Quest ProVR一體機拆解評測

Quest Pro是Meta 2022年發(fā)布的一款定位高端，具備生產(chǎn)力工具屬性的VR一體機，備受全球產(chǎn)業(yè)關(guān)注。近日，Wellsenn XR 拆解了這個這款頂級VR設(shè)備。? ?

主板

主板正面最大的三顆芯片分別為DRAM、ROM和SOC芯片，它們分別來自鎂光、西部數(shù)據(jù)和高通。

▲主板正面

Quest Pro采用美光的LPDDR5 RAM，F(xiàn)RGA代碼為DBCCN，容量12G，多通道Bank Group架構(gòu)? 最高速率6400 Mbps，在同等工況下速度更快，功耗更低。

閃存芯片來自西部數(shù)據(jù)，型號為SDINFDK4-256G, 4Dies ,支持UFS 3.1, 讀速率1500MB/S，寫速率800MB/S。

Quest Pro采用高通最新的驍龍XR2 + Gen 1平臺? 芯片代號為SXR2155P，此方案最大的不同點在于取消了此前XR2芯片和RAM堆售的設(shè)計」而是將XR2+將RAM放在芯片側(cè)面，后者能夠?qū)崿F(xiàn)更好的散熱，從而獲得更高的持續(xù)性能，官方宣稱可實現(xiàn)50% 的續(xù)航表現(xiàn)提升和30%的散熱性能提升。正面較小的三顆芯片分別是來自英飛凌的Type C協(xié)議芯片、來自驊訊的音頻芯片和來自高通的電源管理芯片。

▲正面三顆小芯片

Quest Pro USB PD雙向快充協(xié)議芯片采用英飛凌CPYD3177芯片，支持最高100W充電功率，其內(nèi)建ARM Cortex-MO處理器，64KB Flash 8KB SRAM, 支持QC4.0、APPLE 2.4A、 AFC、BC1.2等充電協(xié)議。

驊訊CM7120是一款高度集成的音頻DSP和 CODEC音頻編解碼芯片，集成了Tensilica Hi-Fi 3 和 Hi-Fi Mini DSP 內(nèi)核， Tensilica HiFi-3 DSP 內(nèi)核能夠以 300MIPS的速度支持復(fù)雜的信號處理應(yīng)用。Tensilica HiFi Mini DSP內(nèi)核可支持輕型和超低功耗應(yīng)用，例如語音觸發(fā)和語音命令。CM7120具有低功耗無電容 G類耳機放大器，播放時功耗低，信噪比114dB，能提供更長的Hi-Fi體驗下的電池續(xù)航時間。CM7120擁有輸入多個麥克風(fēng)的音頻處理能力，用于處理Quest Pro三個麥克風(fēng)陣列的音頻信號輸入。

電源管理芯片是高通Qualcomm PM8150L，主要負責(zé)給外圍IC 供電。

正面其他芯片包括快充芯片、FPGA可編程芯片、LED驅(qū)動芯片、升壓芯片、運算放大器和電壓電平芯片。

▲正面其他芯片高通充電芯片SM8-1355-0-56BWLNSP支持QC40快充，兼容QC2.0和Q C 3.0，最大電流3 A ，最高充電功率28W， 3.8 V 至14.2 V 工作輸入電壓范圍，自適應(yīng)電池電流限制(ABCL)，可與各種交流適配器和PMI設(shè)備兼容，可編程0.5 A 至 5 A 電池充電電流。

Quest Rro頭顯共有10個攝像頭，由于XR2 Gen 1芯片只支持7路攝像頭，采用萊迪思半導(dǎo)體 Lattice Semiconductor LIF-MD6000-6MG81I ?FPGA芯片負責(zé)把眼球追蹤和面部識別追蹤五個攝像頭的數(shù)據(jù)集合到一個輸入接口上，擴展XR2 Gen 1的攝像頭輸入。

Quest Pro屏幕采用Mini LED背光，德州儀器Tl TLC59401 為帶有像點修正與灰度PWM控制的16通道LED驅(qū)動器LED驅(qū)動芯片,分別用于控制左右兩個MiniLED背光。

德州儀器Tl TPS61378-Q1同步升壓轉(zhuǎn)換芯片集成了負載斷開功能，輸入電壓范圍為2.3V至14V，最大輸出電壓可達18.5V，開關(guān)電流限制可在1A至4.8A范圍內(nèi)編程.

德州儀器Tl TLV9064運算放大器是4 通道，IOMHz、低噪聲、RRIO、CMOS運算放大器，作為LED驅(qū)動或者其他驅(qū)動的放大器。

德州儀器TlSN74AVC4T245是4位元雙向電平轉(zhuǎn)換芯片，雙電源設(shè)計，可配置電壓轉(zhuǎn)換和三態(tài)輸出。

戴濼格半導(dǎo)體Dialog Semiconductor SLG59M1717V用于控制電源的浪涌電壓，讓電源更平穩(wěn)。

高通Qualcomm PM8150b充電管理芯片提供電池充放電管理、電量管理。

高通Qualcomm PM8250高通電源管理芯片，主要負責(zé)給CPU供電。

Nordic nRF52840是一款先進的多協(xié)議的SQC，非常適合超低功耗的無線應(yīng)用。nRF52840擁有一顆32位ARM Cortex M4F的微處理器，帶片上1MB的FLASH 和256KB的RAM空間。nRF52840的2.4GHz無線收發(fā)器支持低功耗藍牙，ANT, 802.15.4和2.4GHz專有協(xié)議。它支持2Mbs和1Mbs的低功耗藍牙和藍牙5.0的500Kbs和125Kbs。支持自動測量高分辨率的RSSI，以減少CPU的負載，此芯片主要用于與手柄的數(shù)據(jù)傳輸，以及無線鍵盤等連接。

Quset Pro主板采用大了的1500μF，小的330μF電容，屬于超大電容陣列，為了減小體積采用了價格較高的鉭電容，配合外部的電源負載開關(guān)，可以保證電源輸入的平整。

高通Qualcomm PMK8002時鐘發(fā)生器芯片，將熱敏晶體提供的38.4MHz時鐘信號，分頻后分別供給其它芯片使用，PMK8002可依據(jù)板上溫度不同給熱敏晶體提供不同的負窗電容補償，保證系統(tǒng)工作時鐘的精準。

Quest Pro采用定制化的村田SIP(System in Package) ，內(nèi)部包含WIFI 6E芯片、FEM、BLE等芯片。SIP封裝將多種芯片集成在一起，相對獨立封裝的IC 更能節(jié)省PCB的空間。Quest Pro此次采用的XR gen 1芯片不再采用S0C和RAM堆疊設(shè)計， WIFI芯片封裝成SIP正好可以節(jié)省出RAM單獨布板的空間。

▲Quest Pro拆解：主板連接器接口示意圖

綜合來看，主板BOM成本價值166.6美元，如下圖所示。

▲Quest Pro VR一體機頭顯主板BOM

光學(xué)模組

Quest Pro采用了兩片式pancake光學(xué)方案,，左右分別為兩個pancake模組，水平FOV為 106°，垂直FOV為96°，模組厚度約為26mm ，最大透鏡口徑約為44mm ，搭配兩塊2.48英寸Mini LED背光Fast-LCD屏幕，pancake模組的供應(yīng)商來自舜宇光學(xué)。

Quest Pro pancake采用2P方案，兩片透鏡均為平凸非球面形狀，半透半返膜(BS)貼在靠屏幕透鏡A的曲面上，1/4相位延時片(QWP)與反射式偏振膜(RP膜 )則依次貼于靠近人眼側(cè)透鏡B平面，屬于平貼方案，QWP與RP膜的貼合和裁切供應(yīng)商來日東光學(xué)(NITTO)。此外，由于Quest Pro采用的是Fast-LCD屏幕，需要在屏幕上增加一塊QWP膜將其調(diào)制成圓偏振光。

▲Fast-LCD顯示屏幕

Quest Pro采用了兩塊來自京東方的Fast-LCD屏幕，單屏分辨率為1800*1920，屏幕刷新率標準為72Hz，最大支持90Hz， PPI約為1060，官方表示Quest Pro的每英寸的像素數(shù)比Quest 2多37% ，每度像素數(shù)多10%，色域也是Quest 2的1.3倍。

Quest Pro顯示屏背光模組采用Mini LED模組，供應(yīng)商來自鴻利光電、隆利科技和運鴻輝，分區(qū)數(shù)量為504， LED芯片數(shù)量約為1000顆，亮度超過 2萬尼特，可以實現(xiàn)精準的局部調(diào)光，可將顯示屏幕的對比度提高75%。

相比于Quest 2 的固定三檔瞳距調(diào)節(jié)(58mm、63mm、68mm)，Quest Pro采用的線性調(diào)節(jié)機構(gòu)通過滑軌和行星齒輪，可以精確的實現(xiàn)雙目同步調(diào)節(jié)瞳距，調(diào)節(jié)范圍為55 -75 mm，由于Quest Pro支持眼動追蹤，手動調(diào)節(jié)瞳距時，眼動追蹤模組會實時追蹤和測量瞳距，并實時顯示在屏幕上，用戶可以輕松的掌握和調(diào)節(jié)適合自己的瞳距。相比于Pico 4配備了無極電動瞳距調(diào)節(jié)(62mm-72mm)，并且還采用了全新的手柄遙控的方式來調(diào)節(jié)光學(xué)模組距離，精準對焦更加簡易，Quest Pro采用的手動線性調(diào)節(jié)機制結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。

▲Quest Pro VR一體機光機BOM清單 ? ?

面框

Quest Pro面殼采用了PC材料透明注塑工藝，重量為26克。通過透明設(shè)計，攝像頭放置于面殼背部，可起保護作用。亮面設(shè)計有利于后期用戶黏貼的DIY貼紙。面殼背面有注望框骨架用于加強面殼，面殼外延四周為格柵式設(shè)計，通過格柵，面殼與中框之間雷有空隙，用于頭顯的散熱。此設(shè)計使得整個面殼與中框之間都是散熱孔，配合兩個散熱風(fēng)扇，整體的散熱效果較Quest 2 有大幅提升，但此設(shè)計不利于防塵和防水。

▲面殼

▲頂框底框

Quest Pro頂框采用PC+玻纖材料，約36克，頂部的耳部位置還內(nèi)置了金屬結(jié)構(gòu)件用于提高強度，頂框前部有卡扣用于安裝前額承力托泡棉。底框則主要用于安裝Slam攝像頭、面部追蹤攝像頭、天線以及pogo pin充電接口，重量約為 12克。

▲承力托與后枕托

Quest Pro的佩戴方式與Hololens 2類似，主要依靠前部額頭承力托受力支撐，承力托約為40克，后枕約為21克，采用PU皮包裹泡棉，便于清潔，但前額承力托不易透氣和吸汗。

Quest Pro主板支架采用了az91D鋁鎂合金，其材料成分主要含約9%的鋁，約1%的鋅，約90%的鎂，密度是1.82g/cm，主板支架迸行了噴涂處理，主板支架用于固定主板、散熱風(fēng)扇、扇熱導(dǎo)管和光機模組等，鋁鎂合金材料有利于散熱。

▲主板支架

▲Quest Pro MR一體機結(jié)構(gòu)件BOM清單

其他系統(tǒng)

1、散熱系統(tǒng)

Quest Pro散熱采用扁銅管，內(nèi)注導(dǎo)熱液，CPU緊貼散熱銅管中部，銅管兩端分布在兩個風(fēng)扇旁，并緊貼密合金主板支架，熱量通過風(fēng)扇逐步播出到頭顯外。

Quest Pro采用了雙散熱風(fēng)扇設(shè)計，風(fēng)扇供應(yīng)商為臺達電子（Delta）型號為KSB0405HB。風(fēng)扇背面緊貼顯示屏，可將屏幕熱量排至中腔，再與導(dǎo)熱管和合金支架的熱量一起通過風(fēng)扇排出頭顯外。

▲散熱扁銅管

▲扇熱風(fēng)扇

2、電池與聲學(xué)系統(tǒng)

Quest Pro電池pack采用了兩塊異形鋰電池，合計容量為5548毫安，20.58Wh，最大充電電壓為4.4V，電池供應(yīng)商為欣旺達。電池背面貼合傳感器，用于監(jiān)測電池溫度和是否變形，提升電池安全性。

Quest Pro音頻模組采用了雙方形腔體喇叭設(shè)計，上下兩個喇叭各朝內(nèi)外，較 Quest2相比，可以提供較沉的低音，官方宣稱頭顯噪音比Quest 2減少了10 dB。

▲頭顯電池

▲喇叭

3、空間定位和VST模組

頭部追蹤定位攝像頭采用豪威VO7251圖像傳感器，30萬像素，640x480 VGA分辨率，OV7251的待機模式電流消耗僅為5m A，主要用于頭部追蹤定位。

Quest Pro RGB V5T攝像頭采用來自索尼MX471 CMOS, 1600萬像素(4608*5456)，像素寬度1微米。攝像頭封裝廠商為舜宇智能，此攝像頭主要用于透視功能中的圖像采集。

深度識別攝像頭采用豪威OG01A1B 1/5英寸黑白圖像傳感器，130萬像素 (1280×1024) ，用于手勢追蹤、深度識別。

▲空間定位和VST模組

4、面部追蹤模組

Quest Pro面部追蹤模組由左右臉和額頭三個模組構(gòu)成，左右臉模組分別位于頭顯底框處，被封裝在內(nèi)部，肉眼無法看見，底框材料為紅外透過塑料。面部追蹤模組共有4個紅外LED和1個攝像頭構(gòu)成，額頭追蹤模組由3個紅外LED和1個攝像頭組成，攝像頭均為豪威科技晶圓級封裝(WLP)的OVM6211，16萬像素(400*400)，全局快門，幀率400*400@120fps, FOV為90°。

▲面部追蹤模組

5、眼動追蹤模組

Quest Pro眼動追蹤采用的角膜瞳孔法（Pupil-CR），在pancake模組的透鏡外圍分布了9個紅外LED和1個攝像頭，攝像頭采用豪威科技晶圓級封裝（WLP）的OVM6211, 16萬像素（400*400），全局快門，幀率4OO*4QO@12ofps， FOV為50°,紅外LED發(fā)出近紅外光，近紅外光就會在眼睛角膜處產(chǎn)生反射，攝像頭采集這些帶有反射的眼睛的圖像，算法會將識別到的瞳孔和角膜標記上兩個十字，通過角膜與瞳孔之間形成的角度來計算出兩者間的向最，從而確定眼睛的位置和運動軌跡。

▲眼動追蹤模組

6、麥克風(fēng)陣列和POGO PIN

Quest Pro在底框靠近鼻托處放置了三顆指向性MEMS麥克風(fēng)(MIC)，防塵防水抗沖擊，用于語音交互，三陣列MIC可以有效降噪，去除雜音。

Quest Pro在處設(shè)置有磁吸式連接器(pogo pin), 2P不帶磁吸，與充電底座通過重力觸發(fā)頂針。

▲麥克風(fēng)陣列和POGO PIN

7、陀螺儀IMU

Quest Pro頭顯端果用了TDK的42688-P 6軸陀螺儀，3軸陀螺儀和3軸加速度計。加速度計最大量程為16g，陀螺儀的最大量程為2000°/s?？紤]到運動量不如手柄，沒有采用最新的ICM-42686。

▲陀螺儀IMU

▲Quest Pro頭顯BOM（除主板、結(jié)構(gòu)件、光機）

手柄

手柄主板正面最大三顆芯片是ROM、SOC和RAM，分別來自東芝、高通和海力士。

▲手柄主板

Quest Pro手柄采用東芝4GB eMCC存儲,產(chǎn)品型號為THGBMNG5D1LBAIL，采用15nm生產(chǎn)工藝，官方資料顯示即將停產(chǎn)。

Quest Pro手柄SOC采用高通驍龍662處理器，662是一款中低端手機的處理器，11納米生產(chǎn)工藝，4 個Cortex A73大核+4 個Cortex A53小核，大核最高頻率達2.0 GHz ，Kyo260架構(gòu)，GPU為Adreno 610，支持48Mp攝像頭和三攝像頭。在Quest Pro手柄中主要用于slam定位，實現(xiàn)手柄自追蹤功能。 Quest Pro手柄采用了海力士的LPDDR4，容量為1G，支持最高速率為4266Mbps，采用BGA封裝。正面的其他芯片分別是MCU、IMU陀螺儀、電源管理芯片和霍爾芯片。 32位MCU，基于ARM ?Cortex M0+，128KB 閃存和 16KB SRAM，支持多達120個觸摸通道，配合Atmel Studio開發(fā)環(huán)境可以非常方便地實現(xiàn)觸摸按鍵、滑條、滾輪等設(shè)計。在Quest Pro手柄上主要用于實現(xiàn)手柄的按鍵、觸摸、手指懸浮追蹤等功能。 Quest Pro手柄采用了TDK升級版IMU芯片ICM-42686-P,其包含高精度3軸電子陀摞傳感器和3軸加速度計，相較于頭顯的42688的計量程最大是32g ，陀螺儀的最大量程是4000°/s，有利于手柄大幅度移動的追蹤精度。電源管理芯片為高通 PMI632，提供手柄電池充放電管理、電量管理。 A139x系列線性霍爾效應(yīng)傳感器，帶三態(tài)輸出和用戶可選休眠方式的微功率3V線性霍爾效應(yīng)傳感器，用于檢測扳機鍵和側(cè)鍵和是否按下。主板背面主要包括藍牙芯片、射頻芯片、電源管理芯片、霍爾芯片、WIFI芯片和馬達驅(qū)動芯片。藍牙芯片為Nodic N52832，是一種集成ARM Cortex-M4處理器和2.4G射頻收發(fā)芯片，支持各種設(shè)備接口，支持藍牙5.0，支持NFC、ANT和2.4 GHz專有協(xié)議，在Quest Pro中通過私有協(xié)議將手柄IMU數(shù)據(jù)傳輸給頭顯。

射頻芯片Sky world 66111-11是一款高度集成的前端模塊，適用于Nordic、Dialog和TI等廠商藍牙芯片。SKY66111-11前端模塊允許主機藍牙芯片工作于更低的輸出功率，從而有助于節(jié)省功耗并降低系統(tǒng)的總功耗。

電源管理芯片為高通 PM4250，負責(zé)給SOC和其他IC供電。

WiFi芯片為高通WCN3950，是一款單芯片無線局域網(wǎng)（WLAN）, 藍牙和FM組合解決方案，支持 1x1 IEEE 802.11 a/b/g/n/ac WLAN 標準和 BT5.0 , 在Quest Pro中主要用于傳輸手柄攝像頭數(shù)據(jù)給頭顯。

C540L25集成了一個高性能觸覺驅(qū)動器、一個數(shù)字信號處理器和一個升壓轉(zhuǎn)換器，在Quest Pro手柄中用于驅(qū)動手柄的線性馬達（LRA）和音圈馬達（VCM）。

Quest Pro手柄共有三顆振動馬達，分別是扳機的Z軸線性馬達；拇指休息區(qū)斜面的Z軸線性馬達；以及手柄主體的握持區(qū)X軸音圈馬達。Quest Pro手柄支持食指追蹤，可以識別手指在扳機上的橫向滑動，也就是食指支持三種狀態(tài)：伸開、蜷縮、緊貼扳機。

▲Quest Pro手柄馬達

Quest Pro手柄采用了 ALPS的3D搖桿, 可實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)和垂直按壓，搖桿按鍵柄和按鍵帽之間的彈簧線圈用于實現(xiàn)觸摸功能。

Quest Pro手柄采用了一顆飛毛腿公司制造的18650 電池，2880亳安/10.52瓦，官方宣稱支持8小時續(xù)航. 充電電池通過POGO PIN磁吸充電口與充電底座或者專用充電線充電。

▲Quest Pro手柄搖桿和電池

▲攝像頭

Quest Pro手柄采用了自追蹤的方案，手柄頂端放置了3顆VGA攝像頭，3個攝像頭實現(xiàn)360°全視場角覆蓋，攝像頭模組供應(yīng)廠商為舜宇智能光學(xué)，攝像頭采用豪威OV7251傳感器，基于5微米OmniPixel 3-GS全局快門架構(gòu)， 1/7.5英寸光學(xué)格式，為設(shè)計人員提供小尺寸、低功耗、高效率的 120fps、640x480 VGA分辨率相機模塊，OV7251的待機模式電流消耗僅為5mA ,在工作模式下，摸塊的全局快門可實現(xiàn)快速圖像捕捉。