Sparčiai tobulėjant papildytosios realybės (AR) technologijai, išmanieji akiniai, kaip svarbus AR technologijos nešėjas, pamažu pereina nuo koncepcijos prie realybės. Tačiau plačiai paplitęs išmaniųjų akinių naudojimas vis dar susiduria su daugybe techninių iššūkių, ypač susijusių su ekranų technologija, svoriu, šilumos išsklaidymu ir optinėmis savybėmis. Pastaraisiais metais silicio karbidas (SiC), kaip nauja medžiaga, buvo plačiai naudojamas įvairiuose galios puslaidininkiniuose įtaisuose ir moduliuose. Dabar jis skinasi kelią į AR akinių sritį kaip pagrindinė medžiaga. Didelis silicio karbido lūžio rodiklis, puikios šilumos išsklaidymo savybės ir didelis kietumas, be kitų savybių, rodo didelį pritaikymo potencialą ekranų technologijoje, lengvoje konstrukcijoje ir AR akinių šilumos išsklaidymui. Mes galime pasiūlytiSiC plokštelė, kuris atlieka esminį vaidmenį gerinant šias sritis. Toliau nagrinėsime, kaip silicio karbidas gali atnešti revoliucinių pokyčių išmaniųjų akinių srityje, atsižvelgiant į jo savybes, technologinius proveržius, pritaikymą rinkoje ir ateities perspektyvas.
Silicio karbido savybės ir privalumai
Silicio karbidas yra plataus draudžiamojo tarpo puslaidininkinė medžiaga, pasižyminti puikiomis savybėmis, tokiomis kaip didelis kietumas, didelis šilumos laidumas ir didelis lūžio rodiklis. Šios savybės suteikia jam didelį potencialą naudoti elektroniniuose prietaisuose, optiniuose prietaisuose ir šilumos valdyme. Konkrečiai išmaniųjų akinių srityje silicio karbido privalumai daugiausia atsispindi šiuose aspektuose:
Didelis lūžio rodiklis: silicio karbido lūžio rodiklis yra didesnis nei 2,6, daug didesnis nei tradicinių medžiagų, tokių kaip derva (1,51–1,74) ir stiklas (1,5–1,9). Didelis lūžio rodiklis reiškia, kad silicio karbidas gali efektyviau apriboti šviesos sklidimą, sumažindamas šviesos energijos nuostolius ir taip pagerindamas ekrano ryškumą bei matymo lauką. Pavyzdžiui, „Meta“ „Orion AR“ akiniai naudoja silicio karbido bangolaidžio technologiją, pasiekiančią 70 laipsnių matymo lauką, gerokai viršijantį tradicinių stiklo medžiagų 40 laipsnių matymo lauką.
Puikus šilumos išsklaidymas: silicio karbido šilumos laidumas yra šimtus kartų didesnis nei įprasto stiklo, todėl šiluma perduodama greitai. Šilumos išsklaidymas yra pagrindinis AR akinių aspektas, ypač naudojant didelio ryškumo ekranus ir ilgai. Silicio karbido lęšiai gali greitai perduoti optinių komponentų skleidžiamą šilumą, taip padidindami įrenginio stabilumą ir tarnavimo laiką. Mes galime tiekti SiC plokšteles, kurios užtikrina efektyvų šilumos valdymą tokiose srityse.
Didelis kietumas ir atsparumas dilimui: silicio karbidas yra viena kiečiausių žinomų medžiagų, nusileidžianti tik deimantui. Dėl to silicio karbido lęšiai yra atsparesni dilimui ir tinkami kasdieniam naudojimui. Priešingai, stiklas ir derva yra labiau linkusios įbrėžti, o tai turi įtakos naudotojo patirčiai.
Vaivorykštės efekto slopinimas: tradicinės AR akinių stiklo medžiagos linkusios sukurti vaivorykštės efektą, kai aplinkos šviesa atsispindi nuo bangolaidžio paviršiaus ir sukuria dinamiškus spalvų šviesos raštus. Silicio karbidas gali veiksmingai pašalinti šią problemą optimizuodamas gardelės struktūrą, taip pagerindamas ekrano kokybę ir pašalindamas vaivorykštės efektą, kurį sukelia aplinkos šviesos atspindžiai nuo bangolaidžio paviršiaus.
Silicio karbido technologiniai proveržiai AR stikluose
Pastaraisiais metais technologiniai silicio karbido panaudojimo AR stikluose proveržiai daugiausia buvo susiję su difrakcinių bangolaidžių lęšių kūrimu. Difrakcinis bangolaidis – tai ekrano technologija, kuri sujungia šviesos difrakcijos reiškinį su bangolaidžių struktūromis, kad optinių komponentų generuojami vaizdai būtų skleisti per lęšio gardelę. Tai sumažina lęšio storį, todėl AR akiniai atrodo labiau panašūs į įprastus akinius.
2024 m. spalį „Meta“ (anksčiau „Facebook“) savo „Orion AR“ akiniuose pradėjo naudoti silicio karbido išgraviruotus bangolaidžius kartu su mikroLED, taip išspręsdama pagrindines kliūtis tokiose srityse kaip matymo laukas, svoris ir optiniai artefaktai. „Meta“ optikos mokslininkas Pascual Rivera teigė, kad silicio karbido bangolaidžio technologija visiškai pakeitė AR akinių vaizdo kokybę, pakeisdama patirtį iš „diskotekos rutulį primenančių vaivorykštės šviesos taškų“ į „koncertų salės ramią patirtį“.
2024 m. gruodžio mėn. „XINKEHUI“ sėkmingai sukūrė pirmąjį pasaulyje 12 colių didelio grynumo pusiau izoliuojantį silicio karbido monokristalo substratą – tai didelis proveržis didelių matmenų substratų srityje. Ši technologija paspartins silicio karbido pritaikymą naujuose panaudojimo atvejuose, tokiuose kaip AR stiklai ir šilumos kriauklės. Pavyzdžiui, iš 12 colių silicio karbido plokštelės galima pagaminti 8–9 poras AR akinių lęšių, o tai žymiai pagerina gamybos efektyvumą. Mes galime tiekti SiC plokšteles tokioms reikmėms AR akinių pramonėje.
Neseniai silicio karbido substratų tiekėja „XINKEHUI“ bendradarbiavo su mikro-nano optoelektroninių prietaisų bendrove „MOD MICRO-NANO“, kad įkurtų bendrą įmonę, skirtą AR difrakcinių bangolaidžių lęšių technologijos kūrimui ir rinkos skatinimui. „XINKEHUI“, turėdama techninių žinių apie silicio karbido substratus, tieks aukštos kokybės substratus „MOD MICRO-NANO“, kuri, pasinaudodama savo mikro-nano optinių technologijų ir AR bangolaidžių apdorojimo pranašumais, dar labiau optimizuos difrakcinių bangolaidžių našumą. Tikimasi, kad šis bendradarbiavimas paspartins technologinius proveržius AR akinių srityje, skatindamas pramonės perėjimą prie didesnio našumo ir lengvesnių konstrukcijų.
2025 m. SPIE AR|VR|MR parodoje „MOD MICRO-NANO“ pristatė antros kartos silicio karbido AR akinių lęšius, kurie sveria vos 2,7 gramo ir yra vos 0,55 milimetro storio, lengvesni nei įprasti akiniai nuo saulės, todėl juos beveik nepastebima nešioti ir pasižymi išties „lengvu“ dizainu.
Silicio karbido taikymo AR stikluose atvejai
Silicio karbido bangolaidžių gamybos procese „Meta“ komanda įveikė pasvirusio ėsdinimo technologijos iššūkius. Tyrimų vadovas Niharas Mohanty paaiškino, kad pasvirusis ėsdinimas yra netradicinė gardelių technologija, kuri ėsdina linijas pasvirusiu kampu, siekiant optimizuoti šviesos sujungimo ir atjungimo efektyvumą. Šis proveržis padėjo pamatus masiniam silicio karbido pritaikymui AR stikluose.
„Meta“ „Orion AR“ akiniai yra silicio karbido technologijos pritaikymo AR srityje pavyzdys. Naudodama silicio karbido bangolaidžio technologiją, „Orion“ pasiekia 70 laipsnių matymo lauką ir efektyviai išsprendžia tokias problemas kaip šešėliavimas ir vaivorykštės efektas.
Giuseppe Carafiore, „Meta“ AR bangolaidžių technologijų vadovas, pažymėjo, kad didelis silicio karbido lūžio rodiklis ir šilumos laidumas daro jį idealia medžiaga AR stiklams. Pasirinkus medžiagą, kitas iššūkis buvo sukurti bangolaidį, o konkrečiau – gardelės pasvirusio ėsdinimo procesą. Carafiore paaiškino, kad gardelė, atsakinga už šviesos patekimą į lęšį ir iš jo, turi būti ėsdinama pasvirusiu kampu. Išėsdintos linijos nėra išdėstytos vertikaliai, o paskirstytos pasvirusiu kampu. Nihar Mohanty pridūrė, kad jie buvo pirmoji komanda pasaulyje, pasiekusi pasvirusį ėsdinimą tiesiai ant įrenginių. 2019 m. Nihar Mohanty ir jo komanda pastatė specialią gamybos liniją. Prieš tai nebuvo jokios įrangos silicio karbido bangolaidžiams ėsdinti, o technologija nebuvo įmanoma už laboratorijos ribų.
Silicio karbido iššūkiai ir ateities perspektyvos
Nors silicio karbidas turi didelį potencialą AR stikluose, jo taikymas vis dar susiduria su keletu iššūkių. Šiuo metu silicio karbido medžiaga yra brangi dėl lėto augimo greičio ir sudėtingo apdorojimo. Pavyzdžiui, vienas silicio karbido lęšis „Meta Orion AR“ akiniams kainuoja net 1000 USD, todėl sunku patenkinti vartotojų rinkos poreikius. Tačiau sparčiai vystantis elektromobilių pramonei, silicio karbido kaina palaipsniui mažėja. Be to, didelių matmenų substratų (pvz., 12 colių plokštelių) kūrimas dar labiau skatins sąnaudų mažinimą ir efektyvumo didinimą.
Dėl didelio silicio karbido kietumo jį taip pat sunku apdoroti, ypač gaminant mikro-nano struktūras, todėl išeiga maža. Tikimasi, kad ateityje, glaudžiau bendradarbiaujant silicio karbido substratų tiekėjams ir mikro-nano optikos gamintojams, ši problema bus išspręsta. Silicio karbido naudojimas AR stikluose vis dar yra ankstyvosiose stadijose, todėl daugiau įmonių turi investuoti į optinės klasės silicio karbido tyrimus ir įrangos kūrimą. „Meta“ komanda tikisi, kad kiti gamintojai pradės kurti savo įrangą, nes kuo daugiau įmonių investuos į optinės klasės silicio karbido tyrimus ir įrangą, tuo stipresnė taps vartotojams skirtų AR akinių pramonės ekosistema.
Išvada
Silicio karbidas, pasižymintis dideliu lūžio rodikliu, puikiu šilumos išsklaidymu ir dideliu kietumu, tampa pagrindine medžiaga AR akinių srityje. Nuo XINKEHUI ir MOD MICRO-NANO bendradarbiavimo iki sėkmingo silicio karbido pritaikymo „Meta Orion“ AR stikluose, silicio karbido potencialas išmaniuosiuose stikluose buvo visiškai įrodytas. Nepaisant tokių iššūkių kaip kaina ir techninės kliūtys, pramonės grandinei bręstant ir technologijoms toliau tobulėjant, tikimasi, kad silicio karbidas sužibės AR akinių srityje, skatindamas išmaniuosius akinius siekti didesnio našumo, mažesnio svorio ir platesnio pritaikymo. Ateityje silicio karbidas gali tapti pagrindine medžiaga AR pramonėje, pradėdamas naują išmaniųjų akinių erą.
Silicio karbido potencialas neapsiriboja AR stiklais; jo pritaikymas įvairiose pramonės šakose elektronikoje ir fotonikoje taip pat rodo didžiules perspektyvas. Pavyzdžiui, aktyviai tiriamos silicio karbido taikymo galimybės kvantiniuose skaičiavimuose ir didelės galios elektroniniuose įrenginiuose. Technologijoms tobulėjant ir kainoms mažėjant, tikimasi, kad silicio karbidas atliks lemiamą vaidmenį daugiau sričių, spartindamas susijusių pramonės šakų vystymąsi. Galime tiekti SiC plokšteles įvairioms reikmėms, remdami pažangą tiek AR technologijose, tiek ir už jų ribų.
Susijęs produktas
8 colių 200 mm 4H-N SiC plokštelės laidus manekenas, skirtas tyrimams
Įrašo laikas: 2025 m. balandžio 1 d.