事實證明，SoC架構(gòu)與其說是推動因素，不如說是一種障礙。

　　在過去的40年里，移動電子芯片組的演進道路不可避免地朝著提高功能集成水平的方向發(fā)展，最終形成了片上系統(tǒng)(SoC)架構(gòu)。移動 SoC 有時是單片集成的，有時是通過高級封裝實現(xiàn)的，它集成了多種功能，包括但不限于基帶、應(yīng)用處理器、射頻收發(fā)器、WLAN(即 Wi-Fi)和 WPAN(即 藍牙) 通信 — 進入單個芯片或封裝。這種架構(gòu)非常適合最終體現(xiàn)現(xiàn)代手機的纖薄但功能強大的外形。然而，隨著我們通過 AR 眼鏡的門戶超越智能手機進入一個全新的增強現(xiàn)實 (AR) 世界——有人稱之為元宇宙——事實證明，SoC 架構(gòu)與其說是推動因素，不如說是一種障礙。

　　將愿景(雙關(guān)語)轉(zhuǎn)向 阿 眼鏡成為現(xiàn)實，設(shè)計不僅需要實現(xiàn)大眾市場的采用，而且還必須能夠每天佩戴 - 作為佩戴者日常著裝的一部分。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，眼鏡需要比智能手機更流線型。他們還需要實現(xiàn)時尚的外形。此外，為了盡量減少佩戴者的疲勞，它們不僅必須盡可能輕，而且在重量分布方面也要更加平衡，以防止眼鏡的一側(cè)比另一側(cè)重。

　　過去和現(xiàn)在的設(shè)計通常將電子設(shè)備定位在眼鏡的鏡腿或手臂中，這仍然是一個合乎邏輯的地方。然而，移動SoC并不適合解決上述挑戰(zhàn)，因為它們的芯片和封裝尺寸以及作為單個芯片不允許任何形式的重量分布，除了可能在另一臂上添加更笨重的組件(如電池)之外。

　　在今年的 金魚草 峰會上，高通宣布偏離SoC進化路徑，這可能會將AR眼鏡變?yōu)楝F(xiàn)實。為了扭轉(zhuǎn)這一趨勢，高通公司提出了一種分布式架構(gòu)方法，不僅適用于眼鏡內(nèi)部的電子設(shè)備，還適用于眼鏡與智能手機或PC等主機設(shè)備之間的分布式架構(gòu)方法，為蜂窩通信和一些圖形處理分配了一些繁重的工作。

　　在驍龍峰會的第二天，高通宣布了全新的驍龍AR2 Gen 1平臺。該平臺將各種硅塊分解為三個模塊，這些模塊在眼鏡周圍間隔開，從而使設(shè)計更加精簡和平衡。這些模塊包括一個 AR 處理器、一個 AR 協(xié)處理器和一個 Wi-Fi 連接模塊。

　　正如宣布的那樣，AR處理器將負責(zé)典型的GPU類型功能，如圖像/視頻捕獲，計算機視覺和顯示驅(qū)動，但通過結(jié)合ISP，Adreno Video，Adreno Display和可視化分析引擎IP塊，以硬件加速的方式實現(xiàn)。

　　同時，AR協(xié)處理器將專注于提供AI加速，以及聚合傳感器和攝像頭數(shù)據(jù)，用于眼動追蹤，物體檢測和生物識別認證等任務(wù)。

　　最后但并非最不重要的一點是，連接模塊當(dāng)然將負責(zé)使分布式架構(gòu)可行所需的高速、低延遲通信。可能不太明顯的是該模塊使用了高通公司的FastConnect XR 2.0軟件套件，該公司正在吹捧與以前的版本相比，功耗降低了40%，同時提供了所需的性能。

　　芯片到芯片和AR眼鏡到主機分布式架構(gòu)(來源：高通)

　　AR處理器和協(xié)處理器與智能手機、PC甚至網(wǎng)絡(luò)中的主機處理器協(xié)同工作，提供分布式計算架構(gòu)，包括驍龍平臺原生的異構(gòu)處理、傳感器融合和AI處理能力。連接模塊使用 Wi-Fi 7 作為高頻段同步多鏈路，在眼鏡和處理主機之間提供高達 5.8 Gbps 的高速/高帶寬連接。

　　與SoC架構(gòu)的驍龍XR2平臺相比，將平臺分解為多個組件不僅可以為AR眼鏡提供更好的重量分布和平衡，還可以將布線要求降低45%，印刷電路板(PCB)面積減少40%，處理器功耗降低50%，Wi-Fi功耗降低40%。 因此占用更少的空間，這再次允許更時尚、更舒適的眼鏡。

　　將這種新的分布式架構(gòu)與現(xiàn)有的 SoC 解決方案進行比較時，其中一些減少可能是違反直覺的。

　　乍一看，布線似乎會隨著分布式架構(gòu)中不同模塊互連的需求而增加，而在SoC中，布線都將是片上互連。如果這些應(yīng)用中布線的主要驅(qū)動因素是芯片上不同IP塊之間的連接，則情況確實如此。

　　然而，在AR眼鏡等應(yīng)用中，絕大多數(shù)布線要求實際上是針對芯片外部組件的輸入/輸出(I/O)接口，無論它是SoC還是分布式架構(gòu)中的多個模塊。

　　這些類型的外部組件的示例是連接到處理器的傳感器和攝像頭。在分布式架構(gòu)中，這些外部(到芯片)組件之間的布線被最小化，因為組件可以放置在最靠近適當(dāng)模塊的位置(如適用)，而不必將所有運行都放在SoC所在的任何地方。

　　當(dāng)考慮可能必須為三個模塊而不是一個模塊供電時，功耗降低也可能違反直覺。但高通公司聲稱，硬件加速器的廣泛使用以及先進工藝節(jié)點技術(shù)的使用確實實現(xiàn)了這些節(jié)能。

　　最后，可以說重量不是一個因素，因為即使是此類的 SoC 在重量和質(zhì)量方面也相對可以忽略不計。雖然在僅比較 SoC 與分布式模塊時可能是正確的，包括減少 印刷電路板 等式中的面積和布線確實會對重量的影響產(chǎn)生重大影響，更具體地說，重量分布會對眼鏡佩戴者產(chǎn)生重大影響，尤其是在所有日常使用情況下。

　　使用 臺積電 4 納米 高通公司聲稱，驍龍AR2 Gen 1平臺在其主要AR處理器的流程中，并針對AR工作負載和要求進行了優(yōu)化，在不到1 W的運行下，人工智能處理能力提高了2.5×。該平臺還提供 Wi-Fi 上的 2 毫秒以下延遲和 9 毫秒的運動到光子延遲(用戶進行運動和顯示在顯示器上之間的延遲)。這種高速、低延遲的鏈接使眼鏡到主機分布式架構(gòu)的可行性成為可能。沒有齋戒 無線網(wǎng)絡(luò) 7 連接時，所有處理都需要在眼鏡上進行，這在尺寸、重量、美觀和可穿戴性方面都是令人望而卻步的。其他解決方案可能在主機和AR眼鏡之間使用有線連接，但無線連接在美學(xué)和可穿戴性方面都更勝一籌。

　　分布式設(shè)備架構(gòu)并不是一個新概念;這是我大約十年前在從事一個項目時提出的一個，該項目考慮了移動設(shè)備以及支持它們的半導(dǎo)體和網(wǎng)絡(luò)的未來。

　　然而，隨著高通公司最新的Snapdragon AR2 Gen 1平臺發(fā)布，這一概念也被擴展到實際的芯片架構(gòu)中，并有可能將曾經(jīng)只是理論上的東西變成現(xiàn)實 - 增強和其他方面。

　　本文最初發(fā)表于 電子電氣時報.

　　Francis Sideco是TIRIAS Research的首席分析師。