芯耀
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近期，慕德微納發(fā)布了第二代碳化硅 AR 眼鏡光學(xué)模組，并透露將在2025年第三季度可實(shí)現(xiàn)AR刻蝕光波導(dǎo)的量產(chǎn)，將進(jìn)一步推動碳化硅光波導(dǎo)的應(yīng)用進(jìn)程。
值得關(guān)注的是，慕德微納此前已與碳化硅頭部企業(yè)天科合達(dá)達(dá)成深度合作，雙方將聚焦于 AR 衍射光波導(dǎo)鏡片技術(shù)研發(fā)與市場推廣領(lǐng)域。那么，雙方合作將如何重塑 AR 光波導(dǎo)產(chǎn)業(yè)格局？碳化硅光波導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀又是怎樣？這些問題受到了行業(yè)的高度關(guān)注。
為此，“行家說三代半”特意邀請了天科合達(dá)副總經(jīng)理張平進(jìn)行了專題采訪。作為慕德微納的碳化硅襯底供應(yīng)商，張平將立足于天科合達(dá)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，深入探討碳化硅光波導(dǎo)的性能優(yōu)勢與降本方案，從而提供寶貴的技術(shù)思路和前瞻見解。
碳化硅光學(xué)性能優(yōu)越
9家企業(yè)/機(jī)構(gòu)已大力推進(jìn)
實(shí)際上，碳化硅光波導(dǎo)的應(yīng)用進(jìn)程正在加快。除了慕德微納外，AR眼鏡的先驅(qū)者M(jìn)eta也在5月宣布，他們將聯(lián)合美國國防公司Anduril共同為美國及其盟軍開發(fā)一款增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) (AR) 頭盔—EagleEye。
據(jù)《華爾街日報(bào)》等披露，該項(xiàng)目合同價(jià)值可能高達(dá)1億美元，而EagleEye頭盔將集成Meta Orion同款碳化硅光波導(dǎo)系統(tǒng)。Meta Orion是世界上第一款采用碳化硅光波導(dǎo)的AR眼鏡，預(yù)計(jì)將在近幾年推出消費(fèi)級版本。
在國內(nèi)，這一趨勢同樣明顯，以天科合達(dá)為代表的碳化硅企業(yè)，與AR眼鏡行業(yè)的合作正不斷深化。據(jù)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，慕德微納、舜宇奧來等共計(jì)9家頭部廠商或機(jī)構(gòu)已經(jīng)在大力推進(jìn)碳化硅光波導(dǎo)應(yīng)用。
那么，為什么AR眼鏡廠商紛紛青睞碳化硅光波導(dǎo)呢？天科合達(dá)副總經(jīng)理張平給出了專業(yè)解釋，他指出碳化硅光波導(dǎo)具有5大顯著優(yōu)勢，使得其在AR眼鏡領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景和重要的技術(shù)價(jià)值：
一是視場角更寬 ：不僅能支持單層全彩，還能實(shí)現(xiàn)大于80度的視場角。
二是抑制彩虹紋/重影 ：通過降低光柵周期，能有效消除彩虹紋，抑制重影現(xiàn)象。
三是提升散熱性能 ：最高導(dǎo)熱率高達(dá) 490W/m?K，整機(jī)散熱面積和能力提高。
四是可靠性優(yōu)異：熱穩(wěn)定性強(qiáng)，且硬度較高、耐化學(xué)腐蝕性能良好。
五是輕量化 ：碳化硅密度僅為3.2克/立方厘米，搭配超薄封裝技術(shù)可將單片重量降至4克以內(nèi)。
碳化硅在AR眼鏡上的應(yīng)用優(yōu)勢有目共睹，但產(chǎn)業(yè)化面臨成本高、加工難的挑戰(zhàn)。天科合達(dá)作為碳化硅襯底頭部企業(yè)，憑借深厚行業(yè)積累與創(chuàng)新能力，成為破局關(guān)鍵。
張平透露，天科合達(dá)積極發(fā)揮自身優(yōu)勢，勇?lián)厝危缃裨诔杀究刂坪彤a(chǎn)品質(zhì)量上已取得重要突破，有望加速推動碳化硅光波導(dǎo)技術(shù)走向大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入強(qiáng)勁動力。
推進(jìn)大尺寸襯底及創(chuàng)新工藝
促使碳化硅光波導(dǎo)降本增效
目前來看， AR眼鏡的市場規(guī)模正在快速擴(kuò)張。XREAL透露，他們?nèi)ツ闍R眼鏡全球銷售額約6億元人民幣，其中海外業(yè)務(wù)銷售額同比增長30%。而據(jù)京東數(shù)據(jù)顯示，今年618銷售季，平臺AI眼鏡成交量同比增長7倍、AR眼鏡用戶數(shù)同比增長70%。
然而，距離碳化硅光波導(dǎo)滲透到消費(fèi)級市場，仍需經(jīng)歷一段較長的發(fā)展歷程。張平解釋，目前市面上還沒有SiC的AR眼鏡整機(jī)，Meta的Orion成本超過1萬美元，現(xiàn)在市面上在售的AR整機(jī)產(chǎn)品，光學(xué)顯示占整機(jī)成本的比例是超過50%的，未來需要將整機(jī)成本下降到3000元左右。如今，天科合達(dá)在降低碳化硅光波導(dǎo)成本方面，主要推進(jìn)兩大舉措，并取得了積極進(jìn)展：
首先是大尺寸技術(shù)突破。
根據(jù)Meta公開資料來看，一片6英寸碳化硅襯底僅可滿足2副AR眼鏡生產(chǎn)，而8英寸和12英寸襯底，鏡片產(chǎn)出量可翻倍增長。
來源：meta 2025年演講PPT
據(jù)Meta光學(xué)與顯示研究部高級總監(jiān)Barry Silverstein透露，襯底越大，單片成本越低，他們發(fā)現(xiàn)襯底廠商已經(jīng)開始轉(zhuǎn)向8英寸，有些廠商還在研發(fā)12英寸襯底，這將使AR眼鏡的產(chǎn)量呈指數(shù)級增長。
張平表示，天科合達(dá)已推出?8 英寸光學(xué)級碳化硅襯底，并對外展示了整機(jī)應(yīng)用以及成像效果，受到了產(chǎn)業(yè)的高度關(guān)注。接下來，他們將推出?12 英寸光波導(dǎo)襯底，進(jìn)一步提高光波導(dǎo)鏡片的出片率，降低BOM成本，以推動消費(fèi)級 AR 眼鏡的應(yīng)用和普及。
其次是采用激光剝離。
張平透露，目前在碳化硅光波導(dǎo)加工過程中，采用傳統(tǒng)線切割工藝造成的耗損率偏高，大約為70%-75%。為降低損耗，他們正在積極研發(fā)激光剝離等新技術(shù)，將進(jìn)一步優(yōu)化切割效率和材料損耗控制。
一方面，天科合達(dá)與西湖儀器等設(shè)備廠商合作，采用激光改質(zhì)剝離技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)碳化硅襯底薄片化，厚度可降至?200 微米以下，進(jìn)而大幅提高晶錠利用率。
另一方面，通過對激光剝離等新技術(shù)的不斷優(yōu)化，天科合達(dá)有望使襯底耗損率在現(xiàn)有基礎(chǔ)上降低約50%，大幅減少材料成本。
天科合達(dá)持續(xù)優(yōu)化SiC工藝
為AR眼鏡提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)
與傳統(tǒng)的半絕緣襯底和導(dǎo)電型襯底不同，光學(xué)級碳化硅襯底看重的是光學(xué)性能，對傳統(tǒng)的工藝流程和生產(chǎn)技術(shù)造成了一定挑戰(zhàn)。
Meta透露，他們最看重的是碳化硅材料的兩個(gè)參數(shù)，分別是光吸收率和總厚度偏差（TTV）。前者要求降低對可見光的吸收率，避免光源損耗；后者則要求將TTV降低30倍，避免影響成像效果。
來源：meta 2025年演講PPT
相應(yīng)地，AR眼鏡對碳化硅的光透過率、光學(xué)損耗等有了更高要求。張平透露，根據(jù)廠商反饋來看，光學(xué)級碳化硅襯底主要面臨光學(xué)指標(biāo)重新定義、加工精度要求提高、規(guī)模化生產(chǎn)挑戰(zhàn)三大難點(diǎn)。
針對碳化硅襯底的光學(xué)質(zhì)量，天科合達(dá)在兩大關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)持續(xù)優(yōu)化以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定保障：
一是在晶體生長控制環(huán)節(jié)。張平進(jìn)一步透露，晶體生長控制環(huán)節(jié)是確保碳化硅襯底光學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵所在，天科合達(dá)圍繞三大核心維度發(fā)力，有效滿足了碳化硅襯底的光學(xué)性能要求。
具體來看，天科合達(dá)通過原料提純、溫場調(diào)控、雜質(zhì)/缺陷控制三大環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)調(diào)控，有效保障了碳化硅晶體的純度及均勻性，并降低了光吸收損耗，有助于大幅提升鏡片光學(xué)性能，有力推動碳化硅光波導(dǎo)技術(shù)在AR眼鏡等領(lǐng)域的高質(zhì)量發(fā)展。
二是在襯底表面加工環(huán)節(jié)。張平表示，光學(xué)級碳化硅襯底在表面加工平整度方面要求更高，特別是對?TTV（總厚度偏差）要求更為嚴(yán)格。此外，表面粗糙度這部分，常規(guī)要求是1nm，這對SiC來說沒有挑戰(zhàn)，粗糙度主要影響成像清晰度。
對此，天科合達(dá)憑借自主工藝經(jīng)驗(yàn)和創(chuàng)新研發(fā)能力，已經(jīng)能將碳化硅襯底的表面粗糙度控制在0.5nm以下。這不僅有效保證了襯底的光學(xué)性能，還為碳化硅光波導(dǎo)在AR眼鏡等領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展提供了穩(wěn)定基礎(chǔ)。
張平提出，未來天科合達(dá)將持續(xù)提升生產(chǎn)良率，優(yōu)化加工工藝路線，同時(shí)實(shí)施嚴(yán)格檢測與定制化服務(wù)，以滿足市場對于高質(zhì)量光學(xué)級碳化硅襯底的需求。
AR光學(xué)時(shí)代來臨
碳化硅襯底企業(yè)將走向臺前
從產(chǎn)業(yè)鏈的反饋來看，碳化硅光波導(dǎo)的普及仍需上下游廠商的協(xié)同合作，尤其是襯底企業(yè)在其中扮演著至關(guān)重要的角色。
根據(jù)歌爾光學(xué)報(bào)告分析，超過50°的視場角的碳化硅光波導(dǎo)在2025年屬于探索期，而碳化硅光波導(dǎo)的全面量產(chǎn)要到2027-2028年。Meta也在演講中表示，碳化硅終將勝出，這只是時(shí)間問題，但推動碳化硅光波導(dǎo)大規(guī)模應(yīng)用需要整個(gè)行業(yè)共同努力才能實(shí)現(xiàn)。
圖：歌爾光學(xué)、行家說三代半
張平認(rèn)為，在AR光學(xué)時(shí)代，碳化硅襯底企業(yè)將從幕后走向臺前，在產(chǎn)業(yè)鏈中發(fā)揮核心作用。這是因?yàn)?，襯底企業(yè)作為產(chǎn)業(yè)鏈的上游環(huán)節(jié)，其提供的高質(zhì)量碳化硅襯底將是確保光波導(dǎo)性能的基礎(chǔ)。
所以，碳化硅襯底廠商理應(yīng)主動攻克關(guān)鍵技術(shù)難題，引領(lǐng)上下游協(xié)同創(chuàng)新，加速碳化硅光波導(dǎo)技術(shù)成熟與應(yīng)用落地。作為碳化硅襯底頭部廠商，天科合達(dá)將以兩大方向作為發(fā)力點(diǎn)，推進(jìn)碳化硅光波導(dǎo)規(guī)?；瘧?yīng)用進(jìn)程：
一是推進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同合作。今年2月，天科合達(dá)就宣布與慕德微納共同出資成立合資公司慕科慧視，雙方旨在碳化硅AR衍射光波導(dǎo)鏡片技術(shù)研發(fā)與市場推廣方面展開深度合作。
張平透露，未來雙方將致力于在全彩衍射光波導(dǎo)的光效提升、均勻性優(yōu)化以及彩虹紋消除等方面取得突破，同時(shí)通過協(xié)同建設(shè)量產(chǎn)能力，促進(jìn)低成本、高性能的?AR?衍射光波導(dǎo)方案落地，為中高端?AR?眼鏡市場打造可靠的技術(shù)方案。
圖：天科合達(dá)宇與慕德微納共同研發(fā)的碳化硅光波導(dǎo)AR眼鏡
二是打造標(biāo)準(zhǔn)化流程及示范案例。張平認(rèn)為，任何新技術(shù)在發(fā)展初期都可能面臨缺乏系統(tǒng)研究與標(biāo)準(zhǔn)共識的問題，對于碳化硅光波導(dǎo)技術(shù)而言，這種現(xiàn)象既是挑戰(zhàn)也是行業(yè)發(fā)展的機(jī)遇，盡早確定標(biāo)準(zhǔn)化流程及示范案例將為行業(yè)確立明確方向。
為此，天科合達(dá)在研發(fā)初期就引入標(biāo)準(zhǔn)化流程和規(guī)范，進(jìn)一步提高研發(fā)效率，降低成本。同時(shí)，天科合達(dá)也積極參與并牽頭制定各大行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，打破技術(shù)碎片化現(xiàn)狀，力圖為行業(yè)提供統(tǒng)一的規(guī)范和準(zhǔn)則。
接下來，天科合達(dá)將重點(diǎn)創(chuàng)建具有代表性的示范性量產(chǎn)項(xiàng)目或案例，作為連接標(biāo)準(zhǔn)制定與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的橋梁，通過驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)的有效性、優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容以及加速標(biāo)準(zhǔn)推廣，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展。
值得關(guān)注的是，天科合達(dá)在北京、江蘇徐州、廣東深圳等地皆部署了碳化硅生產(chǎn)基地，可以為功率電子、AR眼鏡等領(lǐng)域提供穩(wěn)定且高質(zhì)量的碳化硅襯底產(chǎn)品，滿足不斷增長的市場需求。
展望未來，張平表示，AR眼鏡的發(fā)展趨勢已經(jīng)毋庸置疑，天科合達(dá)將立足自身優(yōu)勢，致力于將碳化硅光波導(dǎo)打造成為?AR?產(chǎn)業(yè)的核心光學(xué)方案，愿與產(chǎn)業(yè)鏈合作伙伴攜手合作，助力全球?AR?設(shè)備邁向輕薄化、高性能和低成本的新時(shí)代。
本文發(fā)自【行家說三代半】，專注第三代半導(dǎo)體（碳化硅和氮化鎵）行業(yè)觀察。
