На тлі революції штучного інтелекту, окуляри доповненої реальності (AR) поступово входять у суспільну свідомість. Як парадигма, що бездоганно поєднує віртуальний та реальний світи, AR-окуляри відрізняються від VR-пристроїв тим, що дозволяють користувачам одночасно сприймати як цифрові проектовані зображення, так і навколишнє освітлення. Для досягнення цієї подвійної функціональності — проектування зображень мікродисплея в очі, зберігаючи при цьому зовнішнє світлопропускання — AR-окуляри на основі оптичного карбіду кремнію (SiC) використовують хвилеводну (світловодну) архітектуру. Ця конструкція використовує повне внутрішнє відбиття для передачі зображень, аналогічно передачі оптичного волокна, як показано на схематичній діаграмі.
Зазвичай, одна 6-дюймова високочиста напівізоляційна підкладка може забезпечити 2 пари стекол, тоді як 8-дюймова підкладка вміщує 3–4 пари. Використання матеріалів SiC надає три критичні переваги:
- Винятковий показник заломлення (2,7): Забезпечує повнокольорове поле зору (FOV) >80° з одним шаром лінзи, усуваючи райдужні артефакти, поширені в звичайних конструкціях доповненої реальності.
- Інтегрований триколірний (RGB) хвилевід: замінює багатошарові хвилеводні стеки, зменшуючи розмір і вагу пристрою.
- Чудова теплопровідність (490 Вт/м·K): Зменшує оптичну деградацію, спричинену накопиченням тепла.
Ці переваги зумовили високий ринковий попит на AR-скла на основі карбіду кремнію (SiC). Використовуваний оптичний карбід кремнію зазвичай складається з високочистих напівізоляційних (HPSI) кристалів, суворі вимоги до підготовки яких сприяють нинішнім високим витратам. Отже, розробка підкладок HPSI SiC має вирішальне значення.
1. Синтез напівізоляційного порошку SiC
У промисловому виробництві переважно використовується високотемпературний самопоширений синтез (СПС), процес, що вимагає ретельного контролю:
- Сировина: вуглецево-кремнієві порошки чистоти 99,999% з розміром частинок 10–100 мкм.
- Чистота тигля: Графітові компоненти проходять високотемпературне очищення для мінімізації дифузії металевих домішок.
- Контроль атмосфери: аргон чистоти 6N (з вбудованими очисниками) пригнічує включення азоту; слідові кількості газів HCl/H₂ можуть бути введені для випаровування сполук бору та відновлення азоту, хоча концентрація H₂ потребує оптимізації для запобігання корозії графіту.
- Стандарти на обладнання: Печі синтезу повинні досягати базового вакууму <10⁻⁴ Па з дотриманням суворих протоколів перевірки на герметичність.
2. Проблеми росту кристалів
Вирощування HPSI SiC має схожі вимоги до чистоти:
- Сировина: порошок SiC чистоти 6N+ з вмістом B/Al/N <10¹⁶ см⁻³, вмістом Fe/Ti/O нижче порогових значень та мінімальним вмістом лужних металів (Na/K).
- Газові системи: суміші аргону та водню 6N підвищують питомий опір.
- Обладнання: Молекулярні насоси забезпечують надвисокий вакуум (<10⁻⁶ Па); попередня обробка тигля та продувка азотом є критично важливими.
Інновації в обробці субстрату
Порівняно з кремнієм, тривалі цикли росту SiC та властиві йому напруги (що викликають розтріскування/відколювання країв) вимагають поглибленої обробки:
- Лазерне різання: Збільшує вихід з 30 пластин (350 мкм, дротяна пилка) до >50 пластин на 20-міліметрову булочку, з можливістю стоншення на 200 мкм. Час обробки скорочується з 10–15 днів (дротяна пилка) до <20 хв/пластину для кристалів розміром 8 дюймів.
3. Галузева співпраця
Команда Meta в Orion стала піонером у впровадженні оптичних хвилеводів SiC, що стимулювало інвестиції в дослідження та розробки. Ключові партнерства включають:
- TankeBlue та MUDI Micro: Спільна розробка дифракційних хвилеводних лінз з доповненою реальністю (AR).
- Jingsheng Mech, Longqi Tech, XREAL та Kunyou Optoelectronics: Стратегічний альянс для інтеграції ланцюгів поставок штучного інтелекту/доповненої реальності.
Згідно з прогнозами ринку, до 2027 року щорічно буде вироблятися 500 000 одиниць AR на основі SiC, що споживатиме 250 000 6-дюймових (або 125 000 8-дюймових) підкладок. Ця тенденція підкреслює трансформаційну роль SiC в оптиці AR наступного покоління.
Компанія XKH спеціалізується на постачанні високоякісних 4H-напівізоляційних (4H-SEMI) SiC підкладок з налаштовуваним діаметром від 2 до 8 дюймів, адаптованих до конкретних вимог застосування в радіочастотній, силовій електроніці та оптиці AR/VR. Наші сильні сторони включають надійне постачання великих обсягів, точне налаштування (товщина, орієнтація, обробка поверхні) та повну власну обробку, від вирощування кристалів до полірування. Окрім 4H-SEMI, ми також пропонуємо підкладки типу 4H-N, 4H/6H-P та 3C-SiC, підтримуючи різноманітні напівпровідникові та оптоелектронні інновації.
Час публікації: 08 серпня 2025 р.