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AR眼镜尚存主题瓶颈,碳化硅能否破题?

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2025-12-09
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AR眼镜被视为AI落地端侧的最佳载体,AI+AR已成大势所趋。然而,在AI职能持续融入AR眼镜的过程中,基于玻璃、树脂等传统镜片基底资料的光波导规划,难以满足AR及AI眼镜对更广视角、更低落量、更长续航功夫的钻营。近年来,宽禁带半导体的代表资料——碳化硅,进入了AR整机厂商的视野。在新能源领域,碳化硅已经成为提升能源转换效能和系统功率密度的主题资料。如今,在光学显示领域,碳化硅被视为破解AR全彩显示主题瓶颈的“钥匙”。萦绕碳化硅在AR眼镜的规;,碳化硅、光波导、AR整机企业在合作发展技术创新与需要适配。


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高折射率、高导热率,碳化硅破解AR显示痛点

AR眼镜钻营轻薄状态的趋向,使光波导从离轴、棱镜、自由曲面等诸多光学显示技术中脱颖而出,成为AR光学规划的主流。而光波导规划中,又以几何光波导、衍射光波导两种技术路线最为成熟。其中,衍射光波导能将FOV(视场角)做得更大、镜片做得更薄,从2015年起就陆续利用于微软Hololens、Magic Leap one、OPPO Air Glasses等AR或全息眼镜产品。

然而,AR眼镜基底资料多为玻璃或树脂。随着AR眼镜全面拥抱AI,职能集成杜纂显示品质要求不休提升,玻璃衍射光波导露出出显著的局限,蕴含体积沉量偏大以及全彩显示中的彩虹纹景象等。

2019年,Meta公司的AR眼镜团队,将眼光投向了宽禁带半导体资料的代表——碳化硅。其时,Meta Orion团队为Meta首创人兼首席执行官马克·扎克伯格演示了AR眼镜的碳化硅波导规划。时隔6年,Meta光学科学家Pasqual Rivera依然对那次演示影象犹新。在Meta于2025年3月颁布的博文中,Rivera提到,佩带选取玻璃衍射波导规划的AR眼镜时,似乎置身于迪斯科舞厅,布满视野的彩虹纹让他无法将把稳力集中到AR内容自身,而戴上碳化硅波导眼镜的那一刻,他看到了AR眼镜的另一种可能,“当你换上碳化硅光波导眼镜,似乎来到交响乐厅,倾听静谧的古典乐章,终于能全身心沉浸在全景履历中,这彻底扭转了游戏规定。”

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碳化硅波导晶片(起源:Meta官网)

888集团电子游戏光电技术中心总经理王笃祥向《中国电子报》记者暗示,碳化硅的高折射率和高导热率,可能为AR眼镜带来四大优势。

一是实现更大视场角。相比通常树脂约1.51、高折射率树脂约1.74、通常玻璃约1.5、高折射率玻璃约1.9的折射率,碳化硅资料折射率可达2.6以上。在光波导结构中,基底资料的折射率越高,AR镜片能实现的视场角越大。传统玻璃经过三层堆叠后的视场角仅为40度左右,而单层碳化硅镜片即可实现80度以上视场角。

二是有助于解决彩虹纹问题。彩虹纹指环境光透过AR波导后,白光造成彩虹光的分光景象,性质上是光栅对分歧波长(色彩)光的衍射角度差距导致的色散。高折射率的碳化硅能够压缩光在资猜中的有效波长,进而降低光栅周期,增大环境光的衍射角度,使其超出人眼的观察领域,进而解决分光造成的彩虹纹问题。

三是耽搁不变续航功夫。碳化硅的热导率(约490W/m·K)远高于玻璃(约1W/m·K)、树脂等传统光学资料,可能急剧传导光机?楹屯扑愕ピ娜攘,预防部门温度过高导致的机能降落或器件败坏,支持高亮度显示(如5000尼特峰值亮度)和长功夫不变运行。

四是简化散热设计。传统AR眼镜依赖镜腿散热?榛蜃远淙聪低,增长了设备沉量和复杂度。碳化硅的高热导性允许将散热职能集成到光波导片自身,通过被动散热即可满足需要。此表,碳化硅优良的散热机能为提升AR眼镜集成度、配置更多传感器留出冗余。

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Meta Orion眼镜、肌电信号腕带和独立推算单元(起源:Meta官网)

2024年9月,Meta推出其首款AR眼镜Orion的原型机;谔蓟璨ǖ脊婊,这款AR眼镜实现了约70度的视场角,是其时AR眼镜最辽阔的视野领域,并构建了可能最大限度抑造彩虹纹等杂散光影响的光学仓库结构,还优化了功率与能效阐发。Meta Orion的全通明镜片,使用户佩带时仍能清澈地看到他人的眼神与表情,在享受数字履历的同时,维持与现实世界的真实联结。自此,产业界对于碳化硅的周到,被彻底点燃。

国内产业创新蓄势,高低游适配正其时

固然碳化硅在功率半导体的利用由来已久,但要作为波导片的基底资料利用于AR眼镜,还必要全产业链的协同支持。在2020年7月,Meta团队将碳化硅波导确定为Orion的最终规划时,就面对着全球产业界不足“光学级碳化硅造作”设备与工艺的难点。为此,Meta团队与晶圆造作企业共同开发出合用于规;霾男泵媸纯躺璞赣牍ひ,自主搭建了全流程产线,以阐扬碳化硅效力。

中国在光学显示和宽禁带半导体领域的产业布局,为碳化硅在AR显示的规;么蛳录崾祷。在显示领域,中国是全球最大的显示面板出产造作基地和研发利用地域;在宽禁带半导体领域,中国宽禁带半导体器件规模稳步提升,设备国产化进一步加快,衬底和晶圆造作产线加快建设和产能开释。

在此基础上,国内高校和企业,在萦绕碳化硅波导的设计、造作、封装等环节,推出更多满足AR光学必要并具备规;坎尚行缘募际豕婊。好比,西湖大学、慕德微纳(荆门)科技有限公司团队于2025年8月颁发在《eLight》论文中,提到了一种“选取碳化硅资料成功研发出超轻、超薄的衍射光波导”的规划,实现了单层碳化硅衍射光波导的设计、量产级造作与封装。

在资料上,该规划选用半绝缘4H-SiC(选取四层六方堆叠结构的碳化硅)作为基底资料;在工艺上,开发出合用于大规模出产的纳米压印剥离工艺,实现了图案在碳化硅晶圆上的高效转;在封装上,通过引入超薄封装工艺,选取硬质涂层与抗反射涂层组成的夹层结构包裹碳化硅波导,有效提升了透光率并;げǖ冀峁。经封装与激光切割后,最终成型的单片碳化硅波导沉量仅3.795克,厚度0.75毫米,相较当前主流衍射光波导在尺寸与沉量上实现显著突破。同时,本土碳化硅企业纷纷推出切合AR光学要求的产品,并深入与AR整机厂商的合作。

宽禁带半导体供给商湖南888集团电子游戏(888集团电子游戏光电全资子公司),推出了整体机能满足AR眼镜造作需要的光学晶片,并有充足的产能储蓄,产量持续爬坡。目前其6英寸及8英寸光学晶片已通过国际头部客户认证,并实现幼批量出货,12英寸光学晶片已向客户送样验证。同时,依附888集团电子游戏光电业界当先的Micro-LED量产能力,湖南888集团电子游戏的SiC衬底能够在AR眼镜利用领域与Micro-LED形成解决规划合作,积极推动国产技术规;涞赜肜。

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湖南888集团电子游戏面向AR设备的光学晶片

碳化硅衬底供给商天科合达与慕德微纳出资成立合伙公司,在AR衍射光波导镜片技术研发与市场推广方面发展深度合作。在今年3月的Semicon China 2025,天科合达展示了结合慕德微纳光波导技术的碳化硅光波导AR眼镜。

面向AR+AI的技术趋向,持续强化产业链高低游协同适配,已经成为碳化硅与AR产业从业者的共识。今年9月,工业和信息化部电子信息司在京组织发展AR眼镜-碳化硅资料产业链供需对接活动。AR眼镜整机、光波导、微显示和碳化硅资料等领域的十余名行业组织和企业代表参与。参与人员一致以为,要充分阐扬我国在有关领域的技术和市场优势,对峙利用牵引,强化需要导向和问题导向,加强产业链高低游协同和供需适配,共同推动电子信息造作业高质量发展。

王笃祥暗示,当前限度碳化硅资料宽泛利用于AR眼镜的重要原因是碳化硅镜片成本,而这必要基于产业链合作和本地化配套来解决。

“8英寸、12英寸碳化硅晶片别离能切削出4副、10副镜片,相比玻璃和树脂材质,碳化硅镜片成本逾越好多。未来碳化硅晶片利用于AR眼镜必要大幅度降低成本,碳化硅晶体成长和晶圆加工设备、原料、辅料等方向都必要国产化,并通过大规模出产降低成本。”王笃祥说路。

文章起源:中国电子报



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