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苹果Vision Pro拆解:芯片大多国产货

文章来源:电子工程专辑

发布时间:2024-02-20

阅读:772次

“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?从一些试用报告我们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。我们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,我们能看到各类摄像头、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,我们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。即使我们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。而我们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,我们来看主板的正面,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,我们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。