报告出品方:广发证券
以下为报告原文节选
------
导读:Vision Pro 发售待亟,再议 MR 设备投资机会
产品端,Vision Pro发售待亟,苹果持续引领行业变革;零部件端,新产品融合新技术,光学、显示部件持续创新;设备端,企业与行业造风者共舞,持续拥抱新技术:光学镜片领域包括镀/贴膜、检测设备,代表企业为深科达、杰普特等;显示领域为检测、模组设备,代表企业为华兴源创、精测电子、联得装备、易天股份等;整机装配领域为检测、组装设备,代表企业为荣旗科技、科瑞技术、智立方、博众精工、快克智能等。
一、风起于青“苹”之末,XR 行业扬帆再出发
(一)历程:跨越世纪发展,XR 行业进入新阶段
XR打通虚拟世界和现实世界的边界。VR(virtual reality)虚拟现实所提供的数字对象在现实世界之外,是指用计算机生成的3D内容,为用户提供关于视觉、听觉等感官来模拟现实,有极强的“沉浸感”与“临场感”;AR(augmented reality)增强现实在现实世界中叠加数字对象,将虚拟的信息应用到真实世界,其功能类似于放在眼镜上的智能手机;MR(mixed reality)混合显示可以实现数字对象和现实世界的交互,现实、虚拟对象相互影响,是一种同时支持AR和VR的设备。AR、VR、MR等产品可以统称为为XR(extended reality)拓展现实,即将现实与虚拟结合起来进行人机互动的可穿戴设备。
XR的基础结构包括处理器、显示器、镜片、陀螺仪。其中处理器是计算的核心,用来生成图像;显示器分别向左右眼睛显示图像,影响数字对象的清晰度和混合的真实性,包括LCD、OLED、硅基显示等不同方案;镜片通过光学折射原理,改变光的方向,让贴近人眼的屏幕聚焦(过于靠近人眼的物体未经过透镜将难以聚焦而模糊不清),同时放大屏幕图像尺寸,让用户获得更大视角的画面,包括菲涅尔、Pancake等不同方案;陀螺仪主要检测物体在空间中的姿态/朝向。
依照XR的具体实现方式,产品分为手机盒子、头戴显示器、一体机。其中手机盒子利用用户的手机,担任了处理器+显示器+陀螺仪的角色,而VR眼镜本身只提供了一个凸透镜,以Google的Cardboar、小米眼镜为代表;头戴显示器为了达到极优秀的显示效果,需要连接PC,使用PC的CPU和显卡来进行运算,以HTC vive、Oculus为代表;一体机自带显示器、陀螺仪、计算模块,使用移动芯片来进行图像和定位计算,以Pico、Apple Vision Pro为代表,一体机亦为现在的主流发展方向。
XR商业化逐渐普及,多企业入局,新技术加持。从全景绘画到身临其境的感受,虚拟现实自第一台“类VR”设备发展至今已有70余年,大致分为四个阶段:
(1)诞生初期,主要应用于航空军工等领域。根据HQ software,1952年Morton Heilig发明第一台类VR设备(Sensorama),具有立体彩色显示器、气味发射器、音响系统和风扇的沉浸式多模态技术,之后VR产品逐渐向小型化、真实性发展,并在航空航天(如飞行模拟训练)等领域有所应用。
(2)走向商业化,在游戏、直播等领域崭露头角。根据HQ software、atomic digital design,1989年任天堂开始探索VR技术的潜力,并于1995年推出Virtual Boy头戴式显示游戏机;1990年波音公司研究员提出增强现实(Augmented Reality),并先后应用于美国空间帮助系统、修理系统、电视转播等,2000年第一款AR游戏诞生。
(3)多企业入局,产品百花齐放。根据虚拟(增强)现实白皮书,在2011-2021年的十年间,微软、谷歌、英特尔、字节跳动纷纷通过自研或收并购入局赛道,包括Facebook30亿美元收购Oculur、字节跳动收购PICO等;同时,多种类型产品百花齐放,包括微软HoloLens、谷歌daydream、Meta Quest等系列产品持续上市。
(4)MR新阶段,融入新技术,打造新产品。根据Wellsenn XR,技术端,2021年至今,光学镜片逐渐由菲涅尔过渡到Pancake,显示方式由LCD、OLED过渡到FastLCD、硅基OLED,新技术的融入加速,产品变得更加轻薄便携,虚实融合更加真实;产品端,场景定位日趋明晰,如23年既发布了面向娱乐领域的经济型产品Meta Quest3,又发布了横跨B/C端的高端MR产品Apple Vision Pro,不同的产品定位旨在不同场景下探索XR新的可能性,找到性能与价格的结合点,进而推动产品进一步商业化。
(二)技术 :行业发展进入“深度沉浸”期,持续关注新技术
现阶段技术发展已进入深度沉浸阶段,但产品“性价比”仍有待提升 。根据《虚拟(增强) 现实白皮书》,虚拟现实沉浸体验可以分为无沉浸、初级沉浸、部分沉浸、深度沉浸、完全沉浸阶段,目前行业已进入深度沉浸阶段,但产品性价比仍有待提升。以Apple Vision Pro为例,根据苹果官网和产品发布视频,产品显示端性能达到2300万像素(单眼4K+),内容端支持录入使用者的3D面孔数据生产虚拟化身,传输端共享OS生态支持内容无线交互,渲染端搭载传感器处理芯片R1和计算芯片M1提升信息处理速度,感知端则支持手眼语音交互,综上所示,产品性能参数达到甚至超过深度沉浸标准,但是产品售价达3499美元,性价比仍有待提升。
结合Gartner曲线判断,高期望度集中于新技术以及量产成熟方案。根据《虚拟(增强) 现实白皮书》,截至2020年底,VR产品技术端的主要关注点:一方面集中于新兴技术(横轴-过高期望峰值期),其中又以发展速度较快(发展至主流采用所需年限较短)的深度学习渲染、Micro LED、虚拟移动等为代表;另一方面集中于成熟技术(横轴-实质生产高原期),如OLEDoS、Fast-LED、渲染1.0、Outside-in等。
(三)市场:新产品发布速度加快,市场空间稳中有进
需求收紧导致23年VR销量下滑,新品发布提升24年的市场预期。根据Wellsenn XR数据,23Q3全球VR销量为123万台,同比-12%,主要系Quest 2销量持续下降;预计未来Quest 3、Apple Vision Pro等新品发售有望带动销量持续回暖。预计23年全球VR销量为710万台,同比-28%,预计27年销量增长至4200万台,23-27年五年CAGR为34%。
AR销量持续增长,未来增速呈现边际加快。根据Wellsenn XR数据,23Q3全球AR头显销量为11万台,同比+13%,Q3销量的增长主要来自于中国品牌贡献,三季度影目Go、Xred Ar 2等新品上市发售,以及雷鸟、Rokid、Viture等消费级观影AR眼镜是主要增量来源。预计23年全球AR销量达50万台,同比+19%,预计27年销量增长至1000万台,23-27年五年CAGR为89%,增速呈现边际加快。
Meta凭借Quest产品稳居XR全球头位交椅,苹果等企业后发拓展版图。根据Sigmaintell数据,从XR厂商竞争格局来看,Meta、Pico、DPVR、HTC、Nreal全球出货排名前五,2022年其总体出货量的市占率约为90%;其中Meta凭借Quest产品拿到77%的份额,继续稳居头把交椅。
新品发布速度加快,产品定位不同。根据Sigmaintell数据,23年索尼PS VR2、苹果MR、Meta Quest 3一系列头部品牌新品相继发布,产品预计于24年批量推出市场,有望带动行业复苏。从产品价格看, Meta、Pico、DPVR等厂商的主流产品定位为经济型,主要面向娱乐等领域,售价在500美元/台左右;微软、苹果产品定价超过3000美元,产品以高性能著称,兼容B/C端。
(四)代表产品 :苹果担当行业“造风者”,XR 行业扬帆再出发
厚积而薄发,八年沉淀MR产品即将发售。根据《中国电子报》、Daily Mail数据,苹果16年起陆续收购包括动作捕捉、眼球跟踪、视觉等多家公司,新增相关技术专利5000余项;17年推出AR开发平台ARkit,带来14000多款AR应用、为自己培养了大量AR开发者;20年后开始向下游应用场景扩展;23年6月推出Apple Vision Pro产品,新产品预计于24年2月2日在美国上市销售(1月19日开始预购)。
定位高端产品线,MR性能行业领先。根据苹果产品发布视频,苹果官网资料,Apple Vision Pro采用Micro-OLED屏幕,具有2300万像素;采用pancake光学设计,实现减薄减重;扬声器采用空间音频以适应环境增加真实性;同时,产品支持手、眼、语音交互,具有丰富内容生态,兼容B/C端。与相同价格梯度的产品对比看(如微软HoloLens 2),苹果MR在分辨率、芯片配置、互动追踪、内容生态等维度均大幅领先。苹果产品打开MR系列的想象空间,未来MR很有可能成为继PC、智能手机后的新一代消费电子终端。
市场对于苹果MR未来销量展望较为乐观,并于今日上调24年出货预期。短期看,根据Canalys、Wedbush、TrendForce,CounterPoint数据,23年6月产品发布之初,TrendForce、CounterPoint等机构普遍表现出对产品价格、电池寿命、生产能力的质疑,并预测24年产品销量约为30万台;24年1月,随着对产品理解的深入,机构鉴于产品突破性的技术创新以及苹果强大的核心用户群,将24年MR的销量上调至50万台左右,并预计该产品的发布有望带动XR行业加速成长。远期看,根据Canalys数据,苹果MR有望将在推出后的五年内实现超过2000万用户群,对应28年的销量超1000万台,随着产品技术迭代和降本,产品的受众预计由初期的苹果的忠实粉丝和美国的高净值用户溢出至苹果电脑、手机等产品的一般消费者。
拆分BOM成本看,屏幕、传感器成本的提升为苹果MR主要特点之一。根据Wellsenn XR数据,Apple Vision Pro的各器件采购价合计约为1509美元,约占产品售价的43%。
拆分来看,成本Top6依次为显示屏、计算和存储、结构件、ODM/OEM、光学、交互传感器,价值量占比分别为48%、16%、9%、9%、8%、6%。经济型产品Meta Quest 3各器件采购价合计约为428美元,约占产品售价的86%,价值量Top6的零部件依次为芯片、屏幕、光学、摄像头、OEM、结构件,占比分别为36%、19%、12%、9%、7%、6%。相比较而言,苹果MR的屏幕、传感器成本大幅提升,苹果MR的MicroOLED(730美元)屏幕是Meta Quest 3的Fast-LCD(80美元)屏幕价值量的9倍,苹果MR交互传感器成本(85美元)是Meta Quest 3传感器成本(3美元)的28倍;除此之外,苹果MR相较于Quest 3的OEM、光学、芯片成本均有扩张。
二、与行业“造风者”共舞,设备企业蓄势待发
(一)光学:Pancake 推动产品轻薄化,关注镀膜、检测设备
光学镜片的主要作用为近眼聚焦+扩大视场。VR光学成像是利用光学透镜的折射原理,改变光的方向,让贴近人眼的屏幕聚焦同时放大屏幕图像尺寸,让用户获得更大视角的画面。视力正常人眼的焦距为25厘米左右,当一个物体靠近人眼小于25厘米时,晶状体的屈光不够,无法把像成在视网膜上,形成清晰图像。在人眼和物体间插入透镜,利用透镜折射原理,改变了光线入射角度,使得物体成像落在视网膜上,形成清晰的图像。
光学镜片逐渐向着轻薄化、清晰化的方向发展,技术复杂度增加成本提升。根据Wellsenn XR资料,XR光学镜片发展历程可分为非球面透镜、菲涅尔透镜、Pancake、前沿光学多个阶段:
(1)非球面透镜:基于球面透镜优化而来,目前已逐渐淡出市场。非球面透镜从中心到边缘之曲率连续发生变化,相比于球面透镜拥有较短的焦距、更高的放大倍数、更广的视野。该类方案量产价格为5-8元/片,技术难度较低,普遍应用于早期的VR产品(如VR盒子),目前已逐渐淡出市场。
(2)菲涅尔透镜:高性价比方案,目前为主流产品选择。球面透镜中心部分镜片较厚,光线衰减较为严重,菲涅尔透镜减少了球面透镜曲面下额外部分,只保留发生折射的曲面部分,减少透镜的重量及体积,同时保证成像的亮度一致性。该类镜片的量产价格为15-20元/片,性价比较高,目前为Meta Quest 2、Pico neo 3等头戴一体机的主流选择。
(3)Pancake方案:进一步推动产品轻薄化,处在大规模应用前夕。为进一步推动产品的轻薄化,Pancake方案通过运用半透半反镜、偏光片、偏振膜,将光路折叠,光线在镜片间经过多次反射进入人眼,以压缩屏幕与透镜之间的距离(如根据Meta官网,Quest 3采用Pancake方案相较于Quest 2实现减薄40%),同时该方案成像质量好,且支持屈光度调节。Pancake量产价格为120-180元/片,目前主要用于Quest3、Vision Pro等中高端产品,预计该方案未来可能成为多数消费级VR产品升级的主流光学方案。
(4)前沿光学方案:面向小众市场或科学研究。前沿光学方案主要包括多叠折返式自由曲面、异构微透镜阵列、液晶偏振全息、超表面/超透镜等,目前方案成熟度较低,暂未实现规模量产。
光学镜片升级+销量增加有望驱动VR光学市场量价齐升。根据wellsenn XR数据,VR光学镜片的市场规模取决于VR的出货量规模以及光学模组的价格。销量方面,全球VR出货量有望从21年的1024万台增长至30年的4亿台规模;单价方向,光学镜片的主流技术路径逐渐由非球面透镜(5-10元/片)到菲涅尔透镜(15-20元/片)再到Pancake(120-180元/片)演进,产品均价逐步提升。因此,全球VR光学镜片的市场空间预计由22年的9亿元增长至30年的500亿元,期间CAGR为65%。
Pancake模组生产工艺主要包括八个环节,其中贴膜最为关键。光学镜片的生产主要包括光学设计、透镜加工、透镜镀/贴膜、组装、电亮测试、调整、检验、封装等,其中反射偏振膜的质量、以及贴膜的工艺是成像质量的关键因素,因此贴膜工艺最为关键。根据光学设计方案,贴膜的方式主要包括曲面贴膜和平面贴膜两种,曲面贴膜技术难度高。
设备需求主要集中在镀膜、组装、检测等,深科达、杰普特有相关产品布局。Pancake光学模组设备主要包括镀膜设备、组装设备、检测设备等。根据深科达23年11月投资者关系活动记录表,深科达在VR领域的设备主要包括包括3D VR热成型贴合设备、3D AA胶合设备、IJP(喷涂)设备等,覆盖Pancake光学模组生产端,主要客户为国际一线知名客户。根据杰普特财报、23年定增可行性分析报告,杰普特的MR眼镜模组测试机可应用于MR透镜成像畸变检测,22年向头部客户交付光学校准测试设备,23年协助其开发二代MR产品;同时,杰普特23年12月发布公告,拟定增募集12.7亿元,投资精密智能光学成套设备生产建设项目等项目,其中指出要进一步扩大MR/AR检测设备产能。
(二)显示:硅基 LCD/OLED 驱动屏幕升级,关注检测、模组设备
VR屏幕高端化升级,分辨率大幅提升。根据Wellsenn XR,VR使用的屏幕发展至今经历了OLED、Fast-LCD、硅基OLED三个阶段:(1)AMOLED阶段:15-20年,VR屏幕基本上以智能手机屏幕为基础的玻璃基或软基OLED为主,整体分辨率较低,双目分辨率一般小于3K,代表产品有Quest 1等;(2)Fast-LCD阶段:20-25年,VR屏幕逐步采用分辨率更高、响应速度更快的FastLCD屏幕,该类产品主要覆盖以游戏为主的经济型市场,如Quest 2、Quest 3等;(3)硅基OLED阶段:23年苹果发布的首代MR头显Vision Pro采用Micro-OLED屏幕,PPI大于4000,单目分辨率接近4K水平,目前,索尼、京东方、视涯等国内外厂商逐步推出适合VR规格的硅基OLED屏幕,预计2024年以后将会有更多VR采用硅基OLED屏幕,并将双目的分辨率提高至8K的水平。
屏幕是XR价值量较大的核心零部件之一,高端化带动成本提升。根据Wellsenn XR、IT之家数据,目前VR采用Fast-LCD屏幕的成本的占比基本在15%-20%水平,例如Quset 3屏幕成本约为80美元/台,约占硬件总成本的19%,产品终端售价约500美元;而采用硅基OLED屏幕的VR或AR成本占在40%上下,例如苹果Vision Pro屏幕成本达730美元/台,约占硬件成本的48%,产品终端售价约3499美元。