VR虚拟现实行业深度报告：AI赋能、苹果入局，生态正向循环推动产业全面加速

证券研究报告|2023年04月08日 核心观点行业研究·行业投资策略 VR虚拟现实行业深度报告 AI赋能、苹果入局，生态正向循环推动产业全面加速 超配 AI赋能元宇宙，苹果新机入局，行业可能进入全新起点。AI一直都是VR行业的核心技术之一，尤其体现在追踪交互方面，传感器或摄像头获得的数据终需通过计算机视觉、深度学习等算法被设备理解，甚至Meta已经实现了完全基于AI的下半身追踪和裸手识别。近期ChatGPT、StableDiffusion等AIGC多模态大模型的出现，则极大的降低了3D内容的制作门槛，提高制作效率，AI的发展将推动VR/MR设备进入成熟快车道。另外，苹果首款MR设备有望于WWDC23发布，可能成为目前全球最贵、性能最强的MR一体机。 Quest2叩响元宇宙的大门，VR进入加速迭代期。2021年末，Quest2累计销量超1000万台，成为第一台破千万的“爆款”VR设备。我们认为Quest2的成功源于：1）硬件上在Inside-out定位系统等方面塑造独立头显标准；2）软件上2020年迎来了以Half-life为代表的高质量作品；3）疫情期间对于宅家娱乐需求爆发。通过复盘智能手机1991-2017年的发展历程，与VR近十年的发展进行对比，我们认为VR现阶段对应智能手机的技术加速迭代期，VR头显初始定义已经完成，一些重要功能和优化正经历市场筛选，尽管短期VR厂商仍较难创造大规模需求及稳定盈利，但随着内容生态的正向循环，我们看好中长期VR头显成为下一代通信、社交终端的潜力。WellsennXR预计2025年全球VR出货量有望达到3500万部(21-25年CAGR42.3%)。 Pico和Oculus暂为国内外一体机龙头，强交互市场亟待打开。品牌方面，我们对比了国内外龙头Pico和Oculus，Pico硬件升级节奏领先，但在生态建设和内容审核等方面存在差距，目前PicoStore休闲益智类游戏占比40%以上，平均售价也低于Oculus。但在弱交互领域，围绕短视频和直播，抖音和Meta处于同一起跑线。2022年二者加速渗透对方市场，竞争加剧。此外，注重高精度、高性能PCVR的HTC、拥有丰富的游戏储备且注重用户体验的PSVR等其他品牌，在VR形成最终成熟形态前都有望向二者地位发起挑战。 光学：VR硬件成本中光学占比第二，Pancake已成确定性技术方向。Pancake方案因加轻薄等优势更适合VR头显，接替菲涅尔成为确定性光学模组技术路径。核心设计思路是通过反射与偏振进行光路折叠，理论上能将VR头显的体积缩小到菲涅尔方案的1/4。核心器件包括半透半反镜、1/4相位延迟片、反射式偏振片。其中，1/4相位延时片和反射偏振膜的质量是成像质量的关键，目前被3M、旭化成等少数企业垄断，膜材料价值占模组50%以上，加工环节则以贴膜环节中曲面贴膜工艺壁垒最高。光学模组市场竞争激烈，参与者包括光学厂商、屏幕厂商、整机厂、和材料公司3M等。 显示：看好MicroOLED中期统治消费级产品。由于VR属于近眼显示，清晰度、刷新率、视场角等参数不达标都会造成眩晕，其中清晰度尤为重要，我们推算视网膜效果需60PPD以上，即FOV90度时，单眼分辨率需达到5400*5400，考虑投影损失屏幕需达到8K以上。目前屏幕主流配置是Fast-LCD叠加MiniLED背光，但硅基OLED反应速度、像素密度都更佳，可达到视网膜级别3000～4000PPI，但成本是前者1.5倍以上，我们看好MicroOLED降本后在消费级VR产品中占据统治地位。目前，海外公司如eMagin、Kopin、SONY等较早进入，国内京东方、视涯科技目前已率先实现量产。 芯片：主芯片高通一骑绝尘，国产芯片从辅助芯片渗透。VR头显和手柄都有 电子·消费电子超配·维持评级 证券分析师：胡剑证券分析师：胡慧 021-60893306021-60871321 hujian1@guosen.com.cnhuhui2@guosen.com.cnS0980521080001S0980521080002 证券分析师：周靖翔证券分析师：叶子021-603754020755-81982153 zhoujingxiang@guosen.com.cnyezi3@guosen.com.cnS0980522100001S0980522100003 证券分析师：李梓澎联系人：詹浏洋0755-81981181010-88005307 lizipeng@guosen.com.cnzhanliuyang@guosen.com.cn S0980522090001 联系人：李书颖0755-81982362 lishuying@guosen.com.cn 市场走势 资料来源：Wind、国信证券经济研究所整理 相关研究报告 《消费电子3月投资策略-手机备货订单回暖，关注新能源增量 市场弹性》——2023-03-17 《消费电子2月投资策略-关注终端景气度拐点及VR、新能源创新预期》——2023-02-12 《消费电子1月投资策略-关注手机需求复苏预期及折叠屏、VR 新品创新》——2023-01-13 《消费电子12月投资策略-手机需求有望复苏，关注安卓阵营预 期修复及折叠新品创新》——2022-12-12 《消费电子11月投资策略-关注苹果、折叠屏产业链业绩兑现及 安卓阵营预期修复》——2022-11-14 芯片组支撑其功能，其中数字芯片涉及到主控SoC、存储、音频编解码芯片等；模拟芯片涉及到电源管理PMIC、LED驱动芯片、射频FEM、马达驱动芯片、音频功放芯片等；传感器芯片涉及到CMOS图像传感器、陀螺仪等。未来，围绕图像的获取和生成是是主机的主线升级方向，VR图像生成质量必然向超高分辨率发展，推动对于VR芯片中GPU渲染能力的需求；而VR交互升级，CMOS图像传感器数量和种类需求扩容。高通在主流VR产品上围绕骁龙SoC拥有完善芯片矩阵优势。由于VR其他芯片与智能手机和其他智能终端设备较为相似，国产MCU、模拟芯片正在国产VR设备逐渐渗透。 交互：红外+传感+算法构建定位追踪系统。Outside-in和Inside-out的方案相比，前者精度更高，商用场景难以替代，后者自由方便，在消费类产品中占主流。硬件实现有声学、光学、惯性和磁性（IMU）三种路径，目前以光学+IMU方案为主。另外，算法也是构建追踪识别的核心因素。未来交互方案升级将涉及头显部分的眼动追踪、深度摄像头、手势识别等，以及联动捕捉，即VR设备与可穿戴设备（手表、手套等）、汽车等其他设备协作。 产业链相关公司：歌尔股份（零部件、模组、整机）、创维数字（自有品牌）、闻泰科技（组装）、立讯精密（零部件、模组、整机）、领益智造（零部件、模组、整机）、欣旺达（电池）、德赛电池（电池）、智立方（传感器测试设备）、华兴源创（检测设备）、赛腾股份（自动化生产设备）、杰普特（光学模组检测设备）、京东方A（显示模组）、三利谱（偏光片）、利亚德（动捕技术及VR应用）、舜宇光学科技（光学器件）、兆威机电（瞳距调节）、隆利科技（MiniLED背光）、鸿利智汇（MiniLED背光）、维信诺（显示屏）、长信科技（显示模组）、韦尔股份（图像传感芯片）、晶晨股份（SoC）、艾为电子（模拟芯片）、兆易创新（MCU）、瑞芯微（专用VR芯片）、全志科技（专用VR芯片）等。 风险提示：VR需求不及预期，技术路线推进不及预期。 证券研究报告 内容目录 乘“元宇宙”东风，VR软硬件生态加速成熟10 虚实共生从梦想到现实，VR热潮从未消退10 Quest2累计销量破1000万台，消费级硬件配置初成型11 对比智能手机发展历史，VR设备处于加速迭代期13 AI——VR的隐形核心技术，推动交互方式变革16 Oculus生态初成，国内厂商各有所长19 Oculus：全球VR头显领导者，终端与内容形成良好闭环19 Pico：国内销量领先，依靠字节跳动流量优势22 HTC：主攻高性能专业化领域，PCVR是强项24 PSVR：游戏主机厂硬件升级慢，3A大作丰富且注重体验感25 苹果：预计23年WWDC开发者大会发布首款VR/MR眼镜27 其他品牌：市占率相近，全球Top10有7家为中国企业28 弱交互领域竞争激烈，远期MR产生生产力29 优先布局弱交互场景，国内厂商不落下风29 ODM厂商纷纷布局，硬件成本中芯片和屏幕成本占比最高34 组装环节产业链公司梳理：36 光学模组：长期围绕轻、薄、高质量成像发展37 Pancake已成确定性技术方向37 核心器件：半透半反镜、1/4相位延迟片、反射式偏振片39 光路系统的设置与具体工作原理40 技术壁垒：光学膜材料42 优势：轻薄化、成像质量高、可调节屈光度44 Pancake技术难点：光损高、视场角小、存在鬼影、成本高45 光学模组环节产业链公司梳理：47 屏幕：多种方案共存，解决眩晕是核心诉求48 清晰度与刷新率提高改善眩晕，但对芯片算力和功耗提出要求48 Fast-LCD仍为VR消费级主流，专业级产品看好MicroOLED51 屏幕环节产业链公司梳理：54 追踪定位：IMU+摄像头方案成熟，算法是核心技术56 肢体追踪：红外光学定位配合MEMSIMU，Inside-Out成主流56 手势识别：传感器、RGB摄像头、3D摄像头61 其他传感器：眼动追踪、面部识别将成标配63 芯片：赋能VR硬件性能，专用度不断提升67 SoC：芯片平台实现专用化，未来多方有望并起与高通争雄68 CMOS图像传感器：VR交互需求增长推动重要性提升72 芯片环节产业链公司梳理：74 产业链相关公司概览75 歌尔股份（002241.SZ）：全球高端VR设备主要代工厂75 京东方A（000725.SZ）：面板龙头投资290亿元，加码VR75 隆利科技（300752.SZ）：MiniLED光学产品已量产并供货Varjo76 创维数字（000810.SZ）：国内唯一上市的VR终端厂商76 利亚德（300296.SZ）：全球领先的光学动作捕捉技术77 联创电子（002036.SZ）：全球运动相机镜头龙头供应商79 三利谱（002876.SZ）：国产偏光片龙头，光学模组方案有望下半年量产79 舜宇光学科技（2382.HK）：6DoFTracking方案已为多家头部企业配套并量产80 国光电器（002045.SZ）：声学模组已量产，头部客户订单饱满82 长盈精密（300115.SZ）：公司已经是苹果MR产品核心NPI82 兆威机电（003021.SZ）：瞳距调节电驱全球领先83 韦尔股份（603501.SH）：VR全局快门CIS市场份额遥遥领先84 晶晨股份（688099.SH）：提供SoC+WiFi芯片配套解决方案85 艾为电子（688798.SH）：为Meta、PICO提供模拟芯片解决方案86 兆易创新（603986.SH）：32位MCU龙头，产品进入PICO487 风险提示88 免责声明89 图表目录 图1：虚拟现实技术在远程会议上的应用10 图2：虚拟现实技术在教育上的应用10 图3：“达摩克利斯之剑”被称为现代VR头显的原型10 图4：VirtualBoy是游戏史上虚拟现实技术的第一次尝试10 图5：累计销量前八的VR头显设备（截至2021年）11 图6：Switch销量在2021财年加速11 图7：全球电脑出货量（百万台）11 图8：2021年之前VR产品迭代回顾12 图9：SteamVR游戏按推荐度排名（2022年12月6日统计）13 图10：苹果手机年度出货量（百万台）14 图11：全球智能手机季度出货量（百万台）14 图12：近十余年VR商业化产品发展梳理15 图13：Meta分部门营业收入（百万美元）15 图14：RealityLab季度经营利润（亿美元）15 图15：全球市场AR/VR融资并购数据16 图16：一级市场AR/VR融资并购数据16 图17：2020年中国各行业VR/AR支出占比16 图18：AI帮助VR17 图19：各