Yhdistettyjen todellisuuslasien piirilevyjen valmistus videon läpivientiin ja spatiaalisiin laskentajärjestelmiin

Yhdistettyä todellisuutta käyttävän virtuaalilaitteen piirilevyn on käsiteltävä reaalimaailman ja keinotekoista grafiikkaa samanaikaisesti. Erillisissä MR-virtuaalilaitteissa on tyypillisesti tehokas XR-prosessori, LPDDR-muisti ja -tallennustila, useita seuranta- ja värinsiirtokameroita, IMU-yksiköt, valinnainen syvyystunnistus, katseenseuranta, korkean resoluution näytöt, tilaääni, Wi-Fi/Bluetooth ja huomattava akku. Alhaisen latenssin kamerasta näyttöön -prosessointi tekee piirilevystä tiheän ja nopean laskenta-alustan yksinkertaisen puettavan näytön sijaan.

Highleap Electronics valmistaa asiakaskohtaisesti suunniteltuja yhdistetyn todellisuuden emolevyjä, kamera-/flex-alikokoonpanoja ja niihin liittyviä piirilevyjä. Tuotannon haasteena on kamera-/näyttökanavan eheyden, muistin reitityksen, lämpöliitäntöjen, anturien synkronoinnin ja optisen/mekaanisen linjauksen säilyttäminen toistuvien kokoonpanojen aikana. Sovellusohjelmistot, spatiaalisen kartoituksen tarkkuus, käyttäjäturvallisuus ja lopullinen kuulokkeiden yhteensopivuus kuuluvat edelleen alkuperäislaitevalmistajan (OEM) täydellisen tuotevalidoinnin piiriin.

Yhdistettyjen todellisuuksien kuulokkeiden arkkitehtuurit ja tuotekokoonpanot

Yhdistetyn todellisuuden laitteistoja voidaan rakentaa useissa eri muodoissa, ja piirilevyn arkkitehtuurin tulisi vastata suunniteltua laskenta- ja läpikulkustrategiaa.

• Erillinen MR-kuulokemikrofoni: Integroi XR SoC:n, muistin, tallennustilan, kamerat, näytöt, langattomat yhteydet ja akun kuulokkeiden sisään.
• Yrityskäyttöön tarkoitetut paikkatietoihin perustuvat kuulokkeet: Lisää korkeamman resoluution kameroita, syvyystunnistuksen, katseenseurannan, suojatun yhteyden tai modulaarisia lisävarusteita koulutus-, visualisointi- ja työnkulkusovelluksiin.
• Tietokoneella avustetut MR-kuulokkeet: Pitää osan renderöinnistä irti, mikä vähentää paikallista laskentatehoa, mutta lisää nopean tiedonsiirron, näytön ja seurantaliittymän vaatimuksia.
• MR-kehitys-/referenssikuulokkeet: Saattaa paljastaa kamera-, anturi- ja virheenkorjausliittymiä, jotka poistettaisiin tai yhdistettäisiin tuotantosuunnitelmassa.
• MR-kuulokkeet, joissa on erillinen silmän-/kasvojenseuranta: Lisää NIR-valaistusta, kameroita ja synkronoinnin, mikä lisää paikallista lämpö- ja taivutuskompleksisuutta.
• Vierekkäiset järjestelmät: AR- ja VR-laseissa on useita yhteisiä prosessoreita ja sensoreita, mutta MR:lle on ominaista matalan latenssin reaalimaailman läpivienti ja tilan häivytys pelkän optisen läpinäkyvyyden tai täysin virtuaalisen näytön sijaan.

Miksi kameroiden lukumäärä on valmistusongelma yhdistetyssä todellisuudessa?

Jokainen lisäkamera lisää suurnopeuskaistoja, tehonsekvensointia, kelloja, flex-liittimiä, kalibrointitietoja ja mekaanisia datumeja. Tuotannon on säilytettävä seuranta- ja läpivientiohjelmiston käyttämät tarkat moduuli- ja sijoitteluoletukset.

XR-prosessori, LPDDR-muisti ja nopea levyarkkitehtuuri

Nykyaikaiset MR-alustat tukevat korkean resoluution näyttöjä ja useita samanaikaisia ​​kameroita, mikä asettaa jatkuvaa kysyntää prosessorille, LPDDR-muistille, tallennustilalle ja virransyötölle. Emolevy tulisi suunnitella nopeaksi laskenta-alustaksi, jossa on hallittu pinoaminen.

• Suorittimen pako: Hienojakoiset BGA XR SoC-piirit ajavat usein HDI-piirilevy vaatimukset läpivienneille, mikroläpivienneille ja tiheälle virranjakelulle.
• LPDDR: Muistin reititys vaatii tiukan topologian, referenssitason jatkuvuuden ja ajoituksen hallinnan, joka on yhdenmukainen nopea piirilevysuunnittelu.
• Varastointi: UFS/eMMC-muistin ja käynnistysflash-muistin tulisi pysyä BOM/ohjelmistoversioiden hallinnassa, koska laiteohjelmistokuvat ja suorituskyky voivat riippua laiteperheestä.
• Nopea pinoaminen: Kameran, näytön ja muistikanavien tulisi käyttää vapautettua nopea piirilevyjen pinoaminen impedanssikohteiden säilyessä valmistuksen avulla.
• Virran eheys: GPU/tekoäly/kameratyökuormat aiheuttavat nopeita virranmuutoksia; irtikytkentä, PMIC-sijoittelu ja kuparin jakautuminen tulisi tarkistaa täyden läpikulku-/renderöintikuorman alla.

Läpikulkukamerat, syvyysanturit ja visuaalinen inertiaalinen seuranta

MR-laatu riippuu fyysisten kameroiden ja IMU:n välisestä suhteesta. Värin läpäisykamerat tarvitsevat matalan latenssin datapolkuja, kun taas seurantakamerat ja syvyysmoduulit vaativat yhdenmukaisen sijoittelun ja ajoituksen.

• Värikamerat: Korkean resoluution läpivirtausmoduulit voivat käyttää kameran piirilevyjen valmistus ja kontrolloidut taipuisat kokoonpanomenetelmät.
• Seurantakamerat: Kuulokkeiden kuoren ympärille voidaan sijoittaa laajan kuvakulman omaavia yksivärikameroita; liittimien ja linssien tiedot tulee tarkastaa mekaanisesti.
• Syvyyden tunnistus: Stereo-, ToF- tai strukturoidut valoarkkitehtuurit muuttavat tehoa, säteilijöitä ja kalibrointivaatimuksia.
• Kameran jousto: Useat kamerat yhdistyvät usein toisiinsa kameran FPC kokoonpanot, joiden on säilytettävä taivutussäde ja liittimen suunta.
• Anturifuusio: IMU:n ja kameran synkronointia tulisi käsitellä ajoitusvaatimuksena, ei pelkästään ohjelmistotoimintona.

Voidaanko kameramoduuleja vaihtaa keskenään, jos liitin on sama?

Ei. Kennon koko, objektiivin geometria, rullaava/globaali suljintoiminto, kellotus ja kalibrointiominaisuudet voivat vaikuttaa seurantaan ja läpimenoon. Kameramoduulien tulisi normaalisti olla ohjattuja MPN-moduuleja, ellei alkuperäinen valmistaja ole hyväksynyt vaihtomoduulia.

Näyttö-, katseenseuranta- ja optisen liitäntäelektroniikka

Näyttöjärjestelmän on ylläpidettävä matalan latenssin renderöintiä samalla, kun se jakaa näyttöaluetta kasvojen lähellä olevien silmänseurantakameroiden, lähestymisantureiden ja äänilaitteiden kanssa.

• Korkean resoluution näytöt: Kaksois-micro-OLED/LCD- tai muut paneelit vaativat suuren kaistanleveyden dataa, synkronoitua tehoa ja tarkkaa FPC-suuntausta. Highleap voi tukea julkaistuja näyttö PCB käyttöliittymä.
• Silmänseuranta: NIR-LEDit ja silmäkamerat vaativat synkronoidun käytön/kuvauksen ja huolellisen lämpöasettelun linssikokoonpanon lähellä.
• Linssin/piirilevyn data: Näyttö- ja silmäkameralevyjen tulisi käyttää optiseen pinoon kytkettyjä mekaanisia referenssejä.
• Läheisyys-/läsnäolotunnistus: Kuulokkeiden käytön tunnistus voi hallita uni-/valvetilaa ja näyttää turvallisuustiloja.
• Joustava yhteenliitäntä: Kaarevat optiset haarat voivat käyttää joustava piirilevy tai jäykkä-joustava kaapelin koon pienentämiseksi.

Langaton, ääni-, akku- ja lämpösuunnittelu täydellä magneettikuvauskuormituksella

Erillinen mixed reality -virtuaalikone voi samanaikaisesti ylläpitää kameran tallennusta, renderöintiä, langatonta liikennettä ja ääntä. Virrankulutus ja jäähdytyssuunnittelu on siksi validoitava realistisessa työkuormituksessa eikä käynnistyksen tai lepotilan aikana.

• Wi-Fi: Suoratoisto ja pilviyhteydet voivat käyttää suuren läpimenon Wi-Fi-yhteyttä; antennijärjestelmän on toimittava rinnakkain useiden kameroiden ja käyttäjän pään kanssa.
• Bluetooth: Ohjaimet ja lisävarusteet voivat käyttää vapautettua Bluetooth-piirilevy arkkitehtuuri.
• Tilaääni: Kaiutinvahvistimet, mikrofonit ja koodekki-/DSP-toiminnot tulee pitää eristettyinä kohinaisista kytkentäpääteosista.
• Akun hallinta: Suojaus, polttoaineen mittaus ja latauksen hallinta voivat seurata akun hallintapiirilevy valitun solupaketin periaatteet.
• Terminen leviäminen: SoC-, muisti-, PMIC- ja Wi-Fi-piirien lämpö tulisi siirtää pois iholta ja optiikasta käyttämällä Piirilevyjen lämmönhallintatekniikat ja vapautunut mekaaninen lämpöreitti.

Kalibrointitiedot, kameramoduulin pariliitos ja kuuloketason konfigurointi

Yhdistettyä todellisuutta hyödyntävät laitteistot ovat epätavallisen riippuvaisia ​​kalibrointitiedoista. Mekaanisesti virheetön piirilevy voi silti tuottaa huonon läpimenon tai seurannan, jos ladataan väärät kameraparametrit, moduulin tunnistetiedot tai virtuaalilasien kokoonpano.

• Kameran ominaisuudet/ulkoiset ominaisuudet: OEM-kalibrointiarvojen on ehkä pysyttävä linkitettyinä tiettyyn kameramoduuliin tai koottuun kuulokemikrofoniin.
• Moduulin vaihto: Kameran, syvyysmoduulin tai näytön vaihtaminen uudelleentyön aikana voi johtaa uudelleenkalibrointitarpeeseen.
• Sarjakartoitus: Emolevyn, kameran, näytön ja kuulokkeiden sarjanumerot tulee yhdistää alkuperäisen laitevalmistajan tuotantotietokannan mukaisesti.
• Laiteohjelmiston kokoonpano: Kameran suunnan, objektiivin mallin ja kennon ajoitustaulukoiden tulee vastata tarkasti mekaanista versiota.
• Tehtaan raja: Highleap voi säilyttää tunnisteet ja suorittaa asiakkaan määrittämät kalibroinnin latausvaiheet, kun taas kalibrointimalli ja hyväksymiskynnykset pysyvät OEM-valmistajien hallinnassa.

MR-kuulokkeiden piirilevykokoonpano, BGA-tarkastus ja moduulien ohjaus

Yhdistettyä todellisuutta hyödyntävissä emolevyissä yhdistyvät suuret BGA-piirit erittäin hienoihin passiivisiin verkkoihin, useisiin FPC-liittimiin ja ohjattuihin optisiin moduuleihin. Ensimmäisen artikkelin tuotannon tulisi varmistaa sekä juotosten laatu että mekaaniset suhteet.

• BGA-kokoonpano: Highleap voi tarjota BGA-piirilevykokoonpano XR SoC-piireille, muistille ja tiheästi virtaa tuottaville laitteille.
• Komponenttien hankinta: Suorittimen, muistin, kameroiden, näyttömoduulien ja radiotaajuuslaitteiden tulee noudattaa asiakkaan hyväksymiä menetelmiä. komponenttien hankinta valvontaa.
• AOI: AOI PCBA:ssa voi tarkistaa FPC-liittimet, passiivit ja suunnan ennen kuin suojat ja optiikat estävät pääsyä.
• X-ray: Röntgentarkastus voi tarvittaessa arvioida piilossa olevia BGA/LGA-liitoksia.
• Moduulin jäljitettävyys: Kameran ja näytön sarjanumero-/kalibrointitietojen on ehkä pysyttävä linkitettyinä kootun kuulokkeen tai piirilevyn sarjanumeroon.

Toiminnallinen testi- ja tarjouspyyntöpaketti sekoitetun todellisuuden kuulokkeiden piirilevyjen tuotantoon

Tehtaan tulisi testata piirilevyn ja moduulin rajapinnat ennen alkuperäisen laitevalmistajan lopullista spatiaalista kalibrointia ja ohjelmiston validointia. Hyödyllinen tuotantotesti harjoittelee riskialttiita laitteistopolkuja yrittämättä toistaa koko MR-sovellusta.

• Käynnistys/muisti: Tarkista laiteohjelmiston levykuva, muisti ja tallennustilan kunto.
• Kameraryhmä: Varmista, että jokainen läpikulku-/seurantakamera luetteloi ja tuottaa odotetun kuva-/testidatan.
• Näyttö: Tarkista vasen/oikea kuvaulostulo ja perussynkronointi.
• IMU/silmänseuranta: Tarkista anturitiedonsiirto, NIR-valaistus ja hyväksytyn testitilan tallennus, jos sellainen on.
• Langaton/ääni: Vahvista ohjaimen linkki, Wi-Fi/Bluetooth ja mikrofoni-/kaiutinreitit.
• Täysi kuormavirta/lämpö: Käytä OEM-valmistajan määrittämää jännitystilaa kisko- tai jäähdytysongelmien havaitsemiseen.
• FCT: Highleap voi toteuttaa toiminnallinen testaus lokien ja sarjajäljitettävyyden avulla.