A kiterjesztett valóság (AR) technológia gyors fejlődésével az okosszemüvegek, mint az AR technológia fontos hordozói, fokozatosan áttérnek a koncepcióról a valóságra. Az okosszemüvegek széles körű elterjedése azonban még mindig számos technikai kihívással néz szembe, különösen a kijelzőtechnológia, a súly, a hőelvezetés és az optikai teljesítmény tekintetében. Az elmúlt években a szilícium-karbid (SiC), mint feltörekvő anyag, széles körben elterjedt a különféle teljesítmény-félvezető eszközökben és modulokban. Most kulcsfontosságú anyagként tör utat magának az AR-szemüvegek területén. A szilícium-karbid magas törésmutatója, kiváló hőelvezetési tulajdonságai és nagy keménysége, többek között, jelentős alkalmazási potenciált mutat az AR-szemüvegek kijelzőtechnológiájában, könnyű kialakításában és hőelvezetésében. Biztosítani tudjuk...SiC ostya, amely kulcsszerepet játszik ezen területek fejlesztésében. Az alábbiakban azt vizsgáljuk meg, hogy a szilícium-karbid hogyan hozhat forradalmi változásokat az okosszemüvegekben tulajdonságai, technológiai áttörései, piaci alkalmazásai és jövőbeli kilátásai szempontjából.
A szilícium-karbid tulajdonságai és előnyei
A szilícium-karbid egy széles tiltott sávú félvezető anyag, kiváló tulajdonságokkal, mint például nagy keménység, magas hővezető képesség és magas törésmutató. Ezek a tulajdonságok széleskörű felhasználási lehetőségeket biztosítanak elektronikus eszközökben, optikai eszközökben és hőszabályozásban. Különösen az intelligens szemüvegek területén a szilícium-karbid előnyei főként a következő szempontokban tükröződnek:
Magas törésmutató: A szilícium-karbid törésmutatója meghaladja a 2,6-ot, ami jóval magasabb, mint a hagyományos anyagoké, például a gyantáé (1,51-1,74) és az üvegé (1,5-1,9). A magas törésmutató azt jelenti, hogy a szilícium-karbid hatékonyabban korlátozza a fény terjedését, csökkentve a fényenergia-veszteséget, ezáltal javítva a kijelző fényerejét és a látómezőt (FOV). Például a Meta Orion AR szemüvege szilícium-karbid hullámvezető technológiát alkalmaz, amely 70 fokos látómezőt ér el, ami messze meghaladja a hagyományos üveganyagok 40 fokos látómezőjét.
Kiváló hőelvezetés: A szilícium-karbid hővezető képessége több százszor nagyobb, mint a hagyományos üvegé, így gyors hővezetést tesz lehetővé. A hőelvezetés kulcsfontosságú kérdés az AR-üvegek esetében, különösen nagy fényerejű kijelzők és hosszabb használat esetén. A szilícium-karbid lencsék gyorsan elvezetik az optikai alkatrészek által termelt hőt, növelve az eszköz stabilitását és élettartamát. SiC-lapátot tudunk biztosítani, amely hatékony hőkezelést biztosít az ilyen alkalmazásokban.
Nagy keménység és kopásállóság: A szilícium-karbid az egyik legkeményebb ismert anyag, a gyémánt után a második legkeményebb. Ezáltal a szilícium-karbid lencsék kopásállóbbak, és alkalmasak a mindennapi használatra. Ezzel szemben az üveg és a gyanta anyagok hajlamosabbak a karcolásokra, ami befolyásolja a felhasználói élményt.
Szivárványhatás-mentesítés: Az AR-üvegekben használt hagyományos üveganyagok általában szivárványhatást keltenek, ahol a környezeti fény visszaverődik a hullámvezető felületéről, dinamikus színes fénymintákat hozva létre. A szilícium-karbid hatékonyan kiküszöböli ezt a problémát a rácsszerkezet optimalizálásával, ezáltal javítva a megjelenítési minőséget és kiküszöbölve a környezeti fény hullámvezető felületén történő visszaverődése által okozott szivárványhatást.
A szilícium-karbid technológiai áttörései az AR szemüvegekben
Az utóbbi években a szilícium-karbid AR-üvegekben történő technológiai áttörései főként a diffrakciós hullámvezető lencsék fejlesztésére összpontosultak. A diffrakciós hullámvezető egy olyan kijelzőtechnológia, amely a fény diffrakciós jelenségét hullámvezető szerkezetekkel ötvözi, hogy az optikai komponensek által generált képeket a lencse rácsán keresztül terjessze. Ez csökkenti a lencse vastagságát, így az AR-szemüvegek jobban hasonlítanak a hagyományos szemüvegekhez.
2024 októberében a Meta (korábban Facebook) bevezette a szilícium-karbiddal maratott hullámvezetők és a microLED-ek kombinációját Orion AR szemüvegében, megoldva ezzel a kulcsfontosságú szűk keresztmetszeteket olyan területeken, mint a látómező, a súly és az optikai műtermékek. A Meta optikai tudósa, Pascual Rivera kijelentette, hogy a szilícium-karbid hullámvezető technológia teljesen átalakította az AR szemüvegek megjelenítési minőségét, a „diszkógömb-szerű szivárványos fényfoltokról” a „koncertterem-szerű nyugodt élménnyé” változtatva az élményt.
2024 decemberében a XINKEHUI sikeresen kifejlesztette a világ első 12 hüvelykes, nagy tisztaságú, félig szigetelő szilícium-karbid egykristályos hordozóját, ami jelentős áttörést jelent a nagyméretű hordozók területén. Ez a technológia felgyorsítja a szilícium-karbid alkalmazását új felhasználási esetekben, például AR-üvegekben és hűtőbordákban. Például egy 12 hüvelykes szilícium-karbid lapka 8-9 pár AR-szemüveglencsét képes előállítani, ami jelentősen javítja a termelési hatékonyságot. SiC lapkát tudunk biztosítani az ilyen alkalmazások támogatására az AR-üvegiparban.
A szilícium-karbid szubsztrátokat gyártó XINKEHUI nemrégiben partnerségre lépett a mikro-nano optoelektronikai eszközöket gyártó MOD MICRO-NANO vállalattal, hogy közös vállalatot hozzanak létre az AR diffrakciós hullámvezető lencsetechnológia fejlesztésére és piaci promóciójára összpontosítva. A XINKEHUI, a szilícium-karbid szubsztrátok terén szerzett műszaki szakértelmével, kiváló minőségű szubsztrátumokat fog biztosítani a MOD MICRO-NANO számára, amely a mikro-nano optikai technológia és az AR hullámvezető-feldolgozás terén meglévő előnyeit kihasználva tovább optimalizálja a diffrakciós hullámvezetők teljesítményét. Ez az együttműködés várhatóan felgyorsítja a technológiai áttöréseket az AR-üvegek terén, elősegítve az iparág elmozdulását a nagyobb teljesítményű és könnyebb kialakítás felé.
A 2025-ös SPIE AR|VR|MR kiállításon a MOD MICRO-NANO bemutatta második generációs szilícium-karbid AR szemüveglencséit, amelyek mindössze 2,7 grammot nyomnak és mindössze 0,55 milliméter vastagok, így könnyebbek a hagyományos napszemüvegeknél, szinte észrevehetetlen viselési élményt nyújtanak a felhasználóknak, valóban „könnyű” kialakítást érve el.
Szilícium-karbid alkalmazási esetei AR szemüvegekben
A szilícium-karbid hullámvezetők gyártási folyamatában a Meta csapata leküzdötte a ferde maratás technológia kihívásait. Nihar Mohanty kutatási vezető elmagyarázta, hogy a ferde maratás egy nem hagyományos rácstechnológia, amely ferde szögben marja a vonalakat a fénycsatolás és -leválasztás hatékonyságának optimalizálása érdekében. Ez az áttörés lefektette a szilícium-karbid tömeges elterjedésének alapjait az AR-üvegekben.
A Meta Orion AR szemüvegei a szilícium-karbid technológia reprezentatív alkalmazásai az AR-ban. A szilícium-karbid hullámvezető technológia használatával az Orion 70 fokos látómezőt ér el, és hatékonyan kezeli az olyan problémákat, mint a szellemkép és a szivárványhatás.
Giuseppe Carafiore, a Meta AR hullámvezető technológiai vezetője megjegyezte, hogy a szilícium-karbid magas törésmutatója és hővezető képessége ideális anyaggá teszi az AR-üvegekhez. Az anyag kiválasztása után a következő kihívás a hullámvezető kifejlesztése volt, konkrétan a rács ferde maratási eljárása. Carafiore elmagyarázta, hogy a rácsnak, amely a fény lencsébe és lencséből való kivezetéséért felelős, ferde maratást kell alkalmaznia. A maratott vonalak nem függőlegesen helyezkednek el, hanem ferde szögben vannak elosztva. Nihar Mohanty hozzátette, hogy ők voltak az első csapat a világon, amely közvetlenül az eszközökön valósította meg a ferde maratást. 2019-ben Nihar Mohanty és csapata épített egy dedikált gyártósort. Ezt megelőzően nem állt rendelkezésre berendezés a szilícium-karbid hullámvezetők maratására, és a technológia a laboratóriumon kívül sem volt megvalósítható.
A szilícium-karbid kihívásai és jövőbeli kilátásai
Bár a szilícium-karbid nagy potenciált mutat az AR-üvegekben, alkalmazása még mindig számos kihívással néz szembe. Jelenleg a szilícium-karbid anyag drága a lassú növekedési üteme és a nehéz feldolgozása miatt. Például a Meta Orion AR-üvegeihez egyetlen szilícium-karbid lencse akár 1000 dollárba is kerülhet, ami megnehezíti a fogyasztói piac igényeinek kielégítését. Az elektromos járműipar gyors fejlődésével azonban a szilícium-karbid költsége fokozatosan csökken. Továbbá a nagyméretű hordozók (például 12 hüvelykes ostyák) fejlesztése tovább fogja ösztönözni a költségek csökkentését és a hatékonyság javítását.
A szilícium-karbid nagy keménysége megnehezíti a feldolgozását, különösen a mikro-nano szerkezetek gyártásában, ami alacsony hozamokhoz vezet. A jövőben, a szilícium-karbid szubsztrát beszállítók és a mikro-nano optikai gyártók közötti szorosabb együttműködéssel ez a probléma várhatóan megoldódik. A szilícium-karbid AR-üvegekben való alkalmazása még korai szakaszban van, ami azt követeli meg, hogy több vállalat fektessen be az optikai minőségű szilícium-karbid kutatásába és berendezésfejlesztésébe. A Meta csapata arra számít, hogy más gyártók is elkezdik fejleszteni saját berendezéseiket, mivel minél több vállalat fektet be az optikai minőségű szilícium-karbid kutatásába és berendezéseibe, annál erősebbé válik a fogyasztói minőségű AR-üvegek iparágának ökoszisztémája.
Következtetés
A szilícium-karbid magas törésmutatójával, kiváló hőelvezetésével és nagy keménységével kulcsfontosságú anyaggá válik az AR-üvegek területén. A XINKEHUI és a MOD MICRO-NANO együttműködésétől kezdve a szilícium-karbid Meta Orion AR-üvegeiben való sikeres alkalmazásáig a szilícium-karbid okosüvegekben rejlő lehetőségei teljes mértékben bebizonyosodtak. A költségek és a technikai akadályok ellenére az iparági lánc fejlődésével és a technológia folyamatos fejlődésével a szilícium-karbid várhatóan ragyogni fog az AR-üvegek területén, az okosüvegeket a nagyobb teljesítmény, a könnyebb súly és a szélesebb körű elterjedés felé terelve. A jövőben a szilícium-karbid az AR-ipar főáramú anyagává válhat, új korszakot nyitva az okosüvegek terén.
A szilícium-karbid potenciálja nem korlátozódik az AR-üvegekre; az elektronika és a fotonika iparágakon átívelő alkalmazásai is hatalmas lehetőségeket mutatnak. Például a szilícium-karbid kvantum-számítástechnikában és nagy teljesítményű elektronikus eszközökben való alkalmazását aktívan vizsgálják. A technológia fejlődésével és a költségek csökkenésével a szilícium-karbid várhatóan több területen is kulcsszerepet fog játszani, felgyorsítva a kapcsolódó iparágak fejlődését. SiC-lapokat tudunk biztosítani különféle alkalmazásokhoz, támogatva mind az AR-technológia, mind azon túli fejlesztéseket.
Kapcsolódó termék
8 hüvelykes 200 mm-es 4H-N SiC ostya vezetőképes próbabábu kutatási minőségű
Közzététel ideje: 2025. április 1.