С бързото развитие на технологията за добавена реалност (AR), интелигентните очила, като важен носител на AR технология, постепенно преминават от концепция към реалност. Въпреки това, широкото разпространение на интелигентните очила все още е изправено пред много технически предизвикателства, особено по отношение на технологията на дисплеите, теглото, разсейването на топлината и оптичните характеристики. През последните години силициевият карбид (SiC), като нововъзникващ материал, се прилага широко в различни силови полупроводникови устройства и модули. Сега той си проправя път в областта на AR очилата като ключов материал. Високият коефициент на пречупване на силициевия карбид, отличните свойства на разсейване на топлината и високата твърдост, наред с други характеристики, показват значителен потенциал за приложение в технологията на дисплеите, лекия дизайн и разсейването на топлината на AR очилата. Ние можем да предоставим...SiC пластина, което играе ключова роля за подобряването на тези области. По-долу ще разгледаме как силициевият карбид може да донесе революционни промени в интелигентните очила от гледна точка на неговите свойства, технологични пробиви, пазарни приложения и бъдещи перспективи.
Свойства и предимства на силициевия карбид
Силициевият карбид е полупроводников материал с широка забранена зона и отлични свойства като висока твърдост, висока топлопроводимост и висок коефициент на пречупване. Тези характеристики му дават широк потенциал за използване в електронни устройства, оптични устройства и управление на температурата. По-специално в областта на интелигентните очила, предимствата на силициевия карбид се отразяват главно в следните аспекти:
Висок индекс на пречупване: Силициевият карбид има индекс на пречупване над 2,6, много по-висок от традиционните материали като смола (1,51-1,74) и стъкло (1,5-1,9). Високият индекс на пречупване означава, че силициевият карбид може по-ефективно да ограничава разпространението на светлината, намалявайки загубите на светлинна енергия и по този начин подобрявайки яркостта на дисплея и зрителното поле (FOV). Например, очилата Orion AR на Meta използват технология за вълноводи от силициев карбид, постигайки 70-градусово зрително поле, което далеч надвишава 40-градусовото зрително поле на традиционните стъклени материали.
Отлично разсейване на топлината: Силициевият карбид има топлопроводимост стотици пъти по-голяма от тази на обикновеното стъкло, което позволява бързо топлопроводимост. Разсейването на топлината е ключов проблем за AR очилата, особено при дисплеи с висока яркост и продължителна употреба. Силициево-карбидните лещи могат бързо да пренасят топлината, генерирана от оптичните компоненти, подобрявайки стабилността и живота на устройството. Можем да предоставим SiC пластина, която осигурява ефективно управление на температурата в такива приложения.
Висока твърдост и износоустойчивост: Силициевият карбид е един от най-твърдите известни материали, втори след диаманта. Това прави силициево-карбидните лещи по-устойчиви на износване, подходящи за ежедневна употреба. За разлика от тях, стъклените и смолистите материали са по-податливи на надраскване, което се отразява на потребителското изживяване.
Ефект против дъга: Традиционните стъклени материали в AR очилата са склонни да създават ефект на дъга, при който околната светлина се отразява от повърхността на вълновода, създавайки динамични цветни светлинни модели. Силициевият карбид може ефективно да елиминира този проблем чрез оптимизиране на структурата на решетката, като по този начин подобрява качеството на дисплея и елиминира ефекта на дъгата, причинен от отраженията на околната светлина върху повърхността на вълновода.
Технологични пробиви на силициевия карбид в AR очилата
През последните години технологичните пробиви на силициевия карбид в AR очилата се фокусираха главно върху разработването на дифракционни вълноводни лещи. Дифракционният вълновод е технология за показване, която комбинира феномена на дифракция на светлината с вълноводни структури, за да разпространява изображения, генерирани от оптични компоненти, през решетката в лещата. Това намалява дебелината на лещата, което прави AR очилата да изглеждат по-близки до обикновените очила.
През октомври 2024 г. Meta (бившата Facebook) въведе използването на силициево-карбидни вълноводи, комбинирани с микро-LED диоди, в своите Orion AR очила, решавайки ключови проблеми в области като зрително поле, тегло и оптични артефакти. Оптичният учен на Meta Паскуал Ривера заяви, че технологията на силициево-карбидните вълноводи напълно е трансформирала качеството на дисплея на AR очилата, променяйки изживяването от „светлинни петна от дъга, подобни на диско топка“ до „спокойно изживяване, подобно на концертна зала“.
През декември 2024 г. XINKEHUI успешно разработи първия в света 12-инчов полуизолационен монокристален субстрат от силициев карбид с висока чистота, което отбелязва голям пробив в областта на субстратите с големи размери. Тази технология ще ускори приложението на силициев карбид в нови случаи на употреба, като например AR очила и радиатори. Например, 12-инчова силициево-карбидна пластина може да произведе 8-9 чифта лещи за AR очила, което значително подобрява ефективността на производството. Можем да предоставим SiC пластина в подкрепа на такива приложения в индустрията за AR очила.
Наскоро доставчикът на силициево-карбидни субстрати XINKEHUI си партнира с компанията за микро-нано оптоелектронни устройства MOD MICRO-NANO, за да създадат съвместно предприятие, фокусирано върху разработването и пазарното популяризиране на технологията за AR дифракционни вълноводни лещи. XINKEHUI, със своя технически опит в силициево-карбидните субстрати, ще предостави висококачествени субстрати за MOD MICRO-NANO, която ще използва предимствата си в микро-нано оптичната технология и обработката на AR вълноводи, за да оптимизира допълнително производителността на дифракционните вълноводи. Очаква се това сътрудничество да ускори технологичните пробиви в AR очилата, насърчавайки движението на индустрията към по-високи производителни и по-леки дизайни.
На изложението SPIE AR|VR|MR 2025, MOD MICRO-NANO представи своите второ поколение силициево-карбидни AR очила, тежащи само 2,7 грама и с дебелина от едва 0,55 милиметра, по-леки от обикновените слънчеви очила, предлагайки на потребителите почти незабележимо изживяване при носене, постигайки наистина „лек“ дизайн.
Случаи на приложение на силициев карбид в AR очила
В производствения процес на силициево-карбидни вълноводи, екипът на Мета преодоля предизвикателствата на технологията за наклонено ецване. Ръководителят на изследванията Нихар Моханти обясни, че наклоненото ецване е нетрадиционна технология за решетки, която ецва линии под наклонен ъгъл, за да оптимизира ефективността на свързването и разделянето на светлината. Този пробив положи основите за масовото приложение на силициевия карбид в AR стъклата.
Очилата Orion AR на Meta са представително приложение на силициево-карбидната технология в AR. Чрез използването на силициево-карбидна вълноводна технология, Orion постига 70-градусово зрително поле и ефективно се справя с проблеми като ghosting и ефект на дъгата.
Джузепе Карафиоре, лидер в технологията за AR вълноводи в Meta, отбеляза, че високият коефициент на пречупване и топлопроводимост на силициевия карбид го правят идеален материал за AR очила. След избора на материала, следващото предизвикателство беше разработването на вълновода, по-специално процеса на наклонено ецване за решетката. Карафиоре обясни, че решетката, която е отговорна за свързването на светлината към и от лещата, трябва да използва наклонено ецване. Гравираните линии не са разположени вертикално, а са разпределени под наклонен ъгъл. Нихар Моханти добави, че те са първият екип в световен мащаб, който постига наклонено ецване директно върху устройства. През 2019 г. Нихар Моханти и неговият екип изградиха специална производствена линия. Преди това не е имало налично оборудване за ецване на силициево-карбидни вълноводи, нито пък технологията е била осъществима извън лабораторията.
Предизвикателства и бъдещи перспективи на силициевия карбид
Въпреки че силициевият карбид показва голям потенциал в AR очилата, приложението му все още е изправено пред няколко предизвикателства. В момента силициево-карбидният материал е скъп поради бавния си темп на растеж и трудната обработка. Например, една силициево-карбидна леща за AR очилата Orion на Meta струва до 1000 долара, което затруднява задоволяването на нуждите на потребителския пазар. С бързото развитие на индустрията за електрически превозни средства обаче цената на силициевия карбид постепенно намалява. Освен това, разработването на големи субстрати (като 12-инчови пластини) ще доведе до допълнително намаляване на разходите и подобряване на ефективността.
Високата твърдост на силициевия карбид също така затруднява обработката му, особено при производството на микро-нано структури, което води до ниски нива на добив. В бъдеще, с по-задълбочено сътрудничество между доставчиците на силициево-карбидни субстрати и производителите на микро-нано оптика, се очаква този проблем да бъде решен. Приложението на силициевия карбид в AR очилата все още е в ранен етап, което изисква повече компании да инвестират в изследвания и разработване на оборудване за силициев карбид с оптичен клас. Екипът на Мета очаква други производители да започнат да разработват собствено оборудване, тъй като колкото повече компании инвестират в изследвания и оборудване за силициев карбид с оптичен клас, толкова по-силна ще стане екосистемата на индустрията за AR очила за потребителски клас.
Заключение
Силициевият карбид, с високия си коефициент на пречупване, отлично разсейване на топлината и висока твърдост, се превръща в ключов материал в областта на AR очилата. От сътрудничеството между XINKEHUI и MOD MICRO-NANO до успешното приложение на силициев карбид в AR очилата Orion на Meta, потенциалът на силициевия карбид в интелигентните очила е напълно демонстриран. Въпреки предизвикателствата като разходите и техническите пречки, с развитието на индустриалната верига и продължаващия напредък на технологиите, се очаква силициевият карбид да блесне в областта на AR очилата, тласвайки интелигентните очила към по-висока производителност, по-леко тегло и по-широко приложение. В бъдеще силициевият карбид може да се превърне в основен материал в AR индустрията, въвеждайки нова ера на интелигентните очила.
Потенциалът на силициевия карбид не се ограничава само до AR стъклата; неговите междуиндустриални приложения в електрониката и фотониката също показват огромни перспективи. Например, приложението на силициев карбид в квантовите изчисления и мощните електронни устройства се проучва активно. С напредването на технологиите и намаляването на разходите се очаква силициевият карбид да играе ключова роля в повече области, ускорявайки развитието на свързаните индустрии. Можем да предоставим SiC пластини за различни приложения, подкрепяйки напредъка както в AR технологията, така и извън нея.
Свързан продукт
8-инчова 200 мм 4H-N SiC пластина проводима манекен изследователски клас
Време на публикуване: 01 април 2025 г.