با توسعه سریع فناوری واقعیت افزوده (AR)، عینک‌های هوشمند، به عنوان حامل مهم فناوری واقعیت افزوده، به تدریج از مفهوم به واقعیت در حال گذار هستند. با این حال، پذیرش گسترده عینک‌های هوشمند هنوز با چالش‌های فنی بسیاری، به ویژه از نظر فناوری نمایشگر، وزن، اتلاف گرما و عملکرد نوری، روبرو است. در سال‌های اخیر، کاربید سیلیکون (SiC)، به عنوان یک ماده نوظهور، به طور گسترده در دستگاه‌ها و ماژول‌های مختلف نیمه‌هادی قدرت به کار گرفته شده است. اکنون این ماده به عنوان یک ماده کلیدی در حال ورود به حوزه عینک‌های واقعیت افزوده است. ضریب شکست بالای کاربید سیلیکون، خواص اتلاف گرمای عالی و سختی بالا، در کنار سایر ویژگی‌ها، پتانسیل قابل توجهی را برای کاربرد در فناوری نمایشگر، طراحی سبک و اتلاف گرمای عینک‌های واقعیت افزوده نشان می‌دهد. ما می‌توانیم ...ویفر SiCکه نقش مهمی در بهبود این حوزه‌ها ایفا می‌کند. در ادامه، بررسی خواهیم کرد که چگونه کاربید سیلیکون می‌تواند از جنبه‌های خواص، پیشرفت‌های تکنولوژیکی، کاربردهای بازار و چشم‌اندازهای آینده، تغییرات انقلابی در شیشه‌های هوشمند ایجاد کند.
خواص و مزایای کاربید سیلیکون
کاربید سیلیکون یک ماده نیمه‌هادی با شکاف نواری پهن با خواص عالی مانند سختی بالا، رسانایی حرارتی بالا و ضریب شکست بالا است. این ویژگی‌ها پتانسیل گسترده‌ای برای استفاده در دستگاه‌های الکترونیکی، دستگاه‌های نوری و مدیریت حرارتی به آن می‌دهند. به طور خاص در زمینه عینک‌های هوشمند، مزایای کاربید سیلیکون عمدتاً در جنبه‌های زیر منعکس می‌شود:
ضریب شکست بالا: کاربید سیلیکون ضریب شکستی بیش از ۲.۶ دارد که بسیار بالاتر از مواد سنتی مانند رزین (۱.۵۱-۱.۷۴) و شیشه (۱.۵-۱.۹) است. ضریب شکست بالا به این معنی است که کاربید سیلیکون می‌تواند به طور مؤثرتری انتشار نور را محدود کند، اتلاف انرژی نور را کاهش دهد و در نتیجه روشنایی صفحه نمایش و میدان دید (FOV) را بهبود بخشد. به عنوان مثال، عینک‌های Orion AR شرکت Meta از فناوری موجبر کاربید سیلیکون استفاده می‌کنند و به میدان دید ۷۰ درجه‌ای دست می‌یابند که بسیار بیشتر از میدان دید ۴۰ درجه‌ای مواد شیشه‌ای سنتی است.
اتلاف حرارت عالی: کاربید سیلیکون دارای رسانایی حرارتی صدها برابر بیشتر از شیشه معمولی است که امکان هدایت سریع گرما را فراهم می‌کند. اتلاف حرارت یک مسئله کلیدی برای عینک‌های AR است، به خصوص در نمایشگرهای با روشنایی بالا و استفاده طولانی مدت. لنزهای کاربید سیلیکون می‌توانند به سرعت گرمای تولید شده توسط اجزای نوری را منتقل کنند و پایداری و طول عمر دستگاه را افزایش دهند. ما می‌توانیم ویفر SiC را ارائه دهیم که مدیریت حرارتی مؤثر را در چنین کاربردهایی تضمین می‌کند.
سختی بالا و مقاومت در برابر سایش: کاربید سیلیکون یکی از سخت‌ترین مواد شناخته شده است، که پس از الماس در رتبه دوم قرار می‌گیرد. این امر باعث می‌شود لنزهای کاربید سیلیکون مقاومت بیشتری در برابر سایش داشته باشند و برای استفاده روزمره مناسب باشند. در مقابل، مواد شیشه‌ای و رزینی بیشتر مستعد خراش هستند که بر تجربه کاربر تأثیر می‌گذارد.
اثر ضد رنگین‌کمانی: مواد شیشه‌ای سنتی در عینک‌های AR تمایل به ایجاد اثر رنگین‌کمانی دارند، که در آن نور محیط از سطح موجبر منعکس می‌شود و الگوهای نوری رنگی پویا ایجاد می‌کند. کاربید سیلیکون می‌تواند با بهینه‌سازی ساختار شبکه‌ای، این مشکل را به طور مؤثر از بین ببرد، در نتیجه کیفیت نمایش را بهبود می‌بخشد و اثر رنگین‌کمانی ناشی از بازتاب نور محیط بر روی سطح موجبر را از بین می‌برد.
پیشرفت‌های تکنولوژیکی کاربید سیلیکون در عینک‌های واقعیت افزوده
در سال‌های اخیر، پیشرفت‌های تکنولوژیکی کاربید سیلیکون در عینک‌های AR عمدتاً بر توسعه لنزهای موجبر پراش متمرکز شده است. موجبر پراش یک فناوری نمایشگر است که پدیده پراش نور را با ساختارهای موجبر ترکیب می‌کند تا تصاویر تولید شده توسط اجزای نوری را از طریق توری در لنز پخش کند. این امر ضخامت لنز را کاهش می‌دهد و باعث می‌شود عینک‌های AR به عینک‌های معمولی نزدیک‌تر به نظر برسند.
در اکتبر ۲۰۲۴، متا (که قبلاً فیسبوک نام داشت) استفاده از موجبرهای حکاکی‌شده با کاربید سیلیکون را همراه با میکروال‌ای‌دی‌ها در عینک‌های واقعیت افزوده Orion خود معرفی کرد و تنگناهای کلیدی در زمینه‌هایی مانند میدان دید، وزن و مصنوعات نوری را حل کرد. پاسکال ریورا، دانشمند اپتیک متا، اظهار داشت که فناوری موجبر کاربید سیلیکون کیفیت نمایش عینک‌های واقعیت افزوده را به طور کامل متحول کرده و تجربه را از «لکه‌های نور رنگین‌کمانی شبیه توپ دیسکو» به «تجربه‌ای آرام شبیه سالن کنسرت» تغییر داده است.
در دسامبر 2024، XINKEHUI با موفقیت اولین زیرلایه تک کریستالی نیمه عایق کاربید سیلیکون با خلوص بالا 12 اینچی در جهان را توسعه داد که یک پیشرفت بزرگ در زمینه زیرلایه‌های بزرگ محسوب می‌شود. این فناوری، کاربرد کاربید سیلیکون را در موارد استفاده جدید مانند عینک‌های AR و هیت سینک‌ها تسریع خواهد کرد. به عنوان مثال، یک ویفر کاربید سیلیکون 12 اینچی می‌تواند 8 تا 9 جفت لنز عینک AR تولید کند که به طور قابل توجهی راندمان تولید را بهبود می‌بخشد. ما می‌توانیم ویفر SiC را برای پشتیبانی از چنین کاربردهایی در صنعت عینک AR ارائه دهیم.
اخیراً، شرکت XINKEHUI، تأمین‌کننده‌ی زیرلایه‌های کاربید سیلیکون، با شرکت MOD MICRO-NANO، تولیدکننده‌ی دستگاه‌های میکرو-نانو اپتوالکترونیکی، برای ایجاد یک سرمایه‌گذاری مشترک با تمرکز بر توسعه و ارتقای بازار فناوری لنزهای موجبر پراش AR، همکاری کرده است. XINKEHUI با تخصص فنی خود در زیرلایه‌های کاربید سیلیکون، زیرلایه‌های باکیفیتی را برای MOD MICRO-NANO فراهم خواهد کرد که از مزایای آن در فناوری نوری میکرو-نانو و پردازش موجبر AR برای بهینه‌سازی بیشتر عملکرد موجبرهای پراش استفاده خواهد کرد. انتظار می‌رود این همکاری، پیشرفت‌های تکنولوژیکی در عینک‌های AR را تسریع کند و حرکت صنعت را به سمت عملکرد بالاتر و طراحی‌های سبک‌تر ارتقا دهد.
در نمایشگاه SPIE AR|VR|MR 2025، شرکت MOD MICRO-NANO از لنزهای عینک AR نسل دوم سیلیکون کاربید خود رونمایی کرد که تنها 2.7 گرم وزن و تنها 0.55 میلی‌متر ضخامت دارند، سبک‌تر از عینک‌های آفتابی معمولی که با طراحی واقعاً «سبک» خود، تجربه استفاده تقریباً نامحسوس را به کاربران ارائه می‌دهند.
موارد کاربرد کاربید سیلیکون در عینک‌های AR
در فرآیند تولید موجبرهای کاربید سیلیکون، تیم متا بر چالش‌های فناوری حکاکی مورب غلبه کرد. نیهار موهانتی، مدیر تحقیقات، توضیح داد که حکاکی مورب یک فناوری توری غیرسنتی است که خطوط را با زاویه‌ای مایل حکاکی می‌کند تا راندمان اتصال و جداسازی نور را بهینه کند. این پیشرفت، پایه و اساس پذیرش گسترده کاربید سیلیکون در عینک‌های AR را بنا نهاد.
عینک‌های واقعیت افزوده Orion از شرکت Meta نمونه‌ای از کاربرد فناوری کاربید سیلیکون در واقعیت افزوده هستند. Orion با استفاده از فناوری موجبر کاربید سیلیکون، به میدان دید ۷۰ درجه‌ای دست می‌یابد و به طور مؤثر مشکلاتی مانند سایه‌اندازی و اثر رنگین‌کمان را برطرف می‌کند.
جوزپه کارافیوره، رهبر فناوری موجبر واقعیت افزوده متا، خاطرنشان کرد که ضریب شکست بالای کاربید سیلیکون و رسانایی حرارتی آن را به ماده‌ای ایده‌آل برای عینک‌های واقعیت افزوده تبدیل می‌کند. پس از انتخاب ماده، چالش بعدی توسعه موجبر، به ویژه فرآیند حکاکی مورب برای توری بود. کارافیوره توضیح داد که توری، که مسئول اتصال نور به داخل و خارج از لنز است، باید از حکاکی مورب استفاده کند. خطوط حکاکی شده به صورت عمودی چیده نشده‌اند، بلکه با زاویه‌ای مایل توزیع شده‌اند. نیهار موهانتی افزود که آنها اولین تیمی در سطح جهان بودند که به حکاکی مورب مستقیماً روی دستگاه‌ها دست یافتند. در سال ۲۰۱۹، نیهار موهانتی و تیمش یک خط تولید اختصاصی ساختند. پیش از آن، هیچ تجهیزاتی برای حکاکی موجبرهای کاربید سیلیکون در دسترس نبود و این فناوری در خارج از آزمایشگاه نیز امکان‌پذیر نبود.
چالش‌ها و چشم‌اندازهای آینده کاربید سیلیکون
اگرچه کاربید سیلیکون پتانسیل بالایی در عینک‌های AR نشان می‌دهد، اما کاربرد آن هنوز با چالش‌های متعددی روبرو است. در حال حاضر، ماده کاربید سیلیکون به دلیل سرعت رشد آهسته و پردازش دشوار، گران است. به عنوان مثال، یک لنز کاربید سیلیکون برای عینک‌های AR Orion شرکت Meta تا ۱۰۰۰ دلار قیمت دارد که تأمین نیازهای بازار مصرف را دشوار می‌کند. با این حال، با توسعه سریع صنعت خودروهای الکتریکی، هزینه کاربید سیلیکون به تدریج در حال کاهش است. علاوه بر این، توسعه زیرلایه‌های بزرگ (مانند ویفرهای ۱۲ اینچی) باعث کاهش بیشتر هزینه و بهبود کارایی خواهد شد.
سختی بالای کاربید سیلیکون همچنین پردازش آن را به ویژه در ساخت ساختارهای میکرو-نانو چالش برانگیز می‌کند و منجر به نرخ بازده پایین می‌شود. در آینده، با همکاری عمیق‌تر بین تأمین‌کنندگان زیرلایه کاربید سیلیکون و تولیدکنندگان میکرو-نانو اپتیک، انتظار می‌رود این مشکل حل شود. کاربرد کاربید سیلیکون در عینک‌های واقعیت افزوده هنوز در مراحل اولیه خود است و مستلزم سرمایه‌گذاری شرکت‌های بیشتری در تحقیقات و توسعه تجهیزات کاربید سیلیکون درجه نوری است. تیم متا انتظار دارد که سایر تولیدکنندگان نیز شروع به توسعه تجهیزات خود کنند، زیرا هرچه شرکت‌های بیشتری در تحقیقات و تجهیزات کاربید سیلیکون درجه نوری سرمایه‌گذاری کنند، اکوسیستم صنعت عینک‌های واقعیت افزوده درجه مصرفی قوی‌تر خواهد شد.
نتیجه‌گیری
کاربید سیلیکون، با ضریب شکست بالا، اتلاف حرارت عالی و سختی بالا، در حال تبدیل شدن به یک ماده کلیدی در زمینه عینک‌های واقعیت افزوده است. از همکاری بین XINKEHUI و MOD MICRO-NANO گرفته تا کاربرد موفقیت‌آمیز کاربید سیلیکون در عینک‌های واقعیت افزوده Orion شرکت Meta، پتانسیل کاربید سیلیکون در عینک‌های هوشمند به طور کامل نشان داده شده است. با وجود چالش‌هایی مانند هزینه و موانع فنی، با بلوغ زنجیره صنعت و پیشرفت مداوم فناوری، انتظار می‌رود کاربید سیلیکون در زمینه عینک‌های واقعیت افزوده بدرخشد و عینک‌های هوشمند را به سمت عملکرد بالاتر، وزن سبک‌تر و پذیرش گسترده‌تر سوق دهد. در آینده، کاربید سیلیکون ممکن است به ماده اصلی در صنعت واقعیت افزوده تبدیل شود و دوران جدیدی از عینک‌های هوشمند را آغاز کند.
پتانسیل کاربید سیلیکون محدود به عینک‌های AR نیست؛ کاربردهای بین صنعتی آن در الکترونیک و فوتونیک نیز چشم‌اندازهای گسترده‌ای را نشان می‌دهد. به عنوان مثال، کاربرد کاربید سیلیکون در محاسبات کوانتومی و دستگاه‌های الکترونیکی پرقدرت به طور فعال در حال بررسی است. با پیشرفت فناوری و کاهش هزینه‌ها، انتظار می‌رود کاربید سیلیکون نقش محوری در زمینه‌های بیشتری ایفا کند و توسعه صنایع مرتبط را تسریع بخشد. ما می‌توانیم ویفر SiC را برای کاربردهای مختلف ارائه دهیم و از پیشرفت‌ها در فناوری AR و فراتر از آن پشتیبانی کنیم.
محصول مرتبط
ویفر رسانای سیلیکون کارباید 8 اینچی 200 میلی‌متری 4H-N درجه تحقیقاتی
ویفر کاربید سیلیکون بستر Sic 4H-N نوع سختی بالا مقاومت در برابر خوردگی درجه یک پرداخت
زمان ارسال: آوریل-01-2025