Amb el ràpid desenvolupament de la tecnologia de realitat augmentada (RA), les ulleres intel·ligents, com a important portador de la tecnologia RA, estan passant gradualment del concepte a la realitat. Tanmateix, l'adopció generalitzada d'ulleres intel·ligents encara s'enfronta a molts reptes tècnics, especialment pel que fa a la tecnologia de visualització, el pes, la dissipació de calor i el rendiment òptic. En els darrers anys, el carbur de silici (SiC), com a material emergent, s'ha aplicat àmpliament en diversos dispositius i mòduls semiconductors de potència. Ara s'està obrint camí en el camp de les ulleres RA com a material clau. L'alt índex de refracció del carbur de silici, les excel·lents propietats de dissipació de calor i l'alta duresa, entre altres característiques, mostren un potencial significatiu per a l'aplicació en la tecnologia de visualització, el disseny lleuger i la dissipació de calor de les ulleres RA. Podem proporcionar...Oblia de SiC, que juga un paper crucial en la millora d'aquestes àrees. A continuació, explorarem com el carbur de silici pot aportar canvis revolucionaris a les ulleres intel·ligents des dels aspectes de les seves propietats, els avenços tecnològics, les aplicacions de mercat i les perspectives de futur.
Propietats i avantatges del carbur de silici
El carbur de silici és un material semiconductor de banda prohibida àmplia amb propietats excel·lents com ara una alta duresa, una alta conductivitat tèrmica i un alt índex de refracció. Aquestes característiques li confereixen un ampli potencial per al seu ús en dispositius electrònics, dispositius òptics i gestió tèrmica. Específicament en el camp de les ulleres intel·ligents, els avantatges del carbur de silici es reflecteixen principalment en els aspectes següents:
Alt índex de refracció: el carbur de silici té un índex de refracció superior a 2,6, molt més alt que els materials tradicionals com la resina (1,51-1,74) i el vidre (1,5-1,9). Un alt índex de refracció significa que el carbur de silici pot restringir la propagació de la llum de manera més eficaç, reduint la pèrdua d'energia lumínica i millorant així la brillantor de la pantalla i el camp de visió (FOV). Per exemple, les ulleres Orion AR de Meta utilitzen tecnologia de guia d'ones de carbur de silici, aconseguint un camp de visió de 70 graus, superant amb escreix el camp de visió de 40 graus dels materials de vidre tradicionals.
Excel·lent dissipació de la calor: el carbur de silici té una conductivitat tèrmica centenars de vegades superior a la del vidre ordinari, cosa que permet una conducció tèrmica ràpida. La dissipació de la calor és un aspecte clau per a les ulleres de realitat augmentada, especialment durant les pantalles d'alta brillantor i l'ús prolongat. Les lents de carbur de silici poden transferir ràpidament la calor generada pels components òptics, millorant l'estabilitat i la vida útil del dispositiu. Podem proporcionar una oblia de SiC que garanteixi una gestió tèrmica eficaç en aquestes aplicacions.
Alta duresa i resistència al desgast: el carbur de silici és un dels materials més durs coneguts, només superat pel diamant. Això fa que les lents de carbur de silici siguin més resistents al desgast, adequades per a l'ús diari. En canvi, els materials de vidre i resina són més propensos a les ratllades, cosa que afecta l'experiència de l'usuari.
Efecte antiarc de Sant Martí: Els materials de vidre tradicionals de les ulleres de realitat augmentada tendeixen a produir un efecte arc de Sant Martí, on la llum ambiental es reflecteix a la superfície de la guia d'ones, creant patrons de llum de color dinàmics. El carbur de silici pot eliminar eficaçment aquest problema optimitzant l'estructura de la reixeta, millorant així la qualitat de la pantalla i eliminant l'efecte arc de Sant Martí causat pels reflexos de la llum ambiental a la superfície de la guia d'ones.
Avenços tecnològics del carbur de silici en ulleres de realitat augmentada
En els darrers anys, els avenços tecnològics del carbur de silici en ulleres de realitat augmentada s'han centrat principalment en el desenvolupament de lents de guia d'ones de difracció. Una guia d'ones de difracció és una tecnologia de visualització que combina el fenomen de difracció de la llum amb estructures de guia d'ones per propagar imatges generades pels components òptics a través de la reixeta de la lent. Això redueix el gruix de la lent, fent que les ulleres de realitat augmentada s'assemblin més a les ulleres normals.
L'octubre de 2024, Meta (anteriorment Facebook) va introduir l'ús de guies d'ones gravades amb carbur de silici combinades amb microLEDs a les seves ulleres de realitat augmentada Orion, resolent colls d'ampolla clau en camps com el camp de visió, el pes i els artefactes òptics. El científic òptic de Meta, Pascual Rivera, va afirmar que la tecnologia de guies d'ones de carbur de silici va transformar completament la qualitat de visualització de les ulleres de realitat augmentada, canviant l'experiència de "punts de llum arc de Sant Martí semblants a una bola de discoteca" a una "experiència serena semblant a una sala de concerts".
El desembre de 2024, XINKEHUI va desenvolupar amb èxit el primer substrat monocristall de carbur de silici semiaïllant d'alta puresa de 12 polzades del món, cosa que va marcar un gran avenç en el camp dels substrats de grans dimensions. Aquesta tecnologia accelerarà l'aplicació del carbur de silici en nous casos d'ús com ara ulleres AR i dissipadors de calor. Per exemple, una oblia de carbur de silici de 12 polzades pot produir 8-9 parells de lents d'ulleres AR, millorant significativament l'eficiència de la producció. Podem proporcionar oblies de SiC per donar suport a aquestes aplicacions en la indústria de les ulleres AR.
Recentment, el proveïdor de substrats de carbur de silici XINKEHUI s'ha associat amb l'empresa de dispositius optoelectrònics micro-nano MOD MICRO-NANO per establir una empresa conjunta centrada en el desenvolupament i la promoció al mercat de la tecnologia de lents de guia d'ones de difracció AR. XINKEHUI, amb la seva experiència tècnica en substrats de carbur de silici, proporcionarà substrats d'alta qualitat per a MOD MICRO-NANO, que aprofitarà els seus avantatges en la tecnologia òptica micro-nano i el processament de guies d'ones AR per optimitzar encara més el rendiment de les guies d'ones de difracció. S'espera que aquesta col·laboració acceleri els avenços tecnològics en ulleres AR, promovent el moviment de la indústria cap a dissenys més lleugers i de major rendiment.
A l'exposició SPIE AR|VR|MR del 2025, MOD MICRO-NANO va presentar les seves lents de carbur de silici AR de segona generació, amb un pes de només 2,7 grams i un gruix de només 0,55 mil·límetres, més lleugeres que les ulleres de sol normals, oferint als usuaris una experiència de ús gairebé imperceptible, aconseguint un disseny realment "lleuger".
Casos d'aplicació del carbur de silici en ulleres AR
En el procés de fabricació de guies d'ones de carbur de silici, l'equip de Meta va superar els reptes de la tecnologia de gravat inclinat. El director de recerca Nihar Mohanty va explicar que el gravat inclinat és una tecnologia de reixeta no tradicional que grava línies en un angle inclinat per optimitzar l'eficiència d'acoblament i desacoblament de la llum. Aquest avenç va establir les bases per a l'adopció massiva del carbur de silici en ulleres de realitat augmentada.
Les ulleres de realitat augmentada Orion de Meta són una aplicació representativa de la tecnologia de carbur de silici en realitat augmentada. Mitjançant l'ús de la tecnologia de guia d'ones de carbur de silici, Orion aconsegueix un camp de visió de 70 graus i aborda eficaçment problemes com el ghosting i l'efecte arc de Sant Martí.
Giuseppe Carafiore, líder de tecnologia de guies d'ones de realitat augmentada de Meta, va assenyalar que l'alt índex de refracció i la conductivitat tèrmica del carbur de silici el converteixen en un material ideal per a ulleres de realitat augmentada. Després de seleccionar el material, el següent repte va ser desenvolupar la guia d'ones, concretament el procés de gravat inclinat per a la reixeta. Carafiore va explicar que la reixeta, que és responsable d'acoblar la llum dins i fora de la lent, ha d'utilitzar un gravat inclinat. Les línies gravades no estan disposades verticalment, sinó que es distribueixen en un angle inclinat. Nihar Mohanty va afegir que van ser el primer equip a nivell mundial a aconseguir el gravat inclinat directament en dispositius. El 2019, Nihar Mohanty i el seu equip van construir una línia de producció dedicada. Abans d'això, no hi havia cap equip disponible per gravar guies d'ones de carbur de silici, ni la tecnologia era factible fora del laboratori.
Reptes i perspectives de futur del carbur de silici
Tot i que el carbur de silici mostra un gran potencial en els vidres AR, la seva aplicació encara s'enfronta a diversos reptes. Actualment, el material de carbur de silici és car a causa de la seva lenta taxa de creixement i la seva difícil processament. Per exemple, una sola lent de carbur de silici per als vidres AR Orion de Meta costa fins a 1.000 dòlars, cosa que dificulta la satisfacció de les necessitats del mercat de consum. Tanmateix, amb el ràpid desenvolupament de la indústria dels vehicles elèctrics, el cost del carbur de silici està disminuint gradualment. A més, el desenvolupament de substrats de grans dimensions (com ara oblies de 12 polzades) impulsarà encara més la reducció de costos i la millora de l'eficiència.
L'alta duresa del carbur de silici també dificulta el seu processament, especialment en la fabricació d'estructures micronano, cosa que comporta taxes de rendiment baixes. En el futur, amb una cooperació més profunda entre els proveïdors de substrats de carbur de silici i els fabricants de micro-nano òptics, s'espera que aquest problema es resolgui. L'aplicació del carbur de silici en ulleres de realitat augmentada encara es troba en les seves primeres etapes, cosa que requereix que més empreses inverteixin en investigació i desenvolupament d'equips de carbur de silici de grau òptic. L'equip de Meta espera que altres fabricants comencin a desenvolupar els seus propis equips, ja que com més empreses inverteixin en investigació i equips de carbur de silici de grau òptic, més fort esdevindrà l'ecosistema de la indústria de les ulleres de realitat augmentada de grau de consum.
Conclusió
El carbur de silici, amb el seu alt índex de refracció, excel·lent dissipació de calor i alta duresa, s'està convertint en un material clau en el camp de les ulleres de realitat augmentada. Des de la col·laboració entre XINKEHUI i MOD MICRO-NANO fins a l'aplicació reeixida del carbur de silici a les ulleres de realitat augmentada Orion de Meta, el potencial del carbur de silici en les ulleres intel·ligents s'ha demostrat plenament. Malgrat els reptes com el cost i els obstacles tècnics, a mesura que la cadena industrial madura i la tecnologia continua avançant, s'espera que el carbur de silici brilli en el camp de les ulleres de realitat augmentada, impulsant les ulleres intel·ligents cap a un rendiment més alt, un pes més lleuger i una adopció més àmplia. En el futur, el carbur de silici podria convertir-se en el material principal de la indústria de la realitat augmentada, marcant el començament d'una nova era d'ulleres intel·ligents.
El potencial del carbur de silici no es limita als vidres de realitat augmentada; les seves aplicacions interindustrials en electrònica i fotònica també mostren grans perspectives. Per exemple, s'està explorant activament l'aplicació del carbur de silici en la computació quàntica i els dispositius electrònics d'alta potència. A mesura que la tecnologia progressa i els costos disminueixen, s'espera que el carbur de silici tingui un paper fonamental en més camps, accelerant el desenvolupament d'indústries relacionades. Podem proporcionar oblies de SiC per a diverses aplicacions, donant suport als avenços tant en la tecnologia de realitat augmentada com més enllà.
Producte relacionat
Oblívia conductiva de SiC 4H-N de 8 polzades i 200 mm, grau de recerca simulada
Data de publicació: 01 d'abril de 2025