Līdz ar paplašinātās realitātes (AR) tehnoloģijas straujo attīstību viedās brilles kā svarīgs AR tehnoloģijas nesējs pakāpeniski pāriet no koncepcijas uz realitāti. Tomēr viedās brilles plaša ieviešana joprojām saskaras ar daudzām tehniskām problēmām, jo īpaši attiecībā uz displeju tehnoloģiju, svaru, siltuma izkliedi un optisko veiktspēju. Pēdējos gados silīcija karbīds (SiC) kā jauns materiāls ir plaši izmantots dažādās jaudas pusvadītāju ierīcēs un moduļos. Tagad tas iekaro AR briļļu jomu kā galvenais materiāls. Silīcija karbīda augstais refrakcijas indekss, lieliskās siltuma izkliedes īpašības un augstā cietība, kā arī citas īpašības, liecina par ievērojamu pielietojuma potenciālu displeju tehnoloģijā, vieglajā dizainā un AR briļļu siltuma izkliedē. Mēs varam nodrošinātSiC vafele, kam ir izšķiroša nozīme šo jomu uzlabošanā. Tālāk mēs izpētīsim, kā silīcija karbīds var radīt revolucionāras izmaiņas viedajās brillēs, ņemot vērā tā īpašības, tehnoloģiskos sasniegumus, tirgus pielietojumu un nākotnes perspektīvas.
Silīcija karbīda īpašības un priekšrocības
Silīcija karbīds ir platjoslas pusvadītāju materiāls ar izcilām īpašībām, piemēram, augstu cietību, augstu siltumvadītspēju un augstu refrakcijas indeksu. Šīs īpašības dod tam plašu potenciālu izmantošanai elektroniskajās ierīcēs, optiskajās ierīcēs un siltuma vadībā. Īpaši viedās brilles jomā silīcija karbīda priekšrocības galvenokārt atspoguļojas šādos aspektos:
Augsts refrakcijas indekss: silīcija karbīda refrakcijas indekss ir lielāks par 2,6, kas ir daudz augstāks nekā tradicionālajiem materiāliem, piemēram, sveķiem (1,51–1,74) un stiklam (1,5–1,9). Augsts refrakcijas indekss nozīmē, ka silīcija karbīds var efektīvāk ierobežot gaismas izplatīšanos, samazinot gaismas enerģijas zudumus un tādējādi uzlabojot displeja spilgtumu un redzeslauku (FOV). Piemēram, Meta Orion AR brillēs tiek izmantota silīcija karbīda viļņvada tehnoloģija, panākot 70 grādu redzeslauku, kas ievērojami pārsniedz tradicionālo stikla materiālu 40 grādu redzeslauku.
Lieliska siltuma izkliede: Silīcija karbīda siltumvadītspēja ir simtiem reižu lielāka nekā parastajam stiklam, kas nodrošina ātru siltuma vadīšanu. Siltuma izkliede ir galvenais AR briļļu jautājums, īpaši augstas spilgtuma displeju un ilgstošas lietošanas laikā. Silīcija karbīda lēcas var ātri pārnest optisko komponentu radīto siltumu, uzlabojot ierīces stabilitāti un kalpošanas laiku. Mēs varam nodrošināt SiC plāksni, kas nodrošina efektīvu siltuma pārvaldību šādos pielietojumos.
Augsta cietība un nodilumizturība: Silīcija karbīds ir viens no cietākajiem zināmajiem materiāliem, otrajā vietā aiz dimanta. Tas padara silīcija karbīda lēcas izturīgākas pret nodilumu un piemērotas ikdienas lietošanai. Turpretī stikla un sveķu materiāli ir vairāk pakļauti skrāpējumiem, kas ietekmē lietotāja pieredzi.
Varavīksnes efekta novēršana: tradicionālie AR stiklu stikla materiāli parasti rada varavīksnes efektu, kur apkārtējā gaisma atstarojas no viļņvada virsmas, radot dinamiskus krāsu gaismas rakstus. Silīcija karbīds var efektīvi novērst šo problēmu, optimizējot režģa struktūru, tādējādi uzlabojot displeja kvalitāti un novēršot varavīksnes efektu, ko rada apkārtējās gaismas atstarošanās no viļņvada virsmas.
Silīcija karbīda tehnoloģiskie sasniegumi AR stiklos
Pēdējos gados silīcija karbīda tehnoloģiskie sasniegumi AR brillēs galvenokārt ir vērsti uz difrakcijas viļņvadu lēcu izstrādi. Difrakcijas viļņvads ir displeja tehnoloģija, kas apvieno gaismas difrakcijas fenomenu ar viļņvadu struktūrām, lai izplatītu optisko komponentu ģenerētos attēlus caur lēcas režģi. Tas samazina lēcas biezumu, padarot AR brilles līdzīgākas parastajām brillēm.
2024. gada oktobrī Meta (agrāk Facebook) ieviesa silīcija karbīda iegravētu viļņvadu izmantošanu apvienojumā ar microLED savās Orion AR brillēs, atrisinot galvenās problēmas tādās jomās kā redzes lauks, svars un optiskie artefakti. Meta optikas zinātnieks Paskvals Rivera paziņoja, ka silīcija karbīda viļņvadu tehnoloģija pilnībā pārveidoja AR briļļu displeja kvalitāti, mainot pieredzi no "disko bumbai līdzīgiem varavīksnes gaismas plankumiem" uz "koncertzāles mierpilnu pieredzi".
2024. gada decembrī XINKEHUI veiksmīgi izstrādāja pasaulē pirmo 12 collu augstas tīrības pakāpes daļēji izolējošo silīcija karbīda monokristāla substrātu, kas iezīmēja ievērojamu izrāvienu liela izmēra substrātu jomā. Šī tehnoloģija paātrinās silīcija karbīda pielietošanu jaunos lietošanas gadījumos, piemēram, AR stiklos un siltuma izlietnēs. Piemēram, 12 collu silīcija karbīda plāksne var saražot 8–9 AR briļļu lēcu pārus, ievērojami uzlabojot ražošanas efektivitāti. Mēs varam nodrošināt SiC plāksni, lai atbalstītu šādus pielietojumus AR briļļu nozarē.
Nesen silīcija karbīda substrātu piegādātājs XINKEHUI sadarbojās ar mikro-nano optoelektronisko ierīču uzņēmumu MOD MICRO-NANO, lai izveidotu kopuzņēmumu, kas koncentrējas uz AR difrakcijas viļņvadu lēcu tehnoloģijas izstrādi un tirgus veicināšanu. XINKEHUI, izmantojot savu tehnisko pieredzi silīcija karbīda substrātu jomā, nodrošinās augstas kvalitātes substrātus MOD MICRO-NANO, kas izmantos savas priekšrocības mikro-nano optiskajā tehnoloģijā un AR viļņvadu apstrādē, lai vēl vairāk optimizētu difrakcijas viļņvadu veiktspēju. Paredzams, ka šī sadarbība paātrinās tehnoloģiskos sasniegumus AR briļļu jomā, veicinot nozares virzību uz augstākas veiktspējas un vieglākiem dizainiem.
2025. gada SPIE AR|VR|MR izstādē MOD MICRO-NANO prezentēja savas otrās paaudzes silīcija karbīda AR briļļu lēcas, kas sver tikai 2,7 gramus un ir tikai 0,55 milimetru biezas, vieglākas nekā parastās saulesbrilles, piedāvājot lietotājiem gandrīz nemanāmu valkāšanas pieredzi, panākot patiesi “vieglu” dizainu.
Silīcija karbīda pielietojuma gadījumi AR brillēs
Silīcija karbīda viļņvadu ražošanas procesā Meta komanda pārvarēja slīpās kodināšanas tehnoloģijas radītos izaicinājumus. Pētniecības vadītājs Nihars Mohantijs paskaidroja, ka slīpā kodināšana ir netradicionāla režģa tehnoloģija, kas kodina līnijas slīpā leņķī, lai optimizētu gaismas savienošanas un atvienošanas efektivitāti. Šis sasniegums lika pamatus silīcija karbīda masveida ieviešanai AR stiklos.
Meta Orion AR brilles ir silīcija karbīda tehnoloģijas reprezentatīvs pielietojums papildinātajā realitātē (AR). Izmantojot silīcija karbīda viļņvada tehnoloģiju, Orion panāk 70 grādu redzeslauku un efektīvi risina tādas problēmas kā attēla dubultošanās un varavīksnes efekts.
Džuzepe Karafiore, Meta AR viļņvadu tehnoloģiju vadītājs, atzīmēja, ka silīcija karbīda augstais refrakcijas indekss un siltumvadītspēja padara to par ideālu materiālu AR brillēm. Pēc materiāla izvēles nākamais uzdevums bija izstrādāt viļņvadu, konkrēti, slīpo kodināšanas procesu režģim. Karafiore paskaidroja, ka režģim, kas atbild par gaismas ievadīšanu lēcā un izvadīšanu no tās, jāizmanto slīpā kodināšana. Iegravētās līnijas nav izvietotas vertikāli, bet gan ir sadalītas slīpā leņķī. Nihars Mohantijs piebilda, ka viņi bija pirmā komanda pasaulē, kas panāca slīpo kodināšanu tieši uz ierīcēm. 2019. gadā Nihars Mohantijs un viņa komanda uzbūvēja īpašu ražošanas līniju. Pirms tam nebija pieejams aprīkojums silīcija karbīda viļņvadu kodināšanai, un šī tehnoloģija nebija iespējama ārpus laboratorijas.
Silīcija karbīda izaicinājumi un nākotnes perspektīvas
Lai gan silīcija karbīdam ir liels potenciāls AR stiklos, tā pielietojums joprojām saskaras ar vairākām problēmām. Pašlaik silīcija karbīda materiāls ir dārgs tā lēnā augšanas ātruma un sarežģītās apstrādes dēļ. Piemēram, viena silīcija karbīda lēca Meta Orion AR brillēm maksā pat 1000 USD, kas apgrūtina patērētāju tirgus vajadzību apmierināšanu. Tomēr, strauji attīstoties elektrotransportlīdzekļu nozarei, silīcija karbīda izmaksas pakāpeniski samazinās. Turklāt liela izmēra substrātu (piemēram, 12 collu plākšņu) izstrāde vēl vairāk veicinās izmaksu samazināšanu un efektivitātes uzlabošanu.
Silīcija karbīda augstā cietība arī apgrūtina tā apstrādi, īpaši mikro-nano struktūru izgatavošanā, kā rezultātā rodas zema raža. Nākotnē, pateicoties ciešākai sadarbībai starp silīcija karbīda substrātu piegādātājiem un mikro-nano optisko ierīču ražotājiem, paredzams, ka šī problēma tiks atrisināta. Silīcija karbīda pielietojums AR stiklos joprojām ir agrīnā stadijā, tāpēc vairāk uzņēmumu iegulda līdzekļus optiskās kvalitātes silīcija karbīda pētniecībā un iekārtu attīstībā. Meta komanda sagaida, ka citi ražotāji sāks izstrādāt savu aprīkojumu, jo, jo vairāk uzņēmumu ieguldīs optiskās kvalitātes silīcija karbīda pētniecībā un aprīkojumā, jo spēcīgāka kļūs patērētāju kvalitātes AR stiklu nozares ekosistēma.
Secinājums
Silīcija karbīds ar savu augsto refrakcijas indeksu, izcilo siltuma izkliedi un augsto cietību kļūst par galveno materiālu AR briļļu jomā. Sākot ar sadarbību starp XINKEHUI un MOD MICRO-NANO un beidzot ar veiksmīgu silīcija karbīda pielietojumu Meta Orion AR brillēs, silīcija karbīda potenciāls viedajās brillēs ir pilnībā pierādīts. Neskatoties uz tādiem izaicinājumiem kā izmaksas un tehniski šķēršļi, nozares ķēdei attīstoties un tehnoloģijām turpinot attīstīties, tiek sagaidīts, ka silīcija karbīds kļūs par galveno materiālu AR briļļu jomā, virzot viedās brilles uz augstāku veiktspēju, vieglāku svaru un plašāku pielietojumu. Nākotnē silīcija karbīds varētu kļūt par galveno materiālu AR nozarē, ievadot jaunu viedās briļļu ēru.
Silīcija karbīda potenciāls neaprobežojas tikai ar AR stikliem; arī tā starpnozaru pielietojumi elektronikā un fotonikā liecina par plašu perspektīvu. Piemēram, aktīvi tiek pētīta silīcija karbīda pielietojums kvantu skaitļošanā un lieljaudas elektroniskās ierīcēs. Tehnoloģijām attīstoties un izmaksām samazinoties, paredzams, ka silīcija karbīdam būs izšķiroša loma arvien vairākās jomās, paātrinot saistīto nozaru attīstību. Mēs varam nodrošināt SiC vafeles dažādiem pielietojumiem, atbalstot gan AR tehnoloģijas, gan citu jomu attīstību.
Saistīts produkts
8 collu 200 mm 4H-N SiC vafeļu vadošs manekena pētniecības pakāpe
Publicēšanas laiks: 2025. gada 1. aprīlis