碳化硅的研發(fā)突破是AR眼鏡發(fā)展的關(guān)鍵支撐。近期，連科半導(dǎo)體在12吋碳化硅晶錠取得重要成果，同時，西湖大學(xué)與慕德微納共同宣布其碳化硅衍射光波導(dǎo)領(lǐng)域有新突破。
01、連科半導(dǎo)體成功生長出高品質(zhì)12吋（304mm）碳化硅晶錠
近日，連科半導(dǎo)體在官微宣布，采用中宜創(chuàng)芯提供的7N高純碳化硅粉體，依托完全自主研發(fā)的12吋碳化硅長晶爐及其熱場，成功生長出高品質(zhì)12吋（304mm）碳化硅晶錠。
圖片來源：連城數(shù)控
公開資料顯示，連科半導(dǎo)體成立于2023年，是連城數(shù)控的控股子公司，在半導(dǎo)體晶體生長設(shè)備領(lǐng)域有較強(qiáng)的研發(fā)實力。中宜創(chuàng)芯則是中國平煤神馬集團(tuán)控股子公司，其在碳化硅粉體純度提升方面取得了顯著成果。不久前，中宜創(chuàng)芯將碳化硅粉體純度提升至8N8（99.999998%），相當(dāng)于1噸材料中雜質(zhì)不超過0.2克。
12吋（304mm）碳化硅晶錠是第三代半導(dǎo)體材料的重要成果。一方面，12吋SiC能顯著提升器件單位面積的產(chǎn)出效率，降低芯片制造的成本，另一方面，12吋對設(shè)備熱場均勻性、長晶穩(wěn)定性、缺陷控制精度的要求更是呈現(xiàn)指數(shù)級提升。
在應(yīng)用場景方面，12吋碳化硅晶錠制成的高純半絕緣襯底，憑借其光學(xué)性能優(yōu)勢，可以成為下一代“AR+AI”智能眼鏡的核心材料。此外，在新能源汽車、光伏儲能、5G通信等領(lǐng)域的應(yīng)用也具有重要意義。
正如連科半導(dǎo)體總經(jīng)理胡動力博士表示：按照預(yù)測，12吋襯底片成本大致為10000元，能切出10-11副眼鏡，對應(yīng)單副眼鏡碳化硅襯底成本大概1000元左右，大大降低AR眼鏡成本及售價，并加速在消費市場的滲透。
02、西湖大學(xué)+慕德微納：超薄碳化硅衍射光波導(dǎo)新突破
12吋碳化硅晶錠有望解決了AR眼鏡的 “材料供應(yīng)與成本難題”，那么碳化硅衍射光波導(dǎo)的突破則直擊AR眼鏡的 “佩戴體驗與顯示效果痛點”。
近日，據(jù)西湖大學(xué)工學(xué)院SOE官微宣布，西湖大學(xué)聯(lián)合慕德微納（杭州）科技有限公司發(fā)布了一種顛覆性的解決方案，采用碳化硅（SiC）材料成功研發(fā)出超輕、超薄的衍射光波導(dǎo)，相關(guān)研究成果已發(fā)布在《eLight》期刊上。
圖片來源：《eLight》期刊截圖
據(jù)了解，該方案首次實現(xiàn)了單層碳化硅衍射光波導(dǎo)的設(shè)計、量產(chǎn)級制造與封裝，為基于SiC的AR技術(shù)路線奠定了開創(chuàng)性基礎(chǔ)。并且該技術(shù)與大規(guī)模量產(chǎn)的超薄菲涅爾處方鏡片兼容，為近視用戶提供了“一站式”的輕便AR視覺解決方案。
研究團(tuán)隊總結(jié)道，該研究展示了一個基于碳化硅（SiC）波導(dǎo)的全新AR顯示平臺，它同時解決了輕薄化、全彩無彩虹偽影顯示和規(guī)?；慨a(chǎn)三大核心難題。團(tuán)隊通過創(chuàng)新的材料應(yīng)用、光學(xué)設(shè)計和制造工藝，打造出一款重量僅3.795克、厚度0.75毫米、光效高達(dá)1238.10nit/lm的AR衍射光波導(dǎo)，并集成了超薄視力矯正功能。
值得關(guān)注的是，據(jù)慕德微納測算，未來碳化硅光波導(dǎo)的成本將低至650元左右。目前，該技術(shù)方案已供應(yīng)給多家業(yè)內(nèi)頭部企業(yè)。
03、碳化硅 x AR眼鏡：加速消費級普及
碳化硅技術(shù)的突破是AR眼鏡的前提條件之一，碳化硅的材料特性能歐滿足AR眼鏡在輕薄化、顯示效果、性能穩(wěn)定性等多方面的需求。
一方面，碳化硅具有較高的硬度和強(qiáng)度，這使得它在保持良好性能的同時，可以被加工成更薄的鏡片。西湖大學(xué)與慕德微納研發(fā)的碳化硅AR鏡片，單片重量僅2.7克，厚度僅0.55毫米，相比傳統(tǒng)AR鏡片大大減輕了重量和厚度，提升了佩戴的舒適性。
另一方面，碳化硅具有高導(dǎo)熱性，AR眼鏡中的投影光機(jī)和傳感、計算單元等會產(chǎn)生熱量。通過碳化硅的導(dǎo)熱特性，可以改善AR眼鏡的散熱問題，從而增強(qiáng)使用穩(wěn)定性。
再一方面，碳化硅的折射率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)玻璃等光學(xué)材料，可以實現(xiàn)大視場角的全彩成像，也可以消除光學(xué)偽影，從而帶來沉浸的現(xiàn)實效果。
此外，隨著12吋碳化硅襯底材料的大規(guī)模應(yīng)用，生產(chǎn)成本也或降低，有利于AR眼鏡的規(guī)模化普及。
（集邦化合物半導(dǎo)體 金水 整理）
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