Metaverse是一个混乱的世界

  　　Metaverse是一个混乱的世界，充斥着AR、VR、XR、MR等不同的术语。

　　事实上，Metaverse与其说是一个地方，不如说是一系列思想。许多这些替代现实还没有变成实际和商业的现实，但这是初创公司试图抓住机遇的最佳时机。一群有趣的年轻公司正在提出可能使这些替代性沉浸式现实开花结果的创新。

　　撇开创建和支持Metaverse可能需要的高性能计算不谈，这些初创公司大致分为两大阵营：从事HMI工作的公司和提供通信以处理生成的大量数据的公司。HMI初创公司涉及音频、视频和触觉反馈等领域。

　　显示技术

　　HMI最活跃的领域是microLED显示屏，这是一种主要基于GaN LED的新型屏幕类型。像Micledi Microdisplays BV（比利时鲁汶）、Poro Technologies Ltd.（英国剑桥）和NS Nanotech Inc.（密歇根州安娜堡）这样的公司，在蓝宝石或硅晶片表面外延层制造的器件的宽带隙物理方面处于领先水平。

　　microLED是最新发展的显示技术之一，理论上比LCD和OLED等现有技术提供更好的对比度、响应时间和能效。这些老技术已经在量产，为电视显示器等既定应用提供了价格优势，但可能无法满足AR和VR设备的需求。MicroLED还可以制作成柔性、透明和节能的设备。

　　其他新来者正在投资制造显示屏的能力（通常是与GaN LED设备制造商合作）。其中有两家上海公司，NextVPU Ltd.（肇观电子）和Jade Bird Displays（JBD），以及VueReal Inc.（安大略省滑铁卢）和PlayNitride Inc.（台湾新竹）。

　　Micledi是一家microLED显示模块fabless开发商，于2019年从IMEC研究所分离出来。其技术基于III/V材料加工、3D集成和300mm硅基加工，结合专有的专用集成电路，提供独立、紧凑、单片的AR显示器。与GlobalFoundries达成的制造协议旨在实现Micledi产品所需的分辨率、功率、尺寸和规模经济，实现使消费者负担得起的产品。

　　Poro Technologies是2018年从剑桥大学分离出来的公司，拥有制造多孔GaN的能力，这使得在多种基片上的单一GaN薄层中形成可调谐和卓越的LED成为可能。该公司提供发光红色，黄色，绿色和蓝色二极管并排在一个衬底，没有堆叠。其他GaN-on-silicon的microLED公司必须叠层来获得多种颜色。Porotech与晶圆工程供应商IQE plc签订了上游供应协议，与JBD签订了下游供应协议。

　　NS Nanotech成立于2017年，致力于制造GaN半导体和nano-LED技术，为远紫外线消毒应用提供不可见紫外光谱，并为下一代LED显示技术提供可见RGB光谱。完善这样的显示技术并不容易。技术上的障碍，以及新冠疫情提供的机会，是NS Nanotech目前专注于远紫外线消毒应用的原因。

　　microLED显示器明亮的发光特性使其成为智能眼镜和VR头盔的明显选择。在透明AR智能眼镜中，microLED的亮度、对比度和响应性都优于OLED。

　　然而，根据市场分析公司TrendForce的数据，在智能眼镜中采用microLED还有一系列困难。

　　TrendForce表示，问题在于光波导技术、光引擎、电池存储和图像传输方面。虽然microLED的高亮度和高分辨率适合户外使用，但红色器件的量子效率仍然存在问题。因此，不叠加透明层是很重要的。

　　其次，microLED层需要很小才经济，导致FoV很小，通常被认为在功能上不令人满意。TrendForce表示，如果采用光波导设计方法，可以增加FoV，但光学效率会下降到不到1%。必须使用更明亮的光引擎来提供足够的亮度，以满足户外使用所需的规格。

　　再加上电池寿命或容量的成本。如果设计师选择更大的电池，这种方法会对重量、尺寸和产品设计产生影响。此外，如何将眼球追踪传感器和逻辑集成到一起来传输和处理图像数据也是一项挑战。

　　玻璃上透明microLED片的一个替代方案是在玻璃边缘产生光学信号，然后引导穿过玻璃表面，然后直接进入用户的眼睛。

　　两家致力于光波导方法的初创公司是Dispelix Oy和Swave Photonics NV。Dispelix（芬兰埃斯波）成立于2015年，开发了特殊的光栅和光波导，可以将位于智能眼镜框内的显示引擎中的图像直接传输到佩戴者的视网膜。Dispelix研究人员成功地消除了与这种方法相关的一些典型问题，即彩虹效应和透射衍射造成的衍射模式。

　　2022年6月，Dispelix宣布与JBD建立长期合作关系，为不同价位的AR眼镜和头戴设备开发一系列新的参考设计。Dispelix表示，JBD和Dispelix将汇集microLED显示器、光引擎和衍射波导组合器方面的专业知识，并将开发至少一种双目波导和多色microLED投影仪相结合的设备模型。

　　Dispelix还与奥地利激光投影仪开发商TriLite Technologies GmbH合作，该公司成立于2011年。两家公司正在为AR智能眼镜开发超小型化显示系统。该系统结合了TriLite的Trixel 3激光束扫描仪和Dispelix的波导。

　　Swave Photonics是IMEC的另一个衍生公司。该公司成立于今年早些时候，在种子轮融资中筹集了700万欧，以帮助其开发基于专有衍射光子技术的全息芯片。

　　Swave将其技术称为全息扩展现实（HXR），使3D图像可以用肉眼看到，而不需要观看者佩戴智能AR/VR头盔或特殊的眼镜。HXR芯片采用标准CMOS技术制造，适合规模化生产和低成本的要求。

　　Swave的像素尺寸小于220nm。这是不到一半的波长可见光，这使它成为一个合适的全息术。Swave声称，可以用激光扫描芯片上的2D全息图，从而完全重建出代表所有场景的3D光波，在空间中的任何一点都能完美聚焦。

　　大芯片版本的HXR微芯片尺寸为20mm20mm，正被设计用于全息显示应用；5mm5mm的版本将针对可穿戴设备。HXR芯片预计将在2023年出样。

　　目前尚不清楚Swave将如何应对实景拍摄。就目前而言，也许一个可以通过其他方式投射实景的全息环境将是许多人渴望的沉浸式体验。

　　扫描方案

　　在激光扫描方面，OQmented GmbH（德国Itzehoe）成立于2018年，致力于开发和销售MEMS镜和激光扫描技术。

　　OQmented的基础技术被称为Bubble MEMS。该公司是Fraunhofer研究所衍生出来的，该研究所最早研究了Bubble MEMS技术。OQmented针对的是技术、汽车和光学公司，为消费级AR、机器人和3D相机应用提供组件。

　　Bubble MEMS的扫描镜是密封真空封装在晶圆级透明罩下的。真空消除了镜片振荡的空气阻尼，确保了长期的可靠性和最大的性能。OQmented的Bubble MEMS解决方案扫描频率高达100kHz，超宽扫描角度可达180°的FOV。

　　2021年3月，OQmented宣布与ST合作开发用于AR和激光束扫描3D传感市场的MEMS镜。

　　2021年5月，OQmented和Dispelix同意将OQmented的MEMS激光束扫描技术与Dispelix的波导显示技术相结合，这两种技术是天然的互补。2021年11月，合作伙伴展示了带有全彩图像的智能眼镜技术。

　　如果说AR眼镜革命中有什么典型人物，那可能就是Kura Technologies Inc.（加州）的创始人、CEO兼CTO Kelly Peng。

　　Kelly Peng 2019年被列入Forbes的Under 30。Peng的公司开发了Kura Gallium AR眼镜，该眼镜基于通过波导的microLED图像投影，提供了该公司所称的8K分辨率和150度FoV。这款眼镜在CES 2022上获得了奖项，但价格不菲。费用约为1200美元。电池寿命尚不清楚。

　　尽管如此，这款新眼镜还是让Kura在今年6月赢得了与TSMC的一笔交易。TSMC已同意为Kura生产一套定制的microLED显示芯片，据推测可以在外形尺寸和功耗方面进一步优化设计。

　　音频与触觉反馈

　　但Metavers不仅仅局限在视觉领域。

　　USound GmbH（奥地利格拉茨）是一家fabless的MEMS公司，成立于2014年，以生产基于MEMS技术的移动应用音频系统为使命。USound与德国Fraunhofer研究所和硅技术研究所合作开发基于MEMS的压电致动器，与现有的电动力换能器相比，能够实现更高的系统集成、更小的体积、更低的成本和更好的硬件性能。作为制造合作伙伴，该公司专注于智能手机、耳机、头戴式设备和助听器的应用。

　　USound的Danube音频模块是一款智能眼镜的快速原型设计套件。它包括一个MEMS高音喇叭和一个电动低音喇叭。该模块及其夹具旨在作为有声眼镜的参考设计。

　　Sonical Inc.（加州圣马特奥）是一家成立于2020年的初创公司，试图将计算机放入耳朵中，以实现包括语言翻译在内的一系列新颖应用。为了使该平台易于访问，该公司正在创建EarOS操作系统。然后，hearables将使用AI和音频处理实现个性化听力。创始人兼CEO Gary Spittle曾在Cambridge Silicon Radio、杜比实验室和Knowles公司从事音频工作。

　　然后是触觉领域。

　　Hap2U SA（法国格勒诺布尔）成立于2015年，致力于设计和开发触觉反馈。该公司使用压电致动器在显示表面下产生超声波振动。这会在指尖下产生或多或少的摩擦感，也可以用来产生按钮或开关点击的感觉。

　　对于VR应用，Ultraleap Ltd.（英国Bristol）使用了一个紧凑的超声波换能器阵列，通过空气发送听不到的声波，利用相移技术控制声压的焦点和强度，转化为触觉反馈。

　　2021年11月，该公司完成了6000万英镑（当时约为8200万美元，现在约为7100万美元）的融资，以帮助解决Metaverse的问题。D轮的投资者还包括腾讯，使Ultraleap的融资总额达到约1.7亿美元。

　　Emerge Inc.（加州Marina del Rey）成立于2015年，致力于研发一种与Ultraleap公司类似的技术，其基于MEMS的桌面设备将半空中的超声波包裹在虚拟物体和互动上。

　　Ultraleap的成功之一是使用超声波反射进行手动跟踪。Ultraleap早在2020年就与Qualcomm签署了协议，其Gemini手部跟踪软件可用于多个平台、摄像头系统和第三方硬件。它内置在Qualcomm Snapdragon XR2芯片组中。Varjo的VR-3和XR-3耳机已经和Gemini一起出货了。

　　此外，Qualcomm还推出了自己的AR眼镜参考设计，这是该公司首款带有无线接口的设计。这款Wireless AR Smart Viewer由中国Goertek（歌尔）制造，基于Qualcomm的5G XR2芯片与Goertek的近耳声学模块。两块1920*1080像素的OLED屏幕来自中国的SeeYA，其设计支持高达90Hz的帧率。

　　无线技术

　　无线技术初创公司也在寻求加入Metaverse的生态。它们的作用可能很重要，因为需要处理和共享的数据量很大，而UC（umbilical cable）的想法从人体工学上是不可接受的。

　　Clop Technologies Pte. Ltd.（新加坡）成立于2015年，开发了基于IEEE 802.11ad标准的60GHz无线基带芯片CT6100。支持高达4.6Gbps的峰值数据速率，适用于要求低延迟的数据应用，如实时视频流、Wi-Fi Direct和其他快速传输。

　　另一家IMEC的子公司Pharrowtech（比利时鲁汶）于2019年成立，以十多年来基于CMOS的毫米波无线电算法、芯片和天线设计的研发为基础。该公司利用波束成形来增加回程、接入点和家庭单元的FoV范围。该公司表示，使用Pharrowtech技术可以消除通过光纤连接个别场所的成本，同时还可以创建无线VR/AR和其他超高容量无线连接。

　　今年早些时候，Pharrowtech完成了1500万欧的A轮融资，继续开发60GHz无线射频收发器和天线技术。这笔资金将用于推动其CMOS 60GHz收发器（PTR1060）和相控阵天线模块（PTM1060）的市场推广，用于5G固定无线接入和消费级应用。该公司正在向消费者提供演示和评估套件，并将在今年第三季度加大生产力度。

　　Metaverse初创公司的生态在继续增长，以上的列表并不全面。事实上，像Google、Meta、Microsoft、Qualcomm等老牌玩家很可能会继续主导Metaverse技术的发展。不过，这些巨头也可能会利用或收购初创公司的开创性努力。

　　审核编辑 ：李倩