在過去的40年里，移動電子產品的芯片組的演進路徑一直不可阻擋地朝著越來越高的功能集成水平發展，最終達到了SoC架構。有時是單片集成，有時是通過高級封裝實現，移動SoC將多種功能（包括但不限于基帶、應用處理器、射頻收發器、WLAN（即Wi-Fi）和WPAN（即藍牙）通信）集成到單個芯片或封裝中。這樣的架構對于實現手機的輕薄但功能強大的特點來說是理想的。然而，當我們超越智能手機進入一個全新的AR世界時，SoC架構更像是一個阻礙而不是促進因素。

為了將AR眼鏡的視覺效果變成現實，不僅需要獲得大眾市場的接受，還必須方便在日常生活中佩戴。為了實現這一點，眼鏡需要比智能手機更精簡。它們還需要具備時尚的外形因素。此外，為了最大限度地減少佩戴者的疲勞，他們不僅要盡可能輕，且要在重量分布方面更加平衡。

過去和現在的設計通常把電子設備放在眼鏡的太陽穴或眼鏡腿的位置，這仍然是一個合乎邏輯的地方。然而，移動SoC并不能解決上述挑戰，考慮到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，除了可能在另一個腿上增加更笨重的組件，比如電池。

在今年的Snapdragon峰會上，Qualcomm宣布脫離SoC演進路徑，這可能會讓AR眼鏡成為現實。為了扭轉這一趨勢，Qualcomm提出了一種分布式架構方法，不僅適用于眼鏡內部的電子設備，還適用于眼鏡和智能手機或PC等主機設備之間，為蜂窩通信和一些圖形處理分配一些重要的工作。

在Snapdragon峰會的第二天，Qualcomm宣布了新的Snapdragon AR2 Gen 1平臺。該平臺將不同的芯片塊分成三個模塊，這些模塊圍繞眼鏡間隔，使設計更加精簡和平衡。這些模塊包括一個AR處理器、一個AR協處理器和一個Wi-Fi連接模塊。

正如所宣布的，AR處理器負責典型的GPU類型的功能，如圖像/視頻捕獲、計算機視覺和顯示驅動，但通過整合ISP、Adreno Video、Adreno Display和視覺分析引擎IP模塊，以硬件加速的方式實現這些功能。

與此同時，AR協處理器將專注于提供AI加速，以及聚合傳感器和攝像頭數據，以完成眼球跟蹤、物體檢測和生物特征認證等任務。

最后同樣重要的是，連接模塊負責高速、低延遲的通信，以使分布式架構可行。該模塊使用了Qualcomm的FastConnect XR 2.0軟件套件。Qualcomm聲稱，與以前的版本相比，該套件可以降低40%的功耗，同時提供所需的性能。

AR處理器和協同處理器與智能手機、PC甚至網絡中的主機處理器協同工作，提供一個分布式計算架構，該架構具有Snapdragon平臺原生的異構處理、傳感器融合和AI處理功能。連接模塊使用Wi-Fi 7作為高頻、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架構的驍龍XR2平臺相比，驍龍AR2 Gen 1平臺不僅將平臺拆分成多個組件，為AR眼鏡提供了更好的重量分配和平衡，還將布線要求降低了45%，PCB面積降低了40%，處理器功耗降低了50%，Wi-Fi功耗降低了40%，因此占用的空間更少，這也使得眼鏡更時尚、更舒適。

當把這種新的分布式架構與現有的SoC解決方案進行比較時，其中一些參數的降低可能是違反直覺的。

乍一看，布線似乎會隨著分布式架構中不同模塊的互連需求而增加，而在SoC中，它都是片上互連。如果這些應用的主要布線的主要原因是芯片上不同IP塊之間的連接，這將是正確的。

然而，在AR眼鏡等應用中，絕大多數布線需求實際上是用于組件的I/O接口，無論它是一個SoC還是分布式架構中的多個模塊，這些組件都會在芯片外部。

這些類型的外部組件的例子是連接到處理器的傳感器和攝像頭。在分布式架構中，這些外部（到芯片）組件之間的布線運行被最小化，因為組件可以被放置在最靠近適當模塊的位置，而不是所有運行都必須去SoC所在的地方。

當考慮到可能需要為三個模塊供電而不是一個模塊時，功耗的降低可能也違反直覺。但Qualcomm聲稱，硬件加速器的廣泛使用以及先進節點技術的使用確實可以降低功耗。

最后，可以說重量不是一個因素，因為即使是這種類型的SoC在重量和質量方面也可以忽略不計。雖然只比較SoC和分布式模塊可能是正確的，但計算公式中PCB面積和配線的減少確實會對重量，更具體地說，重量分布對眼鏡佩戴者的影響產生重大影響，特別是在全天使用的情況下。

Qualcomm在其主機AR處理器上使用了TSMC 4nm工藝，并針對AR工作負載和需求進行了優化，Qualcomm聲稱，Snapdragon AR2 Gen 1平臺在功耗低于1 W的情況下，AI處理能力提高了2.5倍。該平臺還提供低于2毫秒的Wi-Fi延遲和9毫秒的動作到光子延遲（用戶做出動作和顯示在顯示屏上之間的延遲）。這種高速、低延遲的鏈接使眼鏡到主機分布式架構變得可行。如果沒有快速的Wi-Fi 7連接，所有的處理都需要在眼鏡上完成，這在尺寸、重量、美觀和可穿戴性方面都是令人望而卻步的。其他解決方案可能會在主機和AR眼鏡之間使用有線連接，但無線連接在美學和可穿戴性方面都更優越。

分布式設備架構并不是一個新概念；這是大約十年前在一個項目中提出的假設，該項目設想了移動設備以及支持它們的半導體和網絡的未來。

然而，隨著Qualcomm最新發布的Snapdragon AR2 Gen 1平臺，這一概念也被擴展到實際的芯片架構中，并有可能將曾經只是理論的東西變成現實。

［參考文章］Distributed Architecture Puts the ‘Reality’ in AR — Francis Sideco

編輯：黃飛