在2024年meta Connect大會(huì)上，meta公司CEO馬克·扎克伯格正式發(fā)布了新款A(yù)R眼鏡——Orion。meta Platforms公司（原Facebook）開(kāi)發(fā)的首款增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）眼鏡Orion，確實(shí)采用了碳化硅（SiC）材料，這標(biāo)志著碳化硅的應(yīng)用正在擴(kuò)展到新興的“元宇宙”領(lǐng)域。Orion的研發(fā)歷時(shí)10年，耗資十億，其重量?jī)H為98克，解決了整體尺寸、重量、散熱續(xù)航和彩虹偽影等影響長(zhǎng)時(shí)間佩戴體驗(yàn)的難題。
AR眼鏡采用碳化硅材料的原因主要有以下幾點(diǎn)：
高折射率：碳化硅的折射率高達(dá)2.7，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)光學(xué)玻璃的折射率，這使得Orion AR眼鏡能夠?qū)崿F(xiàn)更大的視場(chǎng)角（FOV），提供更寬廣的視野。
輕量化：碳化硅材料的使用，使得Orion AR眼鏡成為目前最輕的AR眼鏡之一，極大地提升了佩戴的舒適性。散熱性能：碳化硅材料的高耐熱性和導(dǎo)熱性，通過(guò)創(chuàng)新方法解決了AR眼鏡的散熱挑戰(zhàn)，提高了設(shè)備的穩(wěn)定性和使用壽命。
彩虹偽影問(wèn)題：碳化硅波導(dǎo)方案設(shè)計(jì)解決了AR眼鏡中常見(jiàn)的彩虹偽影問(wèn)題，提供了更清晰的顯示效果。
波導(dǎo)技術(shù)：碳化硅波導(dǎo)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更緊湊的光學(xué)設(shè)計(jì)，這對(duì)于縮小AR眼鏡的體積和重量非常有利。此外，碳化硅波導(dǎo)可以實(shí)現(xiàn)更高效的光束傳輸，減少能量損失。
成本效益：雖然碳化硅材料本身可能成本較高，但通過(guò)提高加工效率和材料利用率，可以降低整體成本。
此外，碳化硅的使用可以減少對(duì)其他更昂貴組件的需求，從而在長(zhǎng)期內(nèi)實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約。碳化硅材料的這些優(yōu)勢(shì)，使其在AR眼鏡領(lǐng)域的應(yīng)用前景非常廣闊。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的降低，碳化硅材料的應(yīng)用前景非常廣闊，已經(jīng)在多個(gè)行業(yè)廣泛應(yīng)用，包括高性能計(jì)算、5G通信、新能源汽車(chē)和可再生能源等領(lǐng)域。為什么AR眼鏡要用碳化硅？
在 VR 頭戴設(shè)備中，要使消費(fèi)者更有沉浸感，顯示器視場(chǎng) (FOV)是非常關(guān)鍵的參數(shù)，這需要用到平面波導(dǎo)技術(shù)。而更大的FOV可以實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)、更大的視覺(jué)效果，這就需要提高波導(dǎo)光學(xué)鏡片的折射率。但問(wèn)題在于，傳統(tǒng)光學(xué)玻璃的折射率僅為2.0，嚴(yán)重限制了波導(dǎo)FOV。而碳化硅是比玻璃更理想的光學(xué)材料，其折射率高達(dá)2.7，單層碳化硅波導(dǎo)理論上能夠支持大于80°的全彩成像，相比之下，傳統(tǒng)玻璃單片能夠提供的最大全彩色視場(chǎng)角不超過(guò)40°。碳化硅的高折射率還有另一個(gè)優(yōu)勢(shì)，目前的波導(dǎo)設(shè)計(jì)通常使用兩片或三片獨(dú)立的玻璃—每片玻璃用于一種顏色（或一片用于兩種顏色）。
而SiC實(shí)現(xiàn)了將三通道顏色（紅、綠和藍(lán)）組合成單片波導(dǎo)，這大大改善眼鏡的尺寸、重量和成本，而且SiC更堅(jiān)固耐用。碳化硅波導(dǎo)還解決了 AR 眼鏡中常見(jiàn)的彩虹偽影問(wèn)題，為用戶提供了更清晰的顯示效果。熱量管理是 AR 眼鏡面臨的一個(gè)長(zhǎng)期挑戰(zhàn)，他們利用鏡片本身進(jìn)行散熱，通過(guò)一種創(chuàng)新方法解決了這一問(wèn)題碳化硅AR眼鏡的普及化還有一段路要走。
Orion眼鏡的生產(chǎn)成本約為1萬(wàn)美元，大部分成本來(lái)自于碳化硅鏡片，并且由于鏡片的加工良率太低，meta公司差點(diǎn)放棄這個(gè)項(xiàng)目。幸運(yùn)的是，中國(guó)廠商慕德微納（杭州）科技有限公司通過(guò)激光加工技術(shù)，極大地提升了碳化硅鏡片的良率問(wèn)題，也大幅提升了加工效率、材料利用率，從而幫助降低碳化硅鏡片的成本。隨著中國(guó)成熟的碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈和加工體系的進(jìn)一步發(fā)展，有望幫助降低AR眼鏡的成本，使這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)一步普及。因此，AR眼鏡市場(chǎng)確實(shí)有可能成為碳化硅材料的新藍(lán)海市場(chǎng)。
來(lái)源：芯片崛起之路
