游戏|【第93期】谁是元宇宙的“基础设施”? 芯片|大数据|编程语言|传感器

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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》
一个成熟的虚拟世界，基础设施集中在四个方向，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）。这其中，引擎和芯片、VRAR终端发展将率先铺开，并带来半导体需求的继续扩张。

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。
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。

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

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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%。

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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眼睛采用双硅基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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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；
【游戏|【第93期】谁是元宇宙的“基础设施”?】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。

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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。

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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。

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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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