Med den raske utviklingen av utvidet virkelighet (AR)-teknologi går smartbriller, som en viktig bærer av AR-teknologi, gradvis fra konsept til virkelighet. Den utbredte bruken av smartbriller står imidlertid fortsatt overfor mange tekniske utfordringer, spesielt når det gjelder skjermteknologi, vekt, varmespredning og optisk ytelse. I de senere år har silisiumkarbid (SiC), som et fremvoksende materiale, blitt mye brukt i ulike krafthalvlederenheter og -moduler. Det er nå på vei inn i AR-brillefeltet som et nøkkelmateriale. Silisiumkarbids høye brytningsindeks, utmerkede varmespredningsegenskaper og høye hardhet, blant andre egenskaper, viser et betydelig potensial for anvendelse innen skjermteknologi, lettvektsdesign og varmespredning av AR-briller. Vi kan tilbySiC-skive, som spiller en avgjørende rolle i å forbedre disse områdene. Nedenfor skal vi utforske hvordan silisiumkarbid kan føre til revolusjonerende endringer i smartbriller med tanke på egenskaper, teknologiske gjennombrudd, markedsapplikasjoner og fremtidsutsikter.
Egenskaper og fordeler med silisiumkarbid
Silisiumkarbid er et halvledermateriale med bredt båndgap og utmerkede egenskaper som høy hardhet, høy varmeledningsevne og høy brytningsindeks. Disse egenskapene gir det et omfattende potensial for bruk i elektroniske enheter, optiske enheter og termisk styring. Spesielt innen smartbriller gjenspeiles fordelene med silisiumkarbid hovedsakelig i følgende aspekter:
Høy brytningsindeks: Silisiumkarbid har en brytningsindeks på over 2,6, mye høyere enn tradisjonelle materialer som harpiks (1,51–1,74) og glass (1,5–1,9). En høy brytningsindeks betyr at silisiumkarbid mer effektivt kan begrense lysforplantning, redusere lysenergitap og dermed forbedre skjermens lysstyrke og synsfelt (FOV). For eksempel bruker Metas Orion AR-briller silisiumkarbidbølgelederteknologi, som oppnår et 70-graders synsfelt, som langt overgår 40-graders synsfelt for tradisjonelle glassmaterialer.
Utmerket varmeavledning: Silisiumkarbid har en varmeledningsevne som er hundrevis ganger større enn vanlig glass, noe som muliggjør rask varmeledning. Varmeavledning er et viktig problem for AR-briller, spesielt under skjermer med høy lysstyrke og langvarig bruk. Silisiumkarbidlinser kan raskt overføre varmen som genereres av optiske komponenter, noe som forbedrer enhetens stabilitet og levetid. Vi kan tilby SiC-wafer som sikrer effektiv varmehåndtering i slike applikasjoner.
Høy hardhet og slitestyrke: Silisiumkarbid er et av de hardeste materialene som er kjent, nest etter diamant. Dette gjør silisiumkarbidlinser mer slitesterke og egnet for daglig bruk. I motsetning til dette er glass- og harpiksmaterialer mer utsatt for riper, noe som påvirker brukeropplevelsen.
Anti-regnbueeffekt: Tradisjonelle glassmaterialer i AR-briller har en tendens til å produsere en regnbueeffekt, der omgivelseslys reflekteres fra bølgelederoverflaten og skaper dynamiske fargemønstre. Silisiumkarbid kan effektivt eliminere dette problemet ved å optimalisere gitterstrukturen, og dermed forbedre skjermkvaliteten og eliminere regnbueeffekten forårsaket av refleksjoner av omgivelseslys på bølgelederoverflaten.
Teknologiske gjennombrudd med silisiumkarbid i AR-briller
De siste årene har de teknologiske gjennombruddene innen silisiumkarbid i AR-briller hovedsakelig fokusert på utviklingen av diffraksjonsbølgelederlinser. En diffraksjonsbølgeleder er en skjermteknologi som kombinerer diffraksjonsfenomenet til lys med bølgelederstrukturer for å forplante bilder generert av optiske komponenter gjennom gitteret i linsen. Dette reduserer tykkelsen på linsen, noe som gjør at AR-briller ser mer ut som vanlige briller.
I oktober 2024 introduserte Meta (tidligere Facebook) bruken av silisiumkarbid-etsede bølgeledere kombinert med mikroLED-er i sine Orion AR-briller, noe som løste viktige flaskehalser innen felt som synsfelt, vekt og optiske artefakter. Metas optiske forsker Pascual Rivera uttalte at silisiumkarbid-bølgelederteknologien fullstendig forvandlet skjermkvaliteten til AR-briller, og endret opplevelsen fra «diskokulelignende regnbuelysflekker» til en «konsertsallignende rolig opplevelse».
I desember 2024 utviklet XINKEHUI verdens første 12-tommers halvisolerende silisiumkarbid-enkrystallsubstrat med høy renhet, noe som markerte et stort gjennombrudd innen store substrater. Denne teknologien vil akselerere bruken av silisiumkarbid i nye bruksområder som AR-briller og kjøleribber. For eksempel kan en 12-tommers silisiumkarbid-wafer produsere 8–9 par AR-brillelinser, noe som forbedrer produksjonseffektiviteten betydelig. Vi kan tilby SiC-wafer for å støtte slike applikasjoner i AR-brilleindustrien.
Nylig inngikk leverandøren av silisiumkarbidsubstrater, XINKEHUI, et samarbeid med mikro-nano-optoelektroniske enhetsselskapet MOD MICRO-NANO for å etablere et joint venture fokusert på utvikling og markedspromotering av AR-diffraksjonsbølgelederlinseteknologi. XINKEHUI, med sin tekniske ekspertise innen silisiumkarbidsubstrater, vil levere substrater av høy kvalitet for MOD MICRO-NANO, som vil utnytte fordelene innen mikro-nano-optisk teknologi og AR-bølgelederprosessering for å ytterligere optimalisere ytelsen til diffraksjonsbølgeledere. Dette samarbeidet forventes å akselerere teknologiske gjennombrudd innen AR-briller, og fremme bransjens bevegelse mot høyere ytelse og lettere design.
På SPIE AR|VR|MR-utstillingen i 2025 presenterte MOD MICRO-NANO sine andre generasjons silisiumkarbid AR-brillelinser, som bare veier 2,7 gram og har en tykkelse på bare 0,55 millimeter. De er lettere enn vanlige solbriller. Dette gir brukerne en nesten umerkelig bruksopplevelse og et virkelig «lett» design.
Bruksområder for silisiumkarbid i AR-briller
I produksjonsprosessen av silisiumkarbidbølgeledere overvant Metas team utfordringene med skrå etsningsteknologi. Forskningsleder Nihar Mohanty forklarte at skrå etsning er en ikke-tradisjonell gitterteknologi som etser linjer i en skrå vinkel for å optimalisere lyskoblings- og avkoblingseffektiviteten. Dette gjennombruddet la grunnlaget for masseadopsjonen av silisiumkarbid i AR-briller.
Metas Orion AR-briller er en representativ anvendelse av silisiumkarbidteknologi i AR. Ved å bruke silisiumkarbidbølgelederteknologi oppnår Orion et 70-graders synsfelt og håndterer effektivt problemer som skyggeeffekt og regnbueeffekt.
Giuseppe Carafiore, Metas leder innen AR-bølgelederteknologi, bemerket at silisiumkarbids høye brytningsindeks og varmeledningsevne gjør det til et ideelt materiale for AR-briller. Etter å ha valgt materiale, var den neste utfordringen å utvikle bølgelederen, nærmere bestemt den skrå etsningsprosessen for gitteret. Carafiore forklarte at gitteret, som er ansvarlig for å koble lys inn og ut av linsen, må bruke skrå etsning. De etsede linjene er ikke arrangert vertikalt, men er fordelt i en skrå vinkel. Nihar Mohanty la til at de var det første teamet globalt som oppnådde skrå etsning direkte på enheter. I 2019 bygde Nihar Mohanty og teamet hans en dedikert produksjonslinje. Før det var det ikke noe utstyr tilgjengelig for å etse silisiumkarbidbølgeledere, og teknologien var heller ikke gjennomførbar utenfor laboratoriet.
Utfordringer og fremtidsutsikter for silisiumkarbid
Selv om silisiumkarbid viser stort potensial i AR-briller, står bruken fortsatt overfor flere utfordringer. For tiden er silisiumkarbidmateriale dyrt på grunn av langsom veksthastighet og vanskelig prosessering. For eksempel koster en enkelt silisiumkarbidlinse for Metas Orion AR-briller så mye som 1000 dollar, noe som gjør det vanskelig å møte forbrukermarkedets behov. Med den raske utviklingen av elbilindustrien synker imidlertid kostnaden for silisiumkarbid gradvis. Videre vil utviklingen av store substrater (som 12-tommers wafere) ytterligere drive kostnadsreduksjon og effektivitetsforbedring.
Den høye hardheten til silisiumkarbid gjør det også utfordrende å bearbeide, spesielt i fabrikasjon av mikronanostrukturer, noe som fører til lave utbytter. I fremtiden, med tettere samarbeid mellom leverandører av silisiumkarbidsubstrater og produsenter av mikronanooptikk, forventes dette problemet å bli løst. Silisiumkarbids bruk i AR-briller er fortsatt i en tidlig fase, noe som krever at flere selskaper investerer i forskning og utstyrsutvikling av optisk silisiumkarbid. Metas team forventer at andre produsenter vil begynne å utvikle sitt eget utstyr, ettersom jo flere selskaper investerer i forskning og utstyr av optisk silisiumkarbid, desto sterkere vil økosystemet for AR-briller for forbrukere bli.
Konklusjon
Silisiumkarbid, med sin høye brytningsindeks, utmerkede varmespredning og høye hardhet, er i ferd med å bli et nøkkelmateriale innen AR-briller. Fra samarbeidet mellom XINKEHUI og MOD MICRO-NANO til den vellykkede bruken av silisiumkarbid i Metas Orion AR-briller, har potensialet til silisiumkarbid i smartbriller blitt fullt demonstrert. Til tross for utfordringer som kostnader og tekniske hindringer, forventes silisiumkarbid å skinne innen AR-brillefeltet etter hvert som industrikjeden modnes og teknologien fortsetter å utvikle seg, og drive smartbriller mot høyere ytelse, lettere vekt og bredere bruk. I fremtiden kan silisiumkarbid bli det vanlige materialet i AR-industrien og innlede en ny æra innen smartbriller.
Potensialet til silisiumkarbid er ikke begrenset til AR-briller; dets tverrfaglige anvendelser innen elektronikk og fotonikk viser også store muligheter. For eksempel utforskes bruken av silisiumkarbid i kvantedatamaskiner og høyeffekts elektroniske enheter aktivt. Etter hvert som teknologien utvikler seg og kostnadene synker, forventes silisiumkarbid å spille en sentral rolle på flere felt, og akselerere utviklingen av relaterte industrier. Vi kan tilby SiC-wafere til ulike bruksområder, og støtte fremskritt innen både AR-teknologi og utover.
Relatert produkt
8-tommers 200 mm 4H-N SiC-wafer ledende dummy av forskningskvalitet
Sic-substrat silisiumkarbidwafer 4H-N-type høy hardhet korrosjonsbestandighet førsteklasses polering
Publisert: 01.04.2025