Pe fondul revoluției inteligenței artificiale (IA), ochelarii AR intră treptat în conștiința publică. Fiind o paradigmă ce îmbină perfect lumea virtuală cu cea reală, ochelarii AR diferă de dispozitivele VR prin faptul că permit utilizatorilor să perceapă simultan atât imagini proiectate digital, cât și lumina ambientală. Pentru a obține această funcționalitate dublă - proiectarea imaginilor microdisplay în ochi, păstrând în același timp transmisia luminii externe - ochelarii AR pe bază de carbură de siliciu (SiC) de calitate optică utilizează o arhitectură cu ghid de undă (ghid de lumină). Acest design utilizează reflexia internă totală pentru a transmite imagini, analog transmisiei prin fibră optică, așa cum este ilustrat în diagrama schematică.
De obicei, un substrat semiizolant de înaltă puritate de 6 inci poate produce 2 perechi de sticlă, în timp ce un substrat de 8 inci poate găzdui 3-4 perechi. Adoptarea materialelor SiC conferă trei avantaje critice:
- Indice de refracție excepțional (2,7): Permite un câmp vizual (FOV) color de >80° cu un singur strat de lentilă, eliminând artefactele de curcubeu comune în designurile AR convenționale.
- Ghid de undă tricolor (RGB) integrat: Înlocuiește stivele de ghiduri de undă multistrat, reducând dimensiunea și greutatea dispozitivului.
- Conductivitate termică superioară (490 W/m·K): Atenuează degradarea optică indusă de acumularea de căldură.
Aceste merite au impulsionat o cerere puternică pe piață pentru cristale AR pe bază de SiC. SiC-ul de calitate optică utilizat constă de obicei din cristale semiizolante de înaltă puritate (HPSI), ale căror cerințe stricte de preparare contribuie la costurile ridicate actuale. Prin urmare, dezvoltarea substraturilor SiC HPSI este esențială.
1. Sinteza pulberii semiizolante de SiC
Producția la scară industrială utilizează predominant sinteza autopropagantă (SHS) la temperatură înaltă, un proces care necesită un control meticulos:
- Materii prime: pulberi de carbon/siliciu cu o puritate de 99,999%, cu dimensiuni ale particulelor de 10–100 μm.
- Puritatea creuzetului: Componentele din grafit sunt supuse unei purificări la temperatură înaltă pentru a minimiza difuzia impurităților metalice.
- Controlul atmosferei: argonul cu puritate 6N (cu purificatoare în linie) suprimă încorporarea azotului; pot fi introduse urme de HCl/H₂ gazoase pentru a volatiliza compușii de bor și a reduce azotul, deși concentrația de H₂ necesită optimizare pentru a preveni coroziunea grafitului.
- Standarde pentru echipamente: Cuptoarele de sinteză trebuie să atingă un vid de bază <10⁻⁴ Pa, cu protocoale riguroase de verificare a scurgerilor.
2. Provocări legate de creșterea cristalelor
Creșterea HPSI SiC are cerințe de puritate similare:
- Materie primă: pulbere de SiC cu puritate 6N+, cu B/Al/N <10¹⁶ cm⁻³, Fe/Ti/O sub limitele prag și un conținut minim de metale alcaline (Na/K).
- Sisteme gazoase: amestecurile de argon/hidrogen 6N sporesc rezistivitatea.
- Echipament: Pompele moleculare asigură vid ultra-înalt (<10⁻⁶ Pa); pretratarea creuzetului și purjarea cu azot sunt esențiale.
Inovații în procesarea substraturilor
Comparativ cu siliciul, ciclurile de creștere prelungite ale SiC și stresul inerent (care provoacă fisuri/ciobire a marginilor) necesită o prelucrare avansată:
- Tăiere cu laser: Crește randamentul de la 30 de napolitane (350 μm, ferăstrău cu sârmă) la >50 de napolitane per bulă de 20 mm, cu potențial de subțiere de 200 μm. Timpul de procesare scade de la 10-15 zile (ferăstrău cu sârmă) la <20 min/napolitană pentru cristale de 8 inch.
3. Colaborări în industrie
Echipa Orion de la Meta a fost pionier în adoptarea ghidurilor de undă SiC de calitate optică, stimulând investițiile în cercetare și dezvoltare. Printre parteneriatele cheie se numără:
- TankeBlue și MUDI Micro: Dezvoltare comună de lentile cu ghid de undă difractive AR.
- Jingsheng Mech, Longqi Tech, XREAL și Kunyou Optoelectronics: Alianță strategică pentru integrarea lanțului de aprovizionare AI/AR.
Proiecțiile pieței estimează 500.000 de unități AR pe bază de SiC anual până în 2027, consumând 250.000 de substraturi de 6 inci (sau 125.000 de substraturi de 8 inci). Această traiectorie subliniază rolul transformator al SiC în optica AR de generație următoare.
XKH se specializează în furnizarea de substraturi SiC semiizolante 4H (4H-SEMI) de înaltă calitate, cu diametre personalizabile, de la 2 inci la 8 inci, adaptate pentru a îndeplini cerințele specifice ale aplicațiilor în RF, electronică de putere și optică AR/VR. Punctele noastre forte includ furnizarea fiabilă de volum, personalizarea precisă (grosime, orientare, finisaj suprafață) și procesarea completă internă, de la creșterea cristalelor până la lustruire. Pe lângă 4H-SEMI, oferim și substraturi de tip 4H-N, tip 4H/6H-P și 3C-SiC, susținând diverse inovații în domeniul semiconductorilor și optoelectronicilor.
Data publicării: 08 august 2025