微软HoloLens头盔揭密　HPU核心芯片台积电代工

　　微软(Microsoft)在8月22日于美国加州Cupertino举行的“Hot Chips”半导体会议中，首度揭露其虚拟实境头戴式装置HoloLens零组件细节。

　　其中内建的神秘“全像处理单元”(Holographic Processing Unit;HPU)芯片，微软指出是由台积电28纳米制程进行客制化生产，内建24个配置于12集群的Tensilica DSP核心，据称每秒可达1兆次的处理速度。

　　HPU构造高度复杂　可以不到10W功耗执行运算

　　根 据科技网站Venture Beat、The Register及EE Times等报导，这款HPU由微软位于加州Mountain View的自有硬件工程团队所设计，芯片内部构造非常复杂，包含约6,500万个逻辑闸(logic gate)、8MB SRAM，上方有一层1GB的低功耗DDR3 RAM，所有零组件均采12mm x 12mm的球栅阵列(BGA)封装。这款HPU也包含PCIe及标准序列介面，执行功耗不到10W。

　　HoloLens搭载英特尔(Intel)基于Atom架构的14纳米x86 Cherry Trail系统单芯片(SoC)，具备1GB RAM，当这款SoC处在功耗低于4W情况时，即可让HPU芯片达到每秒1兆次的图像操作处理速度。

　　透 过接收来自HoloLens搭载的5颗摄影镜头、1颗深度感测器及动作感测器所感测及捕捉到的资讯，这款HPU能够完全进行处理并将这些资讯进行压缩，再 传送至HoloLens内建的英特尔SoC，其中HPU内建的各个DSP核心均被赋予处理一项特殊任务。另外，这款HPU也能识别手势及包含多个房间在内 的地图环境。

　　不采传统CPU或SoC支持定制化设计　考量弹性因素采Tensilica核心

　　微 软采用混合的独立加速度计并与DSP紧密连接，微软并利用Tensilica的指令集扩展增加10个自定义指令给DSP，借以加速HoloLens所需的 具体操作内容，进而让HoloLens可呈现出即时的扩增实境(AR)内容。整体而言，相较于基于纯软件的解决方案，采用HPU能够加速演算速度达200 倍。

　　此次微软是由旗下微软装置事业群(Microsoft Devices Group)工程师Nick Baker，负责揭露HoloLens内部神秘面纱，Baker指出微软高层拒绝使用传统中央处理器(CPU)或CPU-GPU SoC，支持包含硬件加速及程式设计元素的定制化设计，采用Tensilica核心有部分因素是考量其弹性，微软此次添加300个自定义指令集至 Tensilica核心，若未能添加客制化指令集，最终可达到的数学运算密度将不会是所需要的程度。

　　Baker指出，微软尽可能采用可程式设计化的元素以及固定的功能硬件，以满足微软对HPU期望的效能目标。不过Baker未透露微软是否有任何升级HPU的计划。

　　HoloLens集微软内部研发能量于一身　目标开发更低价版本

　　针 对HoloLens的开发，Baker指出微软集内部各硬件、软件、体验及效能团队的力量共同从事研发，其中位于Mountain View的芯片设计团队，最初是来自Web TV的收购，成功带领微软走向硬件开发之路，例如开发出Xbox 360的芯片，此前则负责HoloLens的系统设计。

　　微软HoloLens研发团队必须基于自有客制化光学技术、客制化芯片及客制化硬件进行开发，HoloLens主要逻辑板内建有64GB快闪存储器及2GB RAM，搭载立体扬声器、支持蓝牙(Bluetooth)及Wi-Fi无线连网技术。

　　HoloLens搭载有1颗3D自定义深度摄影镜头，主要用来扫描用户所处环境，以及1颗200万画素的高解析度镜头，另有4颗环境感测镜头以及1颗环境光线感测器。

　　微 软耗费逾5年时间从事HoloLens开发，Baker表示共开发出约5款主要的原型样式。微软自3月开始出货售价3,000美元的HoloLens开发 者套件给开发者，到了2017年搭载Windows 10系统的PC将可透过HoloLens，提供用户一个3D的桌上型电脑(DT)使用环境。目前微软仍致力于要让HoloLens未来能以更低廉售价问 世，进而有助普及于世。

　　随着近来任天堂(Nintendo)手机游戏《精灵宝可梦GO》 (Pokemon GO)在全球的爆红，首度让世人见识到扩增实境(AR)游戏及应用的市场潜力及魅力，未来随着微软HoloLens的问世，加上其他业者相关AR支持产品 的推出，可望再为全球AR产业及市况增添一臂之力，创造更身历其境的AR游戏与应用操作环境，进而有助AR产业营收成长。市调机构Digi- Capital便预估，至2020年全球AR营收规模可达900亿美元。