微軟HoloLens頭盔揭密　HPU核心芯片臺積電代工

　　微軟(Microsoft)在8月22日于美國加州Cupertino舉行的“Hot Chips”半導體會議中，首度揭露其虛擬實境頭戴式裝置HoloLens零組件細節。

　　其中內建的神秘“全像處理單元”(Holographic Processing Unit;HPU)芯片，微軟指出是由臺積電28納米制程進行客制化生產，內建24個配置于12集群的Tensilica DSP核心，據稱每秒可達1兆次的處理速度。

　　HPU構造高度復雜　可以不到10W功耗執行運算

　　根 據科技網站Venture Beat、The Register及EE Times等報導，這款HPU由微軟位于加州Mountain View的自有硬件工程團隊所設計，芯片內部構造非常復雜，包含約6,500萬個邏輯閘(logic gate)、8MB SRAM，上方有一層1GB的低功耗DDR3 RAM，所有零組件均采12mm x 12mm的球柵陣列(BGA)封裝。這款HPU也包含PCIe及標準序列介面，執行功耗不到10W。

　　HoloLens搭載英特爾(Intel)基于Atom架構的14納米x86 Cherry Trail系統單芯片(SoC)，具備1GB RAM，當這款SoC處在功耗低于4W情況時，即可讓HPU芯片達到每秒1兆次的圖像操作處理速度。

　　透 過接收來自HoloLens搭載的5顆攝影鏡頭、1顆深度感測器及動作感測器所感測及捕捉到的資訊，這款HPU能夠完全進行處理并將這些資訊進行壓縮，再 傳送至HoloLens內建的英特爾SoC，其中HPU內建的各個DSP核心均被賦予處理一項特殊任務。另外，這款HPU也能識別手勢及包含多個房間在內 的地圖環境。

　　不采傳統CPU或SoC支持定制化設計　考量彈性因素采Tensilica核心

　　微 軟采用混合的獨立加速度計并與DSP緊密連接，微軟并利用Tensilica的指令集擴展增加10個自定義指令給DSP，借以加速HoloLens所需的 具體操作內容，進而讓HoloLens可呈現出即時的擴增實境(AR)內容。整體而言，相較于基于純軟件的解決方案，采用HPU能夠加速演算速度達200 倍。

　　此次微軟是由旗下微軟裝置事業群(Microsoft Devices Group)工程師Nick Baker，負責揭露HoloLens內部神秘面紗，Baker指出微軟高層拒絕使用傳統中央處理器(CPU)或CPU-GPU SoC，支持包含硬件加速及程式設計元素的定制化設計，采用Tensilica核心有部分因素是考量其彈性，微軟此次添加300個自定義指令集至 Tensilica核心，若未能添加客制化指令集，最終可達到的數學運算密度將不會是所需要的程度。

　　Baker指出，微軟盡可能采用可程式設計化的元素以及固定的功能硬件，以滿足微軟對HPU期望的效能目標。不過Baker未透露微軟是否有任何升級HPU的計劃。

　　HoloLens集微軟內部研發能量于一身　目標開發更低價版本

　　針 對HoloLens的開發，Baker指出微軟集內部各硬件、軟件、體驗及效能團隊的力量共同從事研發，其中位于Mountain View的芯片設計團隊，最初是來自Web TV的收購，成功帶領微軟走向硬件開發之路，例如開發出Xbox 360的芯片，此前則負責HoloLens的系統設計。

　　微軟HoloLens研發團隊必須基于自有客制化光學技術、客制化芯片及客制化硬件進行開發，HoloLens主要邏輯板內建有64GB快閃存儲器及2GB RAM，搭載立體揚聲器、支持藍牙(Bluetooth)及Wi-Fi無線連網技術。

　　HoloLens搭載有1顆3D自定義深度攝影鏡頭，主要用來掃描用戶所處環境，以及1顆200萬畫素的高解析度鏡頭，另有4顆環境感測鏡頭以及1顆環境光線感測器。

　　微 軟耗費逾5年時間從事HoloLens開發，Baker表示共開發出約5款主要的原型樣式。微軟自3月開始出貨售價3,000美元的HoloLens開發 者套件給開發者，到了2017年搭載Windows 10系統的PC將可透過HoloLens，提供用戶一個3D的桌上型電腦(DT)使用環境。目前微軟仍致力于要讓HoloLens未來能以更低廉售價問 世，進而有助普及于世。

　　隨著近來任天堂(Nintendo)手機游戲《精靈寶可夢GO》 (Pokemon GO)在全球的爆紅，首度讓世人見識到擴增實境(AR)游戲及應用的市場潛力及魅力，未來隨著微軟HoloLens的問世，加上其他業者相關AR支持產品 的推出，可望再為全球AR產業及市況增添一臂之力，創造更身歷其境的AR游戲與應用操作環境，進而有助AR產業營收成長。市調機構Digi- Capital便預估，至2020年全球AR營收規模可達900億美元。