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MR眼镜的“曲面”设计,难倒了无所不能的苹果

连续几年跳票后,苹果研发多年的 MR 头显预计将在下周一的 WWDC 上正式亮相。

据多家媒体和分析机构预测,该头显的价格预计将达到 3000 美元,这个数字显然超出了很多人的预期——当下最流行的 Quest 2 售价约为 400 美元,PSVR 2 刚发售时的价格约 500 美元,国内领先的 PICO 4 Pro 售价约 3800 元(大约 540 美元)

这样的价格决定了苹果 MR 头显很难一发布就成为像 iPhone、AirPods 一样流行的消费级产品,苹果也将其定位在生产力工具。

库克曾在多个场合力挺增强现实,认为后者将是下一代计算平台,从这个层面来看,将第一代产品定位在 ToB,显然对苹果来说也是无奈之举。据悉,工艺和技术难度使得成本居高不下,是促使苹果改变第一代头显产品定位的核心原因。

为了探究第一代苹果头显难产的缘由,The information 作者 Wayne Ma 采访了多个前苹果头显团队成员、制造商和产业链人士,分析了当下苹果头显制造的主要难点。

以下是报道原文,原标题《苹果在学习曲面:头显的设计如何给生产造成挑战》,由极客公园编译整理。

一、头显的设计如何给生产造成挑战

如果苹果下周如期推出期待已久的 MR 头显,这将是该公司自 iPhone 以来在新产品上最冒险的一次赌博。它还将前所未有地考验公司在设计和制造方面的实力。

由于其非常规的曲面设计、超薄和超轻的重量,这款头显是苹果有史以来创造的最复杂的硬件产品——最终价格也远超预期,约 3000 美元。The Information 查看了该设备在过去几年里的几张内部数字渲染图,整个屏幕是一块弧形玻璃,边缘包裹在光滑的铝制框架中,看起来比 iPhone 略厚

要点

  • 苹果第一年的头显出货量预计将少于 50 万台。

  • 组装工人发现因为显示屏曲率(curvature)而难以制造该设备。

  • 一名苹果采购员工乐观地认为头显可以沿袭 AirPods 的发展道路。

这些人士以及行业分析师表示,上述以及其他设计细节使得该设备难以大规模生产,并推高了它的预期零售价。据供应链相关人士称,预计苹果在发布第一年的头显出货量将少于 50 万台。该数字与股票分析师以及其他报告的预测一致。相比之下,苹果用了大约两年的时间售出了 100 万部 iPod,仅用了 74 天就售出了 100 万部 iPhone,不到一天就售出了 100 万部 Apple Watch。

至少有一名苹果公司的采购员工告诉一家零部件供应商,他们对这款头显的成功持乐观态度,暗示它可能会效仿 AirPods 的发展路径——从 2017 年(AirPods 上市的第一个完整年度)到 2020 年,AirPods 的出货量每年大约翻一番。苹果没有单独披露 AirPods 的销量,但根据研究公司 Canalys 的数据,2022 年苹果的无线耳机出货量超过 9100 万个,包括 AirPods 和 Beats。

据立讯精密面试过的工程师称,虽然头显尚未开始量产,但是苹果制造商——立讯精密已告知求职者,需要在 7 月之前为头显工厂配备满员。这意味着发布日期要么是秋季要么是冬季,因为苹果通常需要几个月的时间来进行产量爬坡。截至 4 月中旬,头显处于大规模生产前的关键阶段——即设计验证测试,其中产品设计已基本完成,目的是通过制造数万个体量的产品来测试其更大批量制造的能力,据三位知情人士透露。

这些知情人士表示,与 iPhone 等成熟产品相比,这款头显在这个阶段停留了过长时间,而且苹果甚至在异常晚的时候还在调整设计,包括在 4 月份,为的是使这款头显更容易制造。苹果发言人拒绝置评。

自 2015 年推出 Apple Watch 以来,苹果还没有推出过新的个人计算设备,这使得头显可能成为 CEO 蒂姆·库克的决定性时刻。他通过管理复杂的供应链、与中国政府打交道以及监管苹果的高毛利业务——App Store 的增长等方面的技能,提高了苹果公司的利润率。

此前,The Information 已经报道了头显设计的许多技术方面,以及该公司在推出后帮助开发人员创建应用程序的尝试。苹果将这款内部代号为 N301 的头显定位设想成:为客户提升生产力(productivity)、与远距离的人交流和享受新的娱乐方式。像苹果这样的混合现实头显依靠外置摄像头将数字图像叠加在用户的物理环境之上。

但多年来,与软件和硬件相关进展的延迟一直困扰着苹果的设备,该公司面临着在硬件设计过时之前出货的压力,包括苹果去年为 Mac 推出的处理器在内。与此同时,消费者对 VR 和 AR 设备(尤其是 Meta 的 Quest 头显)的兴趣自新冠居家期间达到顶峰以来已经放缓。

二、制造挑战

该设备的设计使其难以制造,需要开发弯曲的主板以安装在头显的弧形外壳内——这是苹果的首创,以及将头显的镜头和显示器安装到其薄框架中的解决方案。据多名研究人员称,苹果还在使用碳纤维(一种常见于飞机和体育用品的复合材料)来加固头显内部,来保证不会给设备增加额外重量。

根据该设备的早期图纸,位于右眼上方的小表盘可让用户在增强现实和虚拟现实之间切换,而电源按钮位于左眼上方。一个小的圆形连接器——外观类似于 Apple Watch 充电座——则连接到头显的左镜腿,一根电缆向下连接到腰部安装的电池组。头显背面附有柔软、可拆卸的面罩,佩戴舒适。头显的头带(headband)看起来主要由柔软的物品制成,并附在两个短而硬的镜腿上,包含左右扬声器。

基于泄露信息的概念渲染图|来源:MacRumors

据知情人士透露,负责设备外观和触感的苹果工业设计团队要求头显的前部由一块薄薄的弧形玻璃制成,从而给设备更好的外观和质感。据 The Information 此前报道,出于美观原因,这需要将十几个摄像头和传感器隐藏在玻璃后面。但据两位研究过头显的人说,玻璃会扭曲相机记录的图像,如果不用技术手段处理,可能会导致佩戴者感到恶心。

这些人说,每块制造的玻璃都存在细微差异,每个头显上的每个摄像头都必须在工厂单独测试和校准。这个过程比 iPhone 花费的时间更长,也更乏味,因为 iPhone 的摄像头比头显少

在开发过程中,苹果工程师还努力平衡头显前置玻璃的厚度和重量及其耐用性,因为相比 iPhone 的平面玻璃屏幕,头显玻璃的弯曲特性使其更容易破碎。其中一位知情人士称,工程师担心 VR 模式下的用户会撞到墙壁或家具,将头显的正面打碎成玻璃片,这可能会割伤他们的脸。

熟悉头显制造的人士还表示,它的曲率和密集的电子元件让组装工人的工作变得困难,因为他们几乎没有空间来操纵工具,而且必须以尴尬的角度安装组件。大多数苹果产品,包括头显,很大程度上都是手工组装的。

例如,据三名头显工作人员介绍,头显使用反射折射透镜(也称为薄饼透镜,pancake lense),通常用于望远镜或显微镜,以放大内部的小显示屏的图像。这样的镜头可以被放置在非常靠近屏幕的位置,而不会在镜头的外边缘造成变形失真(distortion),这一挑战使早期的 VR 耳机更厚。

然而,使用薄饼透镜意味着透镜距离屏幕只有几毫米,而不是几十毫米。这种薄型还意味着戴眼镜的用户必须购买可以磁性夹入头显的处方镜片,因为传统眼镜无法戴上设备。

三、适合穿裙子的女性吗?

佩戴者眼前的小屏幕也提出了挑战。一位前苹果员工表示,这种显示器被称为 Micro OLED 或 OLED on silicon(硅基有机电致发光微显示器),非常昂贵,以至于在试生产(trial production)期间,苹果决定必须修复有缺陷的显示器,而不是将它们扔掉。对于 iPhone 显示屏,供应商通常会丢弃有缺陷的显示屏。

这个高像素密度屏幕由索尼制造,可以达到数百万像素,采用类似于半导体制造的工艺直接印刷在硅晶片上。Display Supply Chain Consultants 首席执行官 Ross Young 表示显示屏的对角线尺寸仅为 1.41 英寸。

图片来源:Ross Young 的推特截图

Young 告诉 The Information,与更传统的屏幕相比,这款头显的显示屏尺寸和像素密度相对较小,这可能使索尼今年难以生产超过 50 万个面板——供应 25 万个头显的量。目前尚不清楚苹果公司是如何克服这一潜在瓶颈的。

由于这种复杂性,苹果长期以来一直在努力制作高质量的头显原型。一位多年前从事这款头显项目的人士表示,当该公司每天生产 100 个头显时,只有大约 20 个产品达到了苹果的标准。当然,苹果可能已经大大提高了良率,来适应当前的发展阶段。

苹果还希望这款头显能够兼容尽可能多的脸型。多名前员工表示,在开发过程中,员工们争论过头显是否需要额外的眼动追踪摄像头,或者进一步调整其电动镜头(motorized),以适应一小部分眼睛或鼻子形状异常的人群。苹果可能已经解决了这些问题。

苹果公司一些从事头显项目的前员工分享了他们对其设计的担忧。例如,头显的外部电池组——苹果为减轻重量和头部周围的束缚感而作出的不同寻常的设计选择——可能可以放在口袋里或夹在腰带上,但它如何适配穿裙子的女性呢?

四、迟到的产线切换

据两位知情人士透露,苹果面临的另一个麻烦是临时切换制造商,尽管这款设备目前仍在同一地点由相同的工程师团队开发,以确保产线顺利过渡。

两位知情人士表示,该地点是中国东部城市昆山的一条生产线,位于一栋大楼内,该大楼以前用于开发苹果的 AirPower 无线充电垫,这款产品在被推出 18 个月后取消了。

立讯精密是一家崭露头角的中国制造商,去年从苹果之前的合作伙伴和硕手中接管了头显的组装业务,后者在开发四年多后因制作难度大而对该项目失去了兴趣。据两位知情人士透露,这些障碍会使大规模生产无利可图。日经亚洲率先报道了该制造商的转变。

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