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谁是元宇宙的“基础设施”?

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华尔街见闻

2022-01-20 16:32

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人们理想中的元宇宙指一个脱胎于现实世界,又与现实世界平行、相互影响,且始终在线的虚拟世界,能够为用户提供沉浸式娱乐体验和内容社区综合体。当前我们仍然处于元宇宙的概念期,离这样的设想仍然十分遥远。

华泰证券认为,想要建成这样一个成熟的虚拟世界仍然需要持续的5-10年的基础设施建设,并指出基础设施建设主要聚焦于互操作系统(ARVR终端)、价值结算系统(区块链)、信息基础设施(数据中心、云计算、通信光模块、边缘计算)、内容生产系统(游戏引擎等)四个方向,对应元宇宙应用、治理、身份、激励等一系列要素。

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华泰证券指出,类比4G时代,元宇宙相关硬件基础设施也将率先开始,带来半导体需求的继续扩张。根据测算,2021-2030年间,全球半导体市场仍会维持5%左右的复合增速。

具体来看,随着各类技术的持续投入和元宇宙应用拓展,分别对高性能计算/近眼显示/人机交互/通信四个方向提出了全新的需求。

方向1:元宇宙有望大幅提升AI、图像渲染、区块链需求

1. 元宇宙高算力提升数据中心及高计算芯片等基础硬件需求

元宇宙推动下,数据中心作为计算和存储的重要硬件设施将有望保持10%以上增速,打破周期性波动。

华泰证券指出,数据中心回暖,全球超过400亿美金市场,是支撑元宇宙发展的重要基础设施。根据OpenAI测算,算力革命超越摩尔定律,对应集成电路中的晶体管数量大约每两年翻一番。深度学习正在逼近现有芯片的算力极限,人工智能发展正在进入加速阶段。

在AI元宇宙等新应用推动下,数据中心用高计算芯片(HPC)也呈现加速发展趋势。服务器和数据中心用的处理器芯片市场规模不断增长,目前计算仍主要依赖CPU。

2. 元宇宙将端游体验推向手游,推高渲染相关GPU用量

游戏作为最接近元宇宙的应用形态,有望通过云游戏的方式将本地渲染搬移到云端,将端游体验推向手游。

华泰证券分析师黄乐平指出,云游戏将是一个突破口,未来更多应用的出现都将带来算力上的庞大需求,从而在形态上相较过去有新的变化。

云游戏将端游体验带动终端,可快速实现硬件设备的限制,用手机即可流畅运行3A大作;同时云游戏的高同步性使得在各个终端获得“无缝切换”的游戏体验,无需下载,点开即玩。云端服务器也能更好地对游戏所需算力进行充分分配,减少冗余算力消耗,节约了整体成本。

3. 分布式记账和存储:以太坊生态加速繁荣,催生存储需求

区块链作为元宇宙的基础设施之一,具有去中心化,安全,可信等特点。其中与元宇宙联系最紧密的当属以太坊。

未来,万物皆可NFT。NFT不仅有唯一、不可篡改、永久保存的特点,最主要是解决了数字物品的产权确权和交易流转等问题,从而扩大了流通范围,进而提升了流动性。

同时随着NFT的兴起,也带来了相关的存储需求。IPFS(星际文件系统)是一个基于区块链的分布式存储系统。NFT相关的文件,如艺术品的图片文件,也可存储在IPFS网络上。

华泰证券认为未来随着元宇宙、NFT、Web3.0的繁荣,将会促使IPFS带动存储需求,带来SSD相关的存储需求。

方向2:近眼显示成为新增长点

微显示领域存在较大成长潜力,将成为全球显示行业新增长动能。微型显示器指具有微型尺寸(小于1寸)和足够分辨率(4K、8K)的小型化显示单元,主要技术包括LCoS、DLP、LCD、硅基OLED及MicroLED等。由于其尺寸小、便携性等特点主要用于近眼式显示系统和投影显示。

华泰证券认为,微显示领域有望借VR/AR的快速放量实现高速增长,不断提升渗透率。

1. VR显示:Fast-LCD是目前主流,硅基OLED有望在苹果MR实现商用

Fast-LCD为当前VR主流显示技术,缺点在于分辨率不足而造成“纱窗效应”,同时成本较高。

由于Fast-LCD技术仍有痛点,中短期硅基OLED有望逐步成为主流显示技术。eMagin预计2025年采用硅基OLED方案的VR/AR设备出货量占比将超过40%。

硅基OLED普及可能会大规模推高全球硅片用量。按照1寸大小的硅基OLED计算,一片12寸晶圆约可切割100片硅基OLED,若一副VR眼镜采用双硅基OLED屏幕的方案,5,000万台VR销量将消耗10万片/月的12寸晶圆产能。

2. AR显示:多种技术处于研发阶段,Micro LED被寄予厚望

AR显示系统较VR更加复杂,技术路线众多。AR显示系统主要涉及微显示屏、光机、透镜组及镜片等器件,当前主流技术及代表产品为LCoS(Hololens1)、DLP(VuzixBlade)、LBS(Hololens2/3)和硅基OLED(EpsonVM-40)等。

LCoS、DLP等当前主流AR显示技术均存在明显弊端,MicroLED被寄予厚望。MicroLED较现有技术具有超高亮度(1000,000nits)、超高对比度(100,000:1)、低功耗、自发光、工作温度宽、结构简单、寿命长等广泛优势,可弥补LCoS、DLP的劣势。

方向3:交互方式拓展带来传感器增量机会

人机交互方式随着计算平台的变革而迭代,持续向人类本能交互方式进化。

元宇宙时代,VR/AR或成为新一代计算平台,交互方式不断丰富。相较于PC和手机,VR/AR设备在交互模式上有以下变化:

  • 屏幕互动转向空间互动,而VR/AR设备通过使用计算技术构建三维场景,可为用户提供基于立体空间的3D交互。
  • 从CLI、GUI交互转向NUI交互,VR/AR设备使用自然用户界面(NUI),通过手势、眼动等一系列更加自然的人机交互。

交互方式的升级,需要更多样信息的支撑。大量信息需求为运动类、生物类、环境类各型传感器提供增量机会,主要有四点:

  • 追踪模式升级,摄像头种类、数量持续提升;
  • 3D重建、全身动作捕捉带来更多传感器应用需求;
  • 视觉、听觉、触觉、温觉多重沉浸为传感器打开想象空间;
  • “元宇宙+健康”为生物型传感器带来机会。

方向4:元宇宙时代光模块和边缘计算有望迎来快速增长

1. 5G融合云边端构筑构建计算网络基础设施,助力VR/AR行业普及

通信是元宇宙发展的重要基础设施。针对元宇宙“低时延、沉浸感”的特征,5G的高速率低时延支持元宇宙的大量应用创新。

5G融合云边端构筑构建计算网络基础设施,高速率在网络上保障了VR/AR数据传输的稳定性,低时延减少了VR/AR眩晕等难题。

未来6G时代网络与云计算深度融合发展,将实现云边端的高效协同,为用户带来极致体验。

2. 光模块及边缘计算在元宇宙推动下快速增长

华泰证券指出,光模块作为云-边-端高速网络传输的基础,为了满足元宇宙下网络带宽的持续增长及实现网络架构的平稳过渡,未来将由400G向800G硅光模块迭代。

同时,随着计算和存储等资源下沉至边缘节点,未来的网络架构将更趋于分布式边缘计算,各科技巨头纷纷布局,边缘计算市场快速增长。

本文主要摘录自华泰证券研报《当元宇宙遇上半导体:基础设施投资》

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