AR/AIメガネの技術革新に伴い、より複雑な機能要件、より長いバッテリー寿命、より軽量なメガネの品質など、各機能ポイントに対応する技術サポートのためのIPが必要とされるだけでなく、全体的なソリューションがより効率的に機能を達成できることが求められている。4月16日午後、中国チップ企業の芯原微電子（VeriSilicon)が主催したセミナー「スマート・ウェアラブル：常時接続、超軽量、超低消費電力」で、VeriSiliconのソリューション・アーキテクチャー・エンジニアの刘律宏は、ウェアラブル・アプリケーション向けのVeriSiliconのサブシステム・ソリューションを紹介した。
AI/ARメガネの大きな挑戦：性能、バッテリーの駆動時間、重量のバランス
AIメガネでもARでも、長時間装着する必要があるデバイスとして、まず必要なのは、ユーザーがメガネに求める基本的なニーズ、つまり快適に装着することを満たすことで、そのためにメガネの重量に対する要求は極めて厳しい。 テクノロジー調査・アドバイザリーグループのOMDIA（オムディア）のシニアアナリスト、林麟の意見では、AI/ARメガネの重量が50グラムを超えると、市場で生き残ることは難しくなる。
公開データによると、標準的なARメガネの重量は通常50g前後だ。その中で、ディスプレイシステムは二重視線・導波路ソリューションであれば約10g、センサーソリューション、ハンドジェスチャー認識カメラ、ジャイロスコープなどの総重量は約3-5gで、500-800mAhのバッテリーの重量は約8g-12gだ。ディスプレイのないAIメガネとして、その重量は約40-45gに制御できる可能性がある。 そして、通常の樹脂レンズベースのメガネは10g-30g程度だ。
明らかに、AI/ARメガネの場合、メガネ全体の重量とバッテリーの重量はすでに極度の圧縮状態にあることは明らかだ。 なぜなら、バッテリー容量を向上させるか、性能を向上させるか（消費電力を増加させ、バッテリーの駆動時間を低下させること）は、この 「レッドライン 」の重量に挑戦することになるからだ。
VeriSiliconが調査した3つのARグラスによると、「製品1」は500mAhのバッテリーを搭載し、8時間の連続ビデオ再生または映画やテレビの投映をサポートする。「製品2」のバッテリー容量は約440mAhで、軽量ナビゲーション、インスタントメッセージの通知などのシーンで4〜6時間の範囲をサポートする。「製品3」は1,200mAh以上のバッテリーを搭載し、3D解剖学教育や手術シミュレーションなどのシーンで4.5時間の範囲をサポートする。 明らかに、アプリケーションの複雑度が高くなればなるほど、その要求性能はますます高くなり、より大きなバッテリーを搭載したとしても、全体的なバッテリーの駆動時間は大幅に低下する。
そのため、AI/ARメガネメーカーにとっては、機能性、バッテリーの駆動時間、重量という面でバランスの取れた選択が必要となる。 VeriSiliconが市場の47種類のARメガネを調査した結果、いくつかの無効なデータを差し引いた後、ほとんどの消費者向けARメガネの重量分布は約30g-80gで、そのバッテリー容量の大部分は450mAh未満に集中していることが分かった。
AI/ARメガネの経験から、応用範囲が拡大するにつれて、性能に対する要求がますます高くなり、バッテリーの駆動時間に対する要求も高くなる一方、メガネマシン全体の重量はユーザーが長時間快適に装着できる必要がある。したがって、AI/ARメガネのマルチメディア・サブシステムの開発全体では、より豊富な機能とより強力な演算能力をサポートする必要があると同時に、より小さな面積、より低い消費電力、より効率的なデータ配信、より低い帯域幅待ち時間の要件を達成する必要がある。言い換えれば、機能の豊富さ、耐久性、品質と軽量性（装着感）のバランスを可能な限りとる必要がある。 そのため、AI/ARアイウェアシステム全体のエネルギー効率を向上させることが、ユーザーエクスペリエンスを向上させる鍵となっている。
VeriSiliconのウェアラブルIP・ソリューション、「不可能な三角（機能性、バッテリーの駆動時間、重量）」を打ち破る
VeriSiliconは中国最大の半導体IPベンダーとして、近年ウェアラブル市場向けにGPU、NPU、ISP、Dewarp、Videoなどの専用IPシリーズを開発しており、物体認識、ハンドジェスチャー認識、視覚認識、音声認識、画像レンダリング、画像表示などの機能を実現でき、可能な限り低い消費電力と最小面積を実現できる。 AI/ARメガネからウォッチまで、さまざまなウェアラブルデバイスの応用をカバーすることができる。
劉律宏は、VeriSiliconのIPは軽量のPico、Nano、Nano+Seriesなど5つのシリーズに分かれており、市場の位置付けが異なるウェアラブル製品をより多くカバーできると指摘した。 さらに、各IPは十分な設定可能オプションも提供しており、たとえ同じ製品を着地させることが目標であっても、市場の異なる理解と製品の位置づけの異なる理解に従って、それぞれ製品の差別化を行うことも可能だ。
ウェアラブル市場における長年の経験により、VeriSiliconは市場の需要に対応するために適切なIPとシステムを開発してきた。 外部メモリの種類と特性、さまざまなアプリケーション・シナリオのPPAモデルに対する敏感度を研究することで、VeriSiliconは適切なウェアラブルIPとシステムをよりコンパクトに組み合わせ、顧客が製品を着地させる際に 「1+1>2 」という効果を達成できるように取り組んでいる
「1+1>2 」という考えの中、「一つ目はシステムレベルの最適化がFLEXAのIP相互接続で、ピアツーピア方式を採用することで、従来のソリューションでIPが外部ストレージを通じ、データを配信する必要性を可能な限り排除している。 2つ目は、独自開発した非可逆圧縮技術を用いたDECNanoを利用することで、2～4倍の有効データ圧縮率を達成することができる。 何度も技術を繰り返した結果、圧縮後の画質を常に向上させることを前提に圧縮率を高める。同時に、この2つの技術を使用することで、システム全体の帯域幅の消費と外部記憶領域の消費を最小限に抑えることができる。」刘律宏は例を挙げて説明した。
VeriSiliconのウェアラブル・ソリューションは、完全なハードウェア・ソリューションであるだけでなく、エコロジーとソフトウェアの面でも顧客に十分なサポートを提供している。 例えば、ハードウェア・ソリューションの面では、VeriSiliconはアプリケーションのニーズに応じて、顧客が必要とするさまざまなサブシステムを柔軟に提供することができ、パフォーマンスと電力要件を満たすために、柔軟なddr-less・システムをサポートできる。また、ストレージ・スペースの占有率、消費電力、帯域幅を最小限に抑えるために、FLEXA DDRレス相互接続技術とDECNano圧縮技術をサポートできる。 ソフトウェア・コードとサポートの面では、VeriSiliconは、極めてに小さなドライバ・コード（100～300KB）と外部メモリ・フットプリント、非常に低いCPU負荷、RTOS、Linux、Androidなどの主流のオペレーティング・システムのサポートを含んでいる。
VeriSiliconのウェアラブル・ソリューションは現場で広く展開されている
また、劉律宏氏は顧客のウェアラブルチップのケースを紹介した。本来顧客のオリジナルチップ設計は、ISP、DSP、VDEC、VENC、DPU、SRAM、GPUなどを備えているだけでなく、外部メモリの帯域幅の制約とストレージ制約とが困難だった。 この場合、顧客の当初の設計では、全体の帯域幅が当初の予算の50％を超えており、性能も50％近くの期待を下回っており、決して理想とは言えない。 しかし、VeriSiliconのウェアラブル・ソリューションを利用した後、顧客は3段階の最適化を達成し、当初の設計目標を実現した。
具体的には、VeriSiliconのウェアラブルIPシリーズを利用した後、顧客は元のソリューションと比較し、全体で20%の面積削減と、IPレベルでの30%の消費電力削減を達成した。顧客は、VeriSiliconのウェアラブル・ソリューションの技術ポイントに基づいて、製品チップ全体のアプリケーション・シナリオを詳細に分析し、VeriSiliconのサブシステムを再配置し、データパスでの最適化をさらに進めた。 Datapathを最適化し、Datapath全体でFLEXAデータ圧縮を使用することで、サブシステムはほぼ完全なDDRSソリューションとなり、外部ストレージへのアクセスは非常に低い割合に抑えられる。
最終的に、顧客はビデオ入力からビデオ処理、ビデオ表示・出力まで、製品全体のシステム指数を大幅に改善することができた。 全体的なパフォーマンスは元のソリューションと比較して70％向上し、システム消費電力の最適化は60％改善され、IPレベル全体の帯域幅最適化は56.32％最適化され、外部ストレージ容量は73.89％節約された。
劉律宏の紹介によると、VeriSiliconの超低消費電力ソリューションはAR/VR製品に広く用いられている。 例えば、VeriSiliconのFLEXA技術は、顧客のビデオキャプチャ・サブシステムとディスプレイサブシステムに使用され、超低遅延エンコードとデコード、超低遅延機能を可能に実現できる。
VeriSiliconのウェアラブル・ソリューションは、AR、VR、スマートウォッチなど、さまざまなウェアラブル機器やAIoT機器にも導入されている。VeriSiliconと多くの顧客との協力関係があるからこそ、様々な製品の問題を解決し続ける場合、VeriSiliconもまた顧客から様々なフィードバックを受け続け、そして技術の反復と研究開発を続け、最終的には顧客により良いソリューションを提供できるようになる。
VeriSiliconの見解では、ARメガネ技術は間違いなく1社だけで達成できるものではなく、大きなエコシステムの構築と見なすことができるため、VeriSiliconはARメガネのウェアラブルソリューション一式の開発を継続し、ウェアラブルIPシリーズ、ウェアラブルシステム、システムソリューションの着地、ウェアラブルに必要な新技術（EIS、SLAMなど）の研究開発に投資し続ける。