Sa mabilis na pag-unlad ng teknolohiya ng augmented reality (AR), ang mga smart glasses, bilang isang mahalagang carrier ng AR technology, ay unti-unting lumilipat mula sa konsepto patungo sa realidad. Gayunpaman, ang malawakang paggamit ng mga matalinong salamin ay nahaharap pa rin sa maraming teknikal na hamon, lalo na sa mga tuntunin ng teknolohiya ng pagpapakita, timbang, pagkawala ng init, at pagganap ng optical. Sa mga nagdaang taon, ang silicon carbide (SiC), bilang isang umuusbong na materyal, ay malawakang inilapat sa iba't ibang mga power semiconductor device at modules. Papasok na ito ngayon sa field ng AR glasses bilang pangunahing materyal. Ang mataas na refractive index ng Silicon carbide, mahusay na mga katangian ng pagkawala ng init, at mataas na tigas, bukod sa iba pang mga tampok, ay nagpapakita ng makabuluhang potensyal para sa paggamit sa teknolohiya ng pagpapakita, magaan na disenyo, at pagkawala ng init ng mga salamin sa AR. Maaari naming ibigaySiC wafer, na gumaganap ng mahalagang papel sa pagpapabuti ng mga lugar na ito. Sa ibaba, tutuklasin natin kung paano maaaring magdala ng mga rebolusyonaryong pagbabago ang silicon carbide sa mga smart glass mula sa mga aspeto ng mga katangian nito, mga teknolohikal na tagumpay, mga aplikasyon sa merkado, at mga prospect sa hinaharap.
Mga Katangian at Kalamangan ng Silicon Carbide
Ang Silicon carbide ay isang malawak na bandgap na semiconductor na materyal na may mahusay na mga katangian tulad ng mataas na tigas, mataas na thermal conductivity, at isang mataas na refractive index. Ang mga katangiang ito ay nagbibigay ng malawak na potensyal para sa paggamit sa mga electronic device, optical device, at thermal management. Partikular sa larangan ng matalinong baso, ang mga bentahe ng silicon carbide ay pangunahing makikita sa mga sumusunod na aspeto:
High Refractive Index: Ang Silicon carbide ay may refractive index na higit sa 2.6, mas mataas kaysa sa tradisyonal na mga materyales tulad ng resin (1.51-1.74) at salamin (1.5-1.9). Ang isang mataas na refractive index ay nangangahulugan na ang silicon carbide ay maaaring mas epektibong hadlangan ang pagpapalaganap ng liwanag, binabawasan ang pagkawala ng liwanag na enerhiya, at sa gayon ay nagpapabuti ng liwanag ng display at field of view (FOV). Halimbawa, ang mga baso ng Meta ng Orion AR ay gumagamit ng teknolohiyang silicon carbide waveguide, na nakakamit ng 70-degree na larangan ng view, na higit na lampas sa 40-degree na larangan ng view ng mga tradisyonal na materyales sa salamin.
Napakahusay na Pag-alis ng init: Ang Silicon carbide ay may thermal conductivity na daan-daang beses na mas malaki kaysa sa ordinaryong salamin, na nagbibigay-daan sa mabilis na pagpapadaloy ng init. Ang pagkawala ng init ay isang pangunahing isyu para sa AR glasses, lalo na sa panahon ng mataas na liwanag na mga display at matagal na paggamit. Ang mga silicone carbide lens ay maaaring mabilis na ilipat ang init na nabuo ng mga optical na bahagi, na nagpapahusay sa katatagan at habang-buhay ng device. Maaari kaming magbigay ng SiC wafer na nagsisiguro ng epektibong pamamahala ng thermal sa mga naturang aplikasyon.
Mataas na Hardness at Wear Resistance: Ang Silicon carbide ay isa sa pinakamahirap na materyales na kilala, pangalawa lamang sa brilyante. Ginagawa nitong mas lumalaban sa pagsusuot ang mga silicon carbide lens, na angkop para sa pang-araw-araw na paggamit. Sa kabaligtaran, ang mga materyales sa salamin at dagta ay mas madaling kapitan ng mga gasgas, na nakakaapekto sa karanasan ng gumagamit.
Anti-Rainbow Effect: Ang mga tradisyunal na materyales sa salamin sa AR glasses ay may posibilidad na makagawa ng rainbow effect, kung saan ang ilaw sa paligid ay sumasalamin sa ibabaw ng waveguide, na lumilikha ng mga dynamic na color light pattern. Mabisang maaalis ng silicone carbide ang isyung ito sa pamamagitan ng pag-optimize sa istraktura ng grating, kaya pinapabuti ang kalidad ng display at inaalis ang epekto ng bahaghari na dulot ng mga pagmuni-muni ng nakapaligid na liwanag sa ibabaw ng waveguide.
Mga Teknolohikal na Pagsulong ng Silicon Carbide sa AR Glasses
Sa mga nagdaang taon, ang mga teknolohikal na tagumpay ng silicon carbide sa AR glasses ay pangunahing nakatuon sa pagbuo ng diffraction waveguide lens. Ang diffraction waveguide ay isang display technology na pinagsasama ang diffraction phenomenon ng liwanag sa waveguide structures upang magpalaganap ng mga larawang nabuo ng optical components sa pamamagitan ng grating sa lens. Binabawasan nito ang kapal ng lens, na ginagawang mas malapit ang AR glasses sa regular na eyewear.
Noong Oktubre 2024, ipinakilala ng Meta (dating Facebook) ang paggamit ng mga silicon carbide-etched waveguides na sinamahan ng mga microLED sa Orion AR glasses nito, na nilulutas ang mga pangunahing bottleneck sa mga field gaya ng field of view, weight, at optical artifacts. Sinabi ng optical scientist ng Meta na si Pascual Rivera na ang teknolohiya ng silicon carbide waveguide ay ganap na binago ang kalidad ng display ng AR glasses, na binago ang karanasan mula sa "mga disco-ball-like rainbow light spot" patungo sa isang "concert hall-like serene experience."
Noong Disyembre 2024, matagumpay na binuo ng XINKEHUI ang unang 12-pulgadang high-purity na semi-insulating silicon carbide na solong kristal na substrate sa mundo, na nagmarka ng isang malaking tagumpay sa larangan ng malalaking sukat na substrate. Ang teknolohiyang ito ay magpapabilis sa paggamit ng silicon carbide sa mga bagong kaso ng paggamit tulad ng mga AR glass at heat sink. Halimbawa, ang isang 12-pulgadang silicon carbide wafer ay maaaring makagawa ng 8-9 na pares ng AR glasses lens, na makabuluhang nagpapahusay sa kahusayan sa produksyon. Maaari kaming magbigay ng SiC wafer upang suportahan ang mga naturang application sa industriya ng AR glasses.
Kamakailan, ang supplier ng silicon carbide substrate na XINKEHUI ay nakipagsosyo sa micro-nano optoelectronic device company na MOD MICRO-NANO upang magtatag ng isang joint venture na nakatuon sa pagbuo at pagsulong sa merkado ng AR diffraction waveguide lens technology. Ang XINKEHUI, kasama ang teknikal na kadalubhasaan nito sa mga silicon carbide substrates, ay magbibigay ng mga de-kalidad na substrate para sa MOD MICRO-NANO, na gagamitin ang mga pakinabang nito sa micro-nano optical technology at AR waveguide processing upang higit pang ma-optimize ang performance ng diffraction waveguides. Ang pakikipagtulungang ito ay inaasahang magpapabilis ng mga teknolohikal na tagumpay sa AR glasses, na nagpo-promote ng paglipat ng industriya patungo sa mas mataas na performance at mas magaan na disenyo.
Sa 2025 SPIE AR|VR|MR exhibition, ipinakita ng MOD MICRO-NANO ang pangalawang henerasyon nitong silicon carbide AR glasses lens, na tumitimbang lamang ng 2.7 gramo at may kapal na 0.55 millimeters lang, mas magaan kaysa sa regular na salaming pang-araw, na nag-aalok sa mga user ng halos hindi mahahalata na karanasan sa pagsusuot, na nakakamit ng isang tunay na "magaan na" disenyo.
Application Cases ng Silicon Carbide sa AR Glasses
Sa proseso ng pagmamanupaktura ng silicon carbide waveguides, napagtagumpayan ng pangkat ng Meta ang mga hamon ng teknolohiyang slanted etching. Ipinaliwanag ng research manager na si Nihar Mohanty na ang slanted etching ay isang non-traditional grating technology na nag-uukit ng mga linya sa isang hilig na anggulo upang ma-optimize ang light coupling at decoupling na kahusayan. Ang tagumpay na ito ay naglatag ng pundasyon para sa mass adoption ng silicon carbide sa AR glasses.
Ang mga baso ng Orion AR ng Meta ay isang kinatawan ng aplikasyon ng teknolohiyang silicon carbide sa AR. Sa pamamagitan ng paggamit ng teknolohiyang silicon carbide waveguide, nakakamit ang Orion ng 70-degree na field of view at epektibong tinutugunan ang mga isyu tulad ng ghosting at rainbow effect.
Sinabi ni Giuseppe Carafiore, pinuno ng teknolohiya ng AR waveguide ng Meta, na ang mataas na refractive index ng silicon carbide at thermal conductivity ay ginagawa itong perpektong materyal para sa AR glasses. Pagkatapos piliin ang materyal, ang susunod na hamon ay ang pagbuo ng waveguide, partikular ang slanted etching process para sa grating. Ipinaliwanag ni Carafiore na ang grating, na responsable para sa pagsasama ng liwanag sa loob at labas ng lens, ay dapat gumamit ng slanted etching. Ang mga nakaukit na linya ay hindi nakaayos nang patayo ngunit ipinamamahagi sa isang hilig na anggulo. Idinagdag ni Nihar Mohanty na sila ang unang koponan sa buong mundo na nakamit ang slanted etching nang direkta sa mga device. Noong 2019, nagtayo si Nihar Mohanty at ang kanyang koponan ng nakalaang linya ng produksyon. Bago iyon, walang magagamit na kagamitan para mag-etch ng mga silicon carbide waveguides, at hindi rin magagawa ang teknolohiya sa labas ng lab.
Mga Hamon at Mga Prospect sa Hinaharap ng Silicon Carbide
Bagama't ang silicon carbide ay nagpapakita ng malaking potensyal sa AR glasses, nahaharap pa rin ang application nito sa ilang hamon. Sa kasalukuyan, mahal ang materyal na silicon carbide dahil sa mabagal nitong paglaki at mahirap na pagproseso. Halimbawa, ang isang solong silicon carbide lens para sa Orion AR glasses ng Meta ay nagkakahalaga ng hanggang $1,000, na nagpapahirap sa pagtugon sa mga pangangailangan ng merkado ng consumer. Gayunpaman, sa mabilis na pag-unlad ng industriya ng de-kuryenteng sasakyan, ang halaga ng silicon carbide ay unti-unting bumababa. Higit pa rito, ang pagbuo ng malalaking sukat na mga substrate (tulad ng 12-pulgada na mga wafer) ay higit na magtutulak sa pagbawas ng gastos at pagpapabuti ng kahusayan.
Dahil sa mataas na tigas ng silicon carbide, nagiging mahirap din itong iproseso, lalo na sa micro-nano structure fabrication, na humahantong sa mababang rate ng ani. Sa hinaharap, na may mas malalim na pakikipagtulungan sa pagitan ng mga supplier ng substrate ng silicon carbide at mga tagagawa ng micro-nano optical, ang isyung ito ay inaasahang mareresolba. Ang aplikasyon ng Silicon carbide sa AR glasses ay nasa maagang yugto pa rin nito, na nangangailangan ng mas maraming kumpanya na mamuhunan sa optical-grade na silicon carbide na pananaliksik at pag-develop ng kagamitan. Inaasahan ng koponan ng Meta ang iba pang mga tagagawa na magsimulang bumuo ng kanilang sariling kagamitan, dahil mas maraming kumpanya ang namumuhunan sa optical-grade na silicon carbide na pananaliksik at kagamitan, magiging mas malakas ang consumer-grade AR glasses industry ecosystem.
Konklusyon
Ang Silicon carbide, na may mataas na refractive index, mahusay na pagkawala ng init, at mataas na tigas, ay nagiging isang pangunahing materyal sa larangan ng AR glasses. Mula sa pakikipagtulungan sa pagitan ng XINKEHUI at MOD MICRO-NANO hanggang sa matagumpay na paggamit ng silicon carbide sa Orion AR glasses ng Meta, ang potensyal ng silicon carbide sa smart glasses ay ganap na naipakita. Sa kabila ng mga hamon gaya ng gastos at teknikal na mga hadlang, habang ang chain ng industriya ay tumatanda at patuloy na sumusulong ang teknolohiya, inaasahang magniningning ang silicon carbide sa larangan ng AR glasses, na nagtutulak ng mga smart glasses patungo sa mas mataas na performance, mas magaan na timbang, at mas malawak na paggamit. Sa hinaharap, ang silicon carbide ay maaaring maging pangunahing materyal sa industriya ng AR, na magsisimula sa isang bagong panahon ng matalinong salamin.
Ang potensyal ng silicon carbide ay hindi limitado sa AR glasses; ang mga cross-industry application nito sa electronics at photonics ay nagpapakita rin ng malawak na prospect. Halimbawa, ang paggamit ng silicon carbide sa quantum computing at high-power na mga elektronikong aparato ay aktibong ginalugad. Habang umuunlad ang teknolohiya at bumababa ang mga gastos, inaasahang gaganap ng mahalagang papel ang silicon carbide sa mas maraming larangan, na nagpapabilis sa pag-unlad ng mga kaugnay na industriya. Maaari kaming magbigay ng SiC wafer para sa iba't ibang mga application, na sumusuporta sa mga pagsulong sa parehong teknolohiya ng AR at higit pa.
Kaugnay na produkto
8Inch 200mm 4H-N SiC Wafer Conductive dummy research grade
Oras ng post: Abr-01-2025