電子發(fā)燒友網(wǎng)綜合報道近期碳化硅襯底供應(yīng)商天科合達(dá)與微納光電器件公司慕德微納共同出資成立合資公司，雙方將在AR衍射光波導(dǎo)鏡片技術(shù)研發(fā)與市場推廣方面展開深度合作，共同推動AR行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用落地。

那么碳化硅和AR有什么關(guān)系？如果有關(guān)注AR行業(yè)的讀者，應(yīng)該有注意到，去年Meta發(fā)布的AR眼鏡Orion就在顯示上采用了碳化硅刻蝕波導(dǎo)+microLED的組合。

對于AR眼鏡來說，衍射光波導(dǎo)是一項(xiàng)重要的顯示技術(shù)，首先衍射光波導(dǎo)的原理是基于光的衍射現(xiàn)象與波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的結(jié)合，其核心是通過微納米級光柵引導(dǎo)光線傳播。在AR眼鏡上應(yīng)用，即可以將光機(jī)生成的圖像通過鏡片中的光柵傳播，從而無需在鏡片表面再安裝復(fù)雜的光學(xué)器件，降低鏡片厚度至與普通眼鏡接近的程度，整體外觀也可以更加接近普通眼鏡。

另外通過優(yōu)化光柵結(jié)構(gòu)，衍射光波導(dǎo)可實(shí)現(xiàn)視場角擴(kuò)展，視場角可以超過50度，比如Meta的Orion原型機(jī)就可以做到70度的FOV。同時衍射光波導(dǎo)不影響鏡片透光率，提高AR眼鏡的虛實(shí)結(jié)合體驗(yàn)。

但不同材料的光波導(dǎo)性能不同，比如材料的折射率對于光波導(dǎo)效率十分關(guān)鍵，一般來說，眼鏡鏡片有兩種主流材料，樹脂和玻璃，普通樹脂的折射率約1.51，高折射率的樹脂可以達(dá)到1.74；普通玻璃的折射率約1.5，高折射率的玻璃可以達(dá)到1.9。

然而碳化硅折射率輕松達(dá)到2.6以上，遠(yuǎn)高于玻璃以及樹脂等傳統(tǒng)材料。得益于高折射率，碳化硅材料的光波導(dǎo)鏡片能更有效地約束光線傳播，減少光能損失，提升顯示亮度。其高折射率還顯著擴(kuò)大了視場角，例如單片碳化硅波導(dǎo)可實(shí)現(xiàn)的全彩視場角，而傳統(tǒng)玻璃僅小于40度。同時，碳化硅通過優(yōu)化光柵結(jié)構(gòu)，有效消除了玻璃材料常見的彩虹效應(yīng)。

另一方面，碳化硅硬度更高，相比玻璃更耐磨，更加適用于眼鏡鏡片。在熱導(dǎo)率方面，碳化硅更是普通玻璃的數(shù)百倍，對于AR眼鏡應(yīng)用來說，除了顯示之外，散熱也是一個有待解決的問題。采用碳化硅鏡片可以將光機(jī)的熱量通過鏡片快速傳導(dǎo)，提高散熱效率，有效提升了AR眼鏡的顯示性能。

碳化硅用來做AR眼睛的鏡片有這么多優(yōu)勢，是不是就真的完美了？事實(shí)確實(shí)如此，可以說，目前除了貴，碳化硅作為AR眼睛鏡片材料確實(shí)是最完美的選擇之一。

但貴，就意味著幾乎不能用于量產(chǎn)設(shè)備上。一方面碳化硅材料，在過去一直是高高在上。目前SiC單晶制備主流都是通過物理氣相傳輸PVT法生長，核心的步驟包括將SiC粉料進(jìn)行高溫加熱，加熱后SiC粉料升華成氣體，氣體移動到籽晶表面緩慢生長成晶體。

但問題也顯而易見，PVT法生長SiC單晶的速度太慢了，因?yàn)槭抢霉腆w升華在籽晶表面生長材料，一般生長出20mm厚的晶體需要7天時間。這也是碳化硅價格高的主要原因。

不過隨著近幾年新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，帶動了碳化硅產(chǎn)業(yè)的迅速擴(kuò)張和降本，碳化硅成本已經(jīng)得到顯著降低。

而對于AR眼鏡應(yīng)用SiC的另一個難點(diǎn)是，工藝和良率。碳化硅硬度高，帶來的問題就是加工難度極大，要在碳化硅上進(jìn)行微納結(jié)構(gòu)加工良率極低，比如Meta的OrionAR眼鏡鏡片由于良率低，單片成本高達(dá)1000美元。

而如今碳化硅襯底廠商和微納光學(xué)廠商的合作，相信能夠有力推動碳化硅AR鏡片走進(jìn)尋常百姓家。