让佩戴的人看得到物理世界。与此同时,当佩戴人沉浸在数字环境中或使用应用程序时,EyeSight 会向他人提供有关用户关注的视觉提示。

 

具体操作是通过内部摄像头和传感器生成人脸,然后VisionOS会将人脸“切片并插值”,接着渲染在EyeSight显示屏上,图像通过一层透镜再通过一层镜片,最终实现3D人脸图像的视觉效果。

 

基于此,苹果公司也发布了一份 42 页的专利报告

(https://patentimages.storage.googleapis.com/51/03/12/4b7f034c90465c/US20240012601A1.pdf)

此专利描述了三种显示模式:“内部聚焦”、“外部参与”和 “请勿打扰”。

 

专利中还有一页展示了可能显示在屏幕上的图片--各种卡通动物的眼睛、其他传感器捕捉到的生物识别分析结果、用户与亲人交谈时的心声。内部摄像头可以读取情绪状态,并根据这些情绪状态投射图像。

 

EyeSight成像&显示原理

然而,理想很丰满,现实很骨感。实际上,根据第一批体验者的反馈来看,很多人称 EyeSight 显示屏非常暗而且分辨率也低。“当我带着头显时,你几乎看不到我的眼睛”,有用户表示。对于这个问题,iFixit 在拆解时也解析道:“苹果公司想要实现的目标非常明确:一张有眼睛的三维动画人脸。为了实现这一目标,他们必须在设计上做出战略性的选择和妥协。

 

人类大脑对面部和表情非常敏感,这就是为什么会出现‘恐怖谷’的原因,而深度感应就是其中的一部分。苹果需要创造一种可信的 3D 效果。3D 效果图看起来不是真正的 3D 的原因之一是缺乏立体效果。为了让某些东西看起来像 3D,手机投资理财软件需要用每只眼睛看到略有不同的图像。Vision Pro 通过双凸透镜解决了这个问题。”

 

在OLED屏幕表面,苹果加了一层透镜。

 

Vision Pro屏幕以及上面的透镜层

VisionOS将人脸图像切片分为A和B,A从一个角度被左眼接收,B从另一个角度被右眼接收,这样外面的人就会看到3D立体的你的脸。

 

 

iFixit 称,这种方法有一定的局限性。水平分辨率大大降低,被多个图像瓜分。例如,如果在 2000 像素宽的显示屏上显示两幅图像,每幅图像只有 1000 水平像素可供使用。即使手机投资理财软件不知道显示屏的分辨率,也不知道交织在一起的图像数量,分辨率也必然会降低。这也是 EyeSight 眼睛看起来模糊的主要原因。

 

 

像素通过微透镜结构发光

 

在透镜层的前面是另一个塑料镜片扩展层。这一层似乎将投影面拉伸得足够宽,以适应 Vision Pro 的宽度。取下这层镜片并启动 Vision Pro,就会看到一些非常奇怪的“把两只眼睛像中间挤压”的现象。

 

 

此外,镜头可能会限制有效视角。将效果限制在 Vision Pro 的正前方,可以限制你在极端角度可能看到的伪像,有点像隐私滤镜。缺点是你要通过另一层镜头传递一个已经很复杂、模糊的图像。这使得它变得更加模糊和黑暗。

 

把一台4K电视,浓缩到邮票大小的Micro OLED上

 

拆完外屏之后,iFixit拆下来的是光学和显示模组部分,包括MicroLED屏幕、镜片以及相关机械滑轨结构。

 

 

镜片的滑轨结构做的小巧而不失精密。

 

 

资料显示,Vision Pro采用的是索尼的Micro OLED屏+玉晶光电的3P Pancake方案。屏幕本身是很薄的,模组厚度主要集中在光学模块上。

 

 

三片式Pancake光学方案的三个镜片是紧密贴合在一起的,与苹果在发布会上演示的一致。此外,镜头模组中还放置了一个眼球追踪摄像头,这也是Vision Pro眼动追踪交互实现的关键。

 

 

玉晶光对于上半年Vision Pro销售情况较为保守,毕竟索尼Micro OLED产线第二季度才能完成升级。

 

 

Micro OLED屏幕是最受外界关注的零部件。这块屏幕的大小被指像一枚“邮票”,但上面排布着1150万个像素,超过一台4K电视的像素数(3840*2160),两枚就是2300万个像素。

 

 

PPI为3386,超过竞争对手 Meta Quest 3(1218PPI) 和 HTC Vivo Pro(950PPI),以及比 iPhone 15 Pro Max 的 460 PPI高出许多。

 

 

iFixit使用电子显微镜测量了红细胞大小的屏幕像素,同时屏幕实际发光部分的横向宽度约为27.5毫米,纵向高度约为24毫米,面积约为660平方毫米,1英寸的面积大约是645平方毫米,所以这块屏幕实际发光的区域略超过1英寸。

 

具体来看每颗像素的结构,红色和绿色子像素纵向上下放置在一起,而蓝色子像素‍的长度大约是红色和绿色子像素的两倍,位于红绿子像素的边上。

 

▲像素变化

 

不过根据显微镜画面,蓝色子像素呈“长条状”,红绿子像素呈“圆点状”,三者形态并不相同。

 

▲蓝色子像素

 

▲红色绿色子像素

 

值得一提的是,iFixit实际拍摄的像素排列,与苹果在官方视频中曾经放出的屏幕像素排列方式完全一致。

 

▲官方视频展示的像素排列

 

经过实际测量,屏幕发光区域总共有横向3660个像素、纵向3200个像素,这相当于把12078000个像素塞到0.98英寸的面积中。

 

为什么是0.98英寸?实际上,这块屏幕并不是标准的长方形,而是四个角被“切掉”的不规则八边形,并且四个角并不是被对称切掉的,每个角被切掉的面积都不一样。

 

 

四个角被切掉的面积分别为6.95平方毫米、11.52平方毫米、9.9平方毫米和10.15平方毫米,被切掉的部分不发光,占660平方毫米总面积的5.3%,剩余发光部分的像素数为11437866个。

 

苹果官方宣称的像素数为单块屏幕1150万,与iFixit的实际测量值惊人的一致,其中差别更多是测量误差。

 

紧凑的内部结构,必须上风扇了

 

 

主板背后的这两个主动散热风扇,尺寸还是不小的。风扇位于主板和屏幕之间。

 

 

部分摄像头和传感器是被固定在同一个结构上的。

 

 

在iFixit用拆机片划开外屏粘胶后,Vision Pro最为核心的主板部分得以暴露。

 

 

两大主角:M2和R1

 

拆解视频显示,M2和R1两颗芯片分别位于左眼右眼两侧的主板上,两块主板都采用了柔性PCB设计,中间也通过柔性PCB相连。

 

 

其中R1芯片专门用来负责处理来自12个摄像头、LiDAR传感器和TrueDepth摄像头的输入,使得它们都在最低延迟。在AR应用中,你需要将现实世界的摄像头视图尽可能快地投射到用户的眼睛里,否则他们感知到的动作将与他们所看到的不匹配,可能会引起使用者恶心呕吐。

 

 

为了跟上节奏,R1使用了实时操作系统。这意味着任务总是在固定的时间内执行。而手机投资理财软件的大多数计算机都是分时作业,并可能导致速度变慢。想想不停抖闪的鼠标光标你就知道了。

除了两块苹果芯片,还可以看到一些存储芯片、通信芯片以及无线连接相关芯片。

 

 

Vision Pro的续航能力也是外界关注点之一。拆解视频显示,外接电池内部有“三块电池”,其制造商是惠州德赛电池,这是老牌的苹果电池供应商。

 

Vision Pro的外接电池内部特写

 

不过iFixit表示,电池包的重量353克,每块容量为3166mAh,总共可以提供35.9Wh的电量。整个电池重量为362克。Vision Pro本体加电池的重量已经超过了1公斤,且都位于设备前部,这也导致了整个重量主要集中在脸部,增加了使用者长时间佩戴的不适感。

 

Vision Pro与主要竞品Quest Pro重量对比,要重不少

 

至于苹果为什么使用外接电池,因为未来欧盟法规要求所有电子产品在2027年之前都要使用可更换的电池。苹果在欧洲被要求开放“侧载”,外接电池设计更多还是出于重量、便携性、充电续航体验等更多因素考虑。

 

芯片级分析

 

在第二波拆解中,iFixit公布了主板上的芯片型号和厂商,这也是Vision Pro核心35颗芯片型号、供应商首次曝光。分析报告显示,其中有着大量的德州仪器(TI)芯片,还有兆易创新的NorFlash。

 

首先,手机投资理财软件来看主板的正面,可以清晰的看到,下图中Vision Pro主板右侧上有一款带有苹果LOGO图标的芯片,这正是苹果M2处理器,左边印有苹果LOGO的芯片则是R1传感器协处理器。

 

 

M2处理器主要负责运行visionOS,执行先进的计算机视觉算法等。R1协处理器则主要负责处理来自12个摄像头,5个其他类型传感器,6个麦克风的数据信号,加速对于传感器数据的处理,降低延迟,以保证内容呈现实时性,并降低主CPU的负载,降低功耗。苹果此前曾表示,R1芯片可以在12毫秒内将图像传输到显示器,实现几乎无延迟的实时传输。

 

红色:Apple APL1109/339S01081E M2 八核应用处理器和图形处理单元

橙色:美光 MT62F1G64D8WT-031 XT:B 8 GB LPDDR5 SDRAM 内存

黄色:苹果APL1W08/339S01186 R1 传感器协处理器

绿色:铠侠 K5A4RC2097 256 GB NAND 闪存

天蓝色:苹果APL109C/343S00627电源管理芯片

蓝色:苹果APL109D/343S00628电源管理芯片

紫色:苹果APL1004/343S00629电源管理芯片

 

红色:苹果338S00521-B0电源管理

橙色:德州仪器 (TI) LMK1C1104时钟缓冲器

黄色:ADI LT8652S 8.5 A / 18 V 双通道同步降压转换器

绿色:德州仪器TPS62125 300 mA 降压转换器

天蓝色:德州仪器 TPS61045可调升压转换器

蓝色:安森美FPF2895C限流开关

紫色:德州仪器 TPS70936 150 mA/3.6 V LDO 稳压器

 

 

红色:USI 339S01015 WiFi/蓝牙模块

再来看主板的背面:

 

 

红色:ADI TMC5072双 2 相步进电机驱动器

橙色:莱迪思半导体ICE5LP4K iCE40 Ultra FPGA

黄色:可能是 Cirrus Logic CS46L11 音频编解码器

绿色:Diodes Incorporated PI2DBS16212A 2:1 多路复用器/解复用器

天蓝色:德州仪器TMUX1575四路 SPDT 模拟开关

蓝色:德州仪器TS5A23159双 SPDT 模拟开关

紫色:德州仪器 TPS62135 4 A 降压转换器

 

 

红色:具有集成基准的Texas Instruments TLV6703比较器

橙色:安森美FPF2895C限流开关

在看完了Vision Pro主机内部的主板芯片之后,iFixit还对于Vision Pro的外接电源内部的主板进行了分析。

先来看充电板的正面:

 

 

红色:意法半导体STM32L4A6VG Arm Cortex-M4 微控制器

橙色:兆易创新GD25Q80E 1 MB 串行 NOR 闪存

黄色:德州仪器CD3217B13 USB Type-C 控制器

绿色:德州仪器TPD4S311A USB Type-C 端口保护器

天蓝色:德州仪器TPS62180 6 A 同步降压转换器

蓝色:德州仪器TPS62160 1 A 降压转换器

紫色:安森美FPF2895C限流开关

 

 

红色:Bosch Sensortec 加速度计

再来看充电板的背面:

 

 

红色:瑞萨ISL9238C升降压电池充电器

橙色:瑞萨RAA489800双向升降压稳压器

 

 

红色:德州仪器 TMP103A温度传感器

橙色:德州仪器TMP103B温度传感器

最后来看Vision Pro的扬声器主板:

 

 

红色:可能是 Cirrus Logic CS46L11 音频编解码器

黄色:德州仪器 SN02776B0A 音频放大器

绿色:德州仪器 TPS62135 4 A 降压转换器

 

来自中国本土的供应商

 

毫不夸张地说,苹果Vision Pro,是iPhone、Apple Watch、AirPods、iPad等一系列产品多年积累的结晶。从拆解中,手机投资理财软件也发现了不少本土厂商的身影,例如最前面的玻璃面板由蓝思科技研发生产。

 

德赛电池出现在Vision Pro供应链并不让人意外,它是苹果电池供应商,主营业务包括开发无汞碱锰电池、一次锂电池、锌空气电池、镍氢电池等各种电池;移动通讯产品及配件的开发及销售等。

 

扬声器等声学部件则由歌尔股份供应。歌尔也是苹果产业链核心供应商,包括为苹果提供扬声器和MEMS等精密零组件产品(电子产品零配件),智能音箱产品以及无线耳机代工。

 

 

此外,立讯精密也参与开发苹果的MR设备,立讯精密在去年9月对外透露,公司正在为即将上市的苹果头显Apple Vision Pro做生产准备。

 

 

芯片方面,在Vision Pro主机及配套的扬声器及外接电源当中,除了苹果的自研的处理器芯片之外,还有多颗苹果自研的电源管理芯片,以及大量的德州仪器的芯片,数量达到了17颗之多。令人意外的是,Vision Pro上还有一颗国产存储芯片厂商兆易创新的NorFlash芯片。

 

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