技术|谁是元宇宙的“基础设施”? Fast-LCD|宇宙|游戏|存储|系统

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。

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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；
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。