游戏|【第93期】谁是元宇宙的“基础设施”?

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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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物联网:架构、技术及应用(原书第2版)
作者:[希]弗洛肖斯·齐阿齐斯 等
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推荐语:爱立信研究院首席研究员、伦敦帝国理工学院研究员等多位专家联袂撰写,共同开创智能新时代。
本书由长期从事物联网领域研发的技术和商业专家撰写,多视角呈现了物联网的全貌。第2版涵盖技术领域的新进展、各标准和联盟的新发展以及应用领域的新案例,并新增一章专门讨论安全问题。全书首先分析物联网的全球背景,包括技术和商业驱动因素;然后介绍物联网解决方案的技术细节,包括安全性、隐私和信任,以及新的架构和参考模型;最后介绍物联网解决方案的实现案例,涉及资产管理、工业自动化、智能电网、智慧城市、参与式感知、无人驾驶等方面。
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5G核心网:赋能数字化时代
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推荐语:4G改变生活,5G改变社会。本书是对3GPP 5G核心网技术和标准的全面解读。
世界各国均在加快发展5G,5G网络部署逐步扩大,技术产业加速创新。本书全面描述了5G核心网的架构,并对云技术和3GPP Release 15/16的关键概念进行了解读。本书的作者是深度参与5G规范制定的专家,曾出版过关于3G和4G核心网的专著,广受好评。
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5G NR标准:下一代无线通信技术
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推荐语:本书是一本开创性著作,对5G NR的3GPP标准做了全面解读和梳理,它提供了对5G NR标准的准确、易读的描述,以及对NR物理层结构、高层协议、射频和频谱的详细解读。不仅如此,它还提供了对5G NR标准的洞察:不仅描述技术本身,而且还揭示技术决策背后的原因,即常常萦绕在读者心头的问题——标准为什么做出这样的规定?
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5G NR物理层技术详解
原理、模型和组件
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推荐语:本书是一本具有很强技术理论性和实际操作参考性的书籍。针对5G面临的各个技术挑战逐一详解,尤其是5G技术核心之一的物理层,从物理层架构、传输和信道建模、硬件建模和实现、多载波波形及多天线技术等各个领域进行关键技术分析,并提供技术实现和测量。书中既有很扎实的理论基础,也有目前业内最先进的实现方式。
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边缘计算:原理、技术与实践
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推荐语:一本书读懂边缘计算原理与技术、系统实现方式。本书配备完整的PPT、习题和实验(包括教程与实验源码),可作为计算机科学、物联网工程、互联网+、电子信息、通信工程、人工智能、智慧城市等专业高年级本科生或研究生的教材,也可供科研人员和从业者参考。
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物联网系统架构设计与边缘计算
(原书第2版)
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推荐语:本书作者曾在惠普、微软等多家知名公司担任首席架构师,中文版得到中国移动设计院副院长撰文推荐。各个行业都在采用物联网技术降低运营费用、延长产品寿命和提升人们的生活质量。如果你想了解构建一个成功的物联网系统所需的技术谱系,无论是针对单个设备还是数百万个物联网设备,都需要一份架构指南。
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5G 网络规划设计与优化
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推荐语:随着移动通信技术的持续演进,我们已经进入5G时代。5G网络本质上是复杂的,与传统网络设计相比,其规划需要更广泛的科学范围。
本书的内容集中在5G网络规划和运营中的设计与优化任务,这些任务可以转换为易于处理的优化问题。许多问题可能看起来非常复杂,但使用了适当的问题表述和新颖的优化方法后会变得易于处理,并为网络规划问题提供新的见解。
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5G时代边缘计算
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推荐语:本书通过浅显易懂的方式科普了边缘计算的场景和价值,并且深入分析了当前产业界与边缘计算相关的开源项目,尤其对Linux基金会下LF Edge开源社区项目进行了详细剖析,同时公布了电信领域的首个边缘计算开源项目EdgeGallery,对其目标架构、关键能力和应用集成案例都进行了深入介绍。
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蜂窝物联网
从大规模商业部署到5G关键应用
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推荐语:本书以逻辑清晰、通俗易懂的方式详细解析多种蜂窝物联网技术的协议规范、性能评估以及不同版本的差异和演进,全面阐释了物联网技术的系统性实现,并对未来的新技术进行了展望。
对于从事蜂窝物联网网络、终端和应用的研发、调试、优化等工作的相关人员,本书是一本不可多得的工具书,通过本书读者能够快速、准确、深入地理解蜂窝物联网技术的细节、优势和特点。
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推荐语:华为无线CTO童文博士、高级副总裁朱佩英博士领衔撰写,系统性呈现6G愿景、应用场景、关键性能指标,以及空口技术和网络架构创新的著作。
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