AI眼镜热潮引发“芯”变革
AI眼镜市场的快速扩张,对各类芯片的需求呈现出爆发式增长,也为芯片市场注入了新的强心剂。
5小时前
来源:中国电子报、电子信息产业网 许子皓  

从Meta到小米,AI眼镜正形成 “百镜大战”之势。众人拾柴火焰高,作为可穿戴领域的新宠,AI眼睛的功能也在不断迭代和丰富,而在这背后,少不了各类芯片的加持,无论是技术层面的革新突破,还是需求数量的爆发式增长,都是强劲的“芯”动力在发挥作用。当然,AI眼镜市场的快速扩张,对各类芯片的需求呈现出爆发式增长,也为芯片市场注入了新的强心剂。

核心算力引擎-主控芯片SoC

AI眼镜的运行依赖多种关键芯片协同工作,各类芯片的性能也是AI眼镜实现各种强大功能的基石,直接影响着AI眼镜的运算速度、图像识别能力、音频处理效果以及功耗管理等关键性能。其中,SoC芯片作为核心的主控芯片,如同AI眼镜的“大脑”,集成了中央处理器(CPU)、图形处理器(GPU)、神经网络处理器(NPU)以及图像信号处理器(ISP)等多个模块,负责整体运算、图形处理、AI任务执行以及图像数据处理等重要功能。

当前,主流的SoC方案主要有三种。

第一种是系统级SoC方案,该方案是将多个关键的电子组件集成到一个芯片上,实现高度集成化,具备较强的计算能力和丰富的功能支持,能应对复杂的AI运算和多任务处理。以高通的AR1 Gen1芯片为例,其采用6nm制程,具备高集成度和低功耗特性,搭载的多核处理器可支持复杂计算任务和实时图像处理,集成的第三代Hexagon NPU,为视觉搜索、实时翻译、定向音频采集等功能提供了支持,目前被应用于Meta Ray-Ban智能眼镜、雷鸟X3 PRO、小米AI眼镜等企业旗舰产品中。然而,系统级SoC也存在一些劣势,其功耗相对较高,在散热方面也面临挑战,同时芯片成本较高,平均约55美元,占整机硬件成本的31.6%,限制了其在中低端AI眼镜产品中的应用。

第二种是MCU级SoC+ISP方案,该方案以MCU作为主控单元,集成了基础通信与传感模块,提供基础运算能力,但由于无法集成ISP,需要外接ISP芯片用于影像功能。例如,恒玄2800采用6nm制程,集成多核CPU/GPU、NPU等,为满足拍摄需求,需外挂ISP芯片。这种方案在一定程度上平衡了成本与性能,成本仅10~15美元,功耗低至100mW,但难以支持复杂的AI模型。因此,通常应用于一些功能相对简单、对成本和功耗要求较高的入门级AI眼镜产品中,提供基本的图像拍摄和简单的智能交互体验。

第三种是SoC+MCU双核架构,该方案让SoC和MCU分工协作,SoC负责处理高计算需求的任务,如运行分时操作系统、执行人工智能算法以及处理摄影功能相关的高负载任务,利用其优秀的算力和丰富的功能模块,保障AI眼镜在复杂任务下的高效运行;MCU则专注于音频等低功耗场景,通过分时调度实现对功耗的精细管理,从而优化续航表现。通过这种分工方式,该方案能够在保证AI眼镜性能的同时,实现高效的电源管理,有效延长设备的续航时间,非常适合需要长时间佩戴使用的AI眼镜产品。不过,SoC+MCU方案由于采用了两颗芯片,成本也相对较高。例如,星宸科技SSC833在AI视觉处理中采用了这一架构,成本约20~30美元。

随着AI技术在眼镜设备中的深入应用,对主控芯片算力的要求呈指数级增长。赛迪顾问集成电路中心副总经理杨俊刚表示,从简单的语音识别、图像分析,到更为复杂的实时翻译、智能场景感知,都需要芯片具备强大的计算能力,以实现快速、准确的处理。然而,算力的提升往往伴随能耗的急剧增加,这与AI眼镜对续航能力的要求形成了矛盾。

解决这一矛盾,当前主流的方法是采用更先进的制程,如从传统的12nm工艺演进到更先进的6nm、4nm工艺,能够在更小的芯片面积内集成更多的晶体管,增强集成度,减少芯片面积的同时,提高芯片的运算效率,同时降低单位运算的能耗。另一方面,引入动态电压频率调节(DVFS)技术,根据芯片的工作负载实时调整电压和频率。当芯片执行简单任务时,降低电压和频率以减少能耗;而在处理复杂任务时,提高电压和频率以满足算力需求。此外,一些芯片还采用了异构核分工技术,如恒玄BES2800芯片,通过大核处理突发任务、小核维持待机,实现了平均功耗低于300mW,在保证芯片性能的同时,优化了能耗管理。

此外,3D堆叠封装技术有望成为提升芯片性能与集成度的关键路径。通过TSV(硅通孔)技术,3D堆叠封装能够实现存储、计算单元的三维集成,将原本在二维平面上布局的芯片组件在垂直方向上进行堆叠,从而大幅提升芯片的能效比,为AI眼镜实现更复杂的功能和更长的续航提供有力支持。

视觉之眼-CMOS图像传感器

在AI眼镜的“视界”里,CMOS图像传感器是实现高清拍摄、精准图像识别等功能的核心组件,其性能直接决定了AI眼镜的成像质量、视觉交互体验以及各项功能的实现效果。

当前,索尼IMX681在AI眼镜市场中占据着统治地位,Ray-Ban Meta、雷鸟V3、Rokid Glasse、小米AI眼镜等产品均采用该芯片。索尼IMX681之所以能够称霸市场,源于以下优势。

首先,其尺寸小巧,像素排列为3024x4032,像素数达到1200万,像素间距为1微米,CMOS宽边长度略大于4.032mm,长边长度略大于3.024mm,仅约为手机摄像头传感器的25%,这使得它能轻松适配AI眼镜的紧凑设计。在功耗方面,IMX681采用背照式堆栈工艺,优化了能耗管理,相比手机的CMOS传感器更节能,低功耗特性有效降低了AI眼镜整体的发热问题,避免影响佩戴体验。在拍摄质量上,它拥有不错的HDR支持以及全局快门技术,AI眼镜用于AR体验、物体识别时,经常需要拍摄运动物体,全局快门能避免传统滚动快门带来的运动畸变问题,用于实时场景识别(OCR、手势检测、人脸识别等),也能提供更清晰的图像,有助于AI算法的处理。

此外,索尼在智能手机影像领域长期耕耘所构建的成熟开发生态,也是IMX681的一大优势。众多AI眼镜厂商采用高通AR1平台作为计算平台,而索尼IMX681与高通AR1平台深度适配,厂商无需投入大量人力进行影像优化,就能获得成熟稳定的影像体验,大大缩短了产品的研发周期,降低了开发成本。

然而,随着AI眼镜市场从小众探索走向大众消费,用户对影像质量、AI计算能力、续航的需求不断升级,“统治”市场的索尼IMX681也面临着挑战。近年来,以豪威和思特威为代表的中国CMOS厂商在AI眼镜领域取得了显著进展,以优秀的性价比和丰富的定制能力,开始打破索尼IMX681的垄断局面,有望为AI眼镜市场带来新的活力与变革。

豪威作为韦尔股份旗下的CMOS厂商,是国内手机CMOS领域的佼佼者,已被小米、华为等旗舰手机采用,其产品在像素尺寸、动态范围、对焦速度等关键指标上表现出色。豪威已经成功进军亚马逊的AI+AR眼镜项目,这标志着其在与索尼的竞争中取得了重要突破。

思特威同样在手机市场占有一席之地,2023年全球手机摄像头CMOS出货量排名中紧随索尼、三星和豪威之后。2025年5月8日,思特威全新推出1200万像素AI眼镜应用CMOS图像传感器——SC1200IOT。在尺寸设计上,SC1200IOT采用1/3.57”靶面设计,像素尺寸为1μm,封装尺寸小至5.1毫米x3.7毫米,能很好地适配主流AI眼镜边框视觉模块的微型摄像头。功耗方面,得益于内部电路模块的精准化控制设计,SC1200IOT实现了功耗的显著优化,这不仅能有效减少使用中的设备发热,还能提升AI眼镜的续航能力。成像效果上,与行业同规格产品相比,SC1200IOT的感光度提升约29%。目前,SC1200IOT已接受送样,并于2025年Q2实现量产,有望在AI眼镜市场中占据一席之地。

数据流转中心-存储芯片

存储芯片在AI眼镜中同样关键,肩负着存储和检索数据的重任,在AI眼镜的硬件成本中占据着相当高的比例。以Meta的Ray-Ban智能眼镜为例,佰维存储提供的存储芯片(ROM+RAM)在其BOM成本中占比约7%,仅次于主控SoC芯片,单机价值约11美元。

ePOP、eMCP是当前市场主流的AI眼镜存储集成方案。ePOP(Embedded Package on Package)即嵌入式堆叠封装技术,通过将NAND Flash(非易失性闪存存储器)和LPDDR(低功耗双倍数据速率内存)垂直堆叠在SoC上方,实现了高度的集成化。这种技术最大的优势在于能够节省约60%的PCB空间,让AI眼镜的内部布局更加紧凑,有助于设备实现轻薄化设计。同时,由于减少了芯片数量和连接线路,降低了功耗,从而提升了设备的续航能力。该技术方案凭借小尺寸、低功耗、高性能等特点,已被Meta、Google、Facebook 等企业应用于AI智能眼镜、智能手表等产品,并通过了高通等平台认证,有效优化了设备响应速度与多线程处理能力。

eMCP(Embedded Multi-Chip Package)即嵌入式多芯片封装技术,则是采用多芯片封装技术,将eMMC(嵌入式多媒体卡)与LPDDR集成在一个封装中。它内建NAND Flash控制芯片,能够减少主芯片的运算负担,简化大容量闪存的管理,同时也能节省主板空间。在一些对存储容量和性能有一定要求,但又需要控制成本的AI眼镜中,eMCP技术得到了广泛应用。它能够在保证一定性能的前提下,为设备提供较为经济的存储解决方案,满足了市场对于中低端AI眼镜的需求。

随着AI眼镜功能的日益强大和丰富,AI眼镜需要处理和存储更多的数据,如高清视频、高分辨率图像以及不断升级的AI模型等。存储芯片的容量将不断增大,从目前常见的32GB向更高容量发展,以确保设备能够流畅运行各种复杂的应用程序。

除了以上芯片种类之外,AI眼镜中还包括像音频处理芯片、电源管理芯片、通信芯片、蓝牙芯片等等,AI眼镜市场的快速增长,直接拉动了对各类芯片的需求,为芯片厂商提供了更广阔的市场空间,但也对芯片性能、功耗、尺寸等方面的严苛要求,促使芯片厂商不断探索新技术、新工艺,这些技术创新不仅适用于AI眼镜芯片,还有望应用于其他领域的芯片产品,拓展芯片产业的应用边界。

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