Meta, Tianke Heda, Mu de Weina, comment traverser les lunettes AR en carbure de silicium
Avec le développement rapide de la technologie de la réalité augmentée (AR), les lunettes intelligentes, en tant que porteuse importante de la technologie AR, passent progressivement du concept à la réalité. Cependant, la popularité des lunettes intelligentes est toujours confrontée à de nombreux défis techniques, en particulier en termes de technologie d'affichage, de poids, de dissipation de chaleur et de performances optiques. Ces dernières années, le carbure de silicium (SIC) en tant que matériau émergent, avec ses excellentes propriétés physiques et optiques, a été largement utilisé dans une variété de dispositifs et de modules de semi-conducteurs de puissance, et maintenant il est également devenu un matériau clé dans le domaine des lunettes AR à travers la frontière. L'indice de réfraction élevé, les excellentes performances de dissipation thermique et la dureté élevée du carbure de silicium le font montrer un excellent potentiel d'application dans la technologie d'affichage, la dissipation légère et la dissipation de la chaleur des verres AR. Ce qui suit discutera de la façon dont le carbure de silicium apporte des changements révolutionnaires dans les lunettes intelligentes des aspects des caractéristiques du carbure de silicium, des percées technologiques, des applications de marché et des perspectives d'avenir.
Caractéristiques et avantages du carbure de silicium
Le carbure de silicium estUne sorte de matériau semi-conducteur large large bandeAvec une dureté élevée, une conductivité thermique élevée et un indice de réfraction élevé. Ces propriétés lui donnent une large gamme d'applications potentielles dans les dispositifs électroniques, les dispositifs optiques et la gestion thermique. Spécifique au domaine des lunettes intelligentes, les avantages du carbure de silicium se reflètent principalement dans les aspects suivants:
Le premier est l'indice de réfraction élevé: l'indice de réfraction du carbure de silicium est aussi élevé que 2,6 ou plus, beaucoup plus élevé que celui des matériaux de verres traditionnels tels que la résine (1,51-1,74) et le verre (1,5-1,9). L'indice de réfraction élevé signifie que le carbure de silicium peut limiter plus efficacement la propagation de la lumière et réduire la perte d'énergie lumineuse, améliorant ainsi la luminosité de l'affichage et le champ de vision (FOV). Par exemple, les lunettes Orion AR de Meta utilisent la technologie de guide d'onde en carbure de silicium pour obtenir un champ de vision à 70 degrés, dépassant de loin les 40 degrés de matériaux de verre traditionnels.
Il s'agit d'excellentes performances de dissipation de chaleur: la conductivité thermique du carbure de silicium est des centaines de fois celle du verre ordinaire, et il peut entraîner la chaleur rapidement. Pour les verres AR, la dissipation de chaleur est un problème clé, en particulier dans les affichages à haute luminosité et les longues périodes d'utilisation. Les lentilles en carbure de silicium peuvent rapidement effectuer la chaleur de la machine optique, améliorant ainsi la stabilité et la durée de vie de l'équipement.
Haute résistance à la dureté et à l'usure: le carbure de silicium est l'un des matériaux les plus durs connus, sa dureté est la seconde seulement derrière le diamant. Cela rend les objectifs en carbure de silicium plus résistants à l'usure et adaptés à un usage quotidien. En revanche, les matériaux de verre et de résine sont faciles à rayer, affectant l'expérience utilisateur.
Quatrièmement, Effet anti-gain: les matériaux de verre traditionnels sont faciles à produire des effets arc-en-ciel dans les verres AR, c'est-à-dire le motif de lumière de couleur dynamique formé après le reflet de la lumière ambiante sur la surface du guide d'onde. En optimisant la structure de réseau, le carbure de silicium peut éliminer efficacement l'effet arc-en-ciel facilement produit par les matériaux de verre traditionnels dans les lunettes AR, c'est-à-dire le motif de lumière de couleur dynamique formé par le reflet de la lumière ambiante sur la surface du guide d'onde, améliorant ainsi la qualité d'affichage.
Percée technologique du carbure de silicium dans les verres AR
Ces dernières années, la percée technologique du carbure de silicium dans le domaine des lunettes AR se reflète principalement dans la recherche et le développement de lentilles de guide d'onde optique diffractives. Le guide d'onde optique diffracté est une technologie d'affichage basée surle phénomène de diffraction de la lumièreet la combinaison de la structure du guide d'onde, qui peut propager l'image générée par la machine optique à travers le réseau dans l'objectif, réduisant ainsi l'épaisseur de la lentille et rendant l'apparence des lunettes AR plus similaires aux lunettes ordinaires.
En octobre 2024, Meta (anciennement Facebook) a utilisé une combinaison de guides d'ondes gravées en carbure de silicium+ microletsDans ses verres AR Orion, résolvant des goulots d'étranglement clés dans le champ de vision, le poids et les artefacts optiques pour les lunettes AR. Pascual Rivera, un scientifique en méta-optique, a déclaré que la technologie du guide d'onde en carbure de silicium a révolutionné la qualité d'affichage des lunettes AR, les transformant d'un "point de lumière arc-en-ciel disco" en "Symphony Hall comme une expérience tranquille".
En décembre 2024, Shuoke Crystal a réussi à développer avec succès le premier substrat monocusstal en carbure de silicium en silicium en silicium en silicium en silicium, marquant une percée majeure dans le domaine des matériaux en carbure de silicium dans le domaine des substrats de grande taille. Cette technologie accélérera l'expansion du carbure de silicium dans de nouvelles applications telles que les verres AR et le dissipateur thermique. Par exemple, une tranche de carbure de silicium de 12 pouces peut être transformée en 8 à 9 paires de verres AR, augmentant considérablement l'efficacité de production.
Récemment, le fournisseur de substrat en carbure de silicium Tianke Heda et Micro Nano Optoelectronic Device Company Mode Micro Nano ont conjointement établi une société de coentreprise pour se concentrer sur le développement et la commercialisation de la technologie de l'objectif de guide d'onde optique de diffraction AR. Tianke Heda, avec son accumulation de technologie dans le domaine des substrats en carbure de silicium, fournira des produits de substrat en carbure de silicium de haute qualité à Munde, tandis que Munde tirera parti de ses avantages dans la technologie optique micro-nano et le traitement des guides d'ondes optiques pour optimiser davantage les performances des guides d'ondes optiques diffractifs. Cette collaboration devrait accélérer les percées technologiques dans les lunettes AR et conduire l'industrie vers des performances plus élevées et un poids plus léger.
La deuxième génération de lunettes AR de carbure de silicium présentées par mode Weina à SPIE AR | VR | MR 2025 ne pèse que 2,7 grammes par lentille, l'épaisseur est aussi mince que 0,55 mm, ce qui est encore plus mince que les lunettes de soleil de l'usure quotidienne, de sorte que les utilisateurs peuvent à peine ressentir son existence lorsqu'ils portent, vraiment "Light Pack".
Jingsheng Electromécanique a également récemment déclaré qu'elle promouvait activement l'innovation technologique de l'industrie et le remplacement intérieur de l'ensemble de l'équipement de la chaîne industrielle, car ces entreprises accélèrent l'expansion de la capacité de production, la Chine devrait atténuer considérablement les trois prochaines années. Cela aidera à repousser les limites optiques et à permettre au carbure de silicium d'activer les applications AI + AR.
Cas de demande de carbure de silicium dans les lunettes AR
Dans le processus de fabrication du guide d'ondes en carbure de silicium, l'équipe Meta a surmonté le problème technique de la gravure de la pente. Nihar Mohanty, responsable de la recherche, a déclaré que la gravure en biseau est une technique de réseau non traditionnelle qui distribue des lignes gravées à des angles obliques pour optimiser l'efficacité du couplage léger dans et hors dedans.
Cette percée technologique a jeté les bases de l'application à grande échelle de carbure de silicium dans les lunettes AR. Les lunettes AR de Meta sont des applications représentatives de la technologie du carbure de silicium dans le domaine AR. En utilisant la technologie du guide d'onde en carbure de silicium, Orion réalise un angle de vision à 70 degrés et résout efficacement des problèmes tels que les doubles ombres et les effets arc-en-ciel.
Giuseppe Carafiore, responsable de la technologie de guide d'onde AR à Meta, note que l'indice de réfraction élevé du Silicon Carbide et la conductivité thermique en font un matériau idéal pour les verres AR.
Après l'identification du matériau, le prochain obstacle s'est tourné vers la fabrication de guides d'ondes - en particulier, une technique de réseau non conventionnelle appelée gravure sur biseau. "Le réseau est la nanostructure responsable du couplage de la lumière dans et hors de l'objectif", explique Carafiore. "Pour que le carbure de silicium fonctionne, le réseau doit être gravé avec un biseau. Les lignes gravées ne sont pas disposées verticalement, mais à un angle oblique."
Nihar Mohanty a ajouté qu'ils sont la première équipe au monde à réaliser la gravure de la pente directement sur l'appareil, et toute l'industrie s'est appuyée sur la technologie Nanoimprint dans le passé, mais cela ne peut pas être appliqué à des substrats élevés d'indices de réfraction. Pour cette raison, personne n'avait déjà considéré l'option en carbure de silicium.
En 2019, Nihar Mohanty et ses partenaires d'équipe ont conjointement construit une ligne de production exclusive, avant lesquelles la plupart des fournisseurs de puces et des fonderies semi-conducteurs manquaient d'équipement pertinent parce que la technologie de gravure de la pente n'était pas encore mature. Par conséquent, à ce moment-là, il n'y avait aucune installation dans le monde qui pouvait produire des guides d'ondes en carbure de silicium gravées, et il était impossible de vérifier la faisabilité technique en dehors du laboratoire. Nihar Mohanty a en outre révélé qu'il s'agissait d'un investissement important et qu'ils ont construit la chaîne de production complète. L'équipement de transformation a été personnalisé par les partenaires et le processus a été développé par Meta lui-même - initialement, l'équipement n'était à la hauteur que des normes de recherche, car il n'y avait pas de système de qualité manufacturier à l'époque, alors ils ont ensuite travaillé avec les partenaires de fabrication pour développer l'équipement et le processus de gravure de conduite de qualité de production.
Maintenant que le potentiel du carbure de silicium a été prouvé, l'équipe Meta attend avec impatience que le reste de l'industrie commence à développer ses propres appareils, car plus les entreprises investissent dans la recherche et le développement de l'équipement en carbure de silicium de qualité optique, plus l'écosystème de l'industrie sera robuste pour les lunettes de consommation AR.
Défis et perspectives d'avenir du carbure de silicium
Bien que le carbure de silicium montre un grand potentiel dans les lunettes AR, son application est toujours confrontée à certains défis. À l'heure actuelle, le prix des matériaux en carbure de silicium est élevé, principalement en raison de son taux de croissance lent et de son traitement difficile. Par exemple, les lentilles de lunettes Orion AR de Meta coûtent jusqu'à 1 000 $ par objectif, ce qui est difficile pour répondre aux besoins du marché de la consommation.
Cependant, avec le développement rapide de la nouvelle industrie de l'automobile énergétique, le coût du carbure de silicium diminue progressivement. De plus, le développement de substrats de grande taille (comme 12 pouces) entraînera encore une réduction des coûts et une efficacité. La forte dureté du carbure de silicium rend très difficile le traitement, en particulier dans le traitement des micro et nano-structure, le rendement est faible.
À l'avenir, avec la coopération profonde entre les fabricants de substrats en carbure de silicium et les fabricants de micro et nano-optiques, ce problème devrait être résolu. L'application du carbure de silicium dans les lunettes AR est encore à un stade précoce, et davantage d'entreprises doivent participer à la recherche et au développement du développement de carbure de silicium et d'équipement de qualité optique. L'équipe Meta attend avec impatience d'autres fabricants de l'industrie pour investir dans des recherches pertinentes et promouvoir conjointement la construction écologique industrielle des lunettes de consommation AR.
SUBSTRAT SIC ZMSH 12INCH 4H-N TYPE
* Veuillez nous contacter pour toute préoccupation du droit d'auteur et nous les aborderons rapidement.
