ซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC) เข้าสู่แว่น AR ได้อย่างไร?

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีความจริงเสริม (AR) แว่นตาอัจฉริยะซึ่งเป็นตัวขับเคลื่อนสำคัญของเทคโนโลยี AR กำลังค่อยๆ เปลี่ยนผ่านจากแนวคิดสู่ความเป็นจริง อย่างไรก็ตาม การนำแว่นตาอัจฉริยะมาใช้อย่างแพร่หลายยังคงเผชิญกับความท้าทายทางเทคนิคมากมาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านเทคโนโลยีการแสดงผล น้ำหนัก การกระจายความร้อน และประสิทธิภาพเชิงแสง ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ซึ่งเป็นวัสดุใหม่ที่กำลังได้รับความนิยม ถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในอุปกรณ์และโมดูลเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าต่างๆ และกำลังพัฒนาเป็นวัสดุหลักในอุตสาหกรรมแว่นตา AR ดัชนีหักเหแสงที่สูง คุณสมบัติการระบายความร้อนที่ดีเยี่ยม และความแข็งสูงของซิลิคอนคาร์ไบด์ รวมถึงคุณสมบัติอื่นๆ แสดงให้เห็นถึงศักยภาพที่สำคัญสำหรับการนำไปประยุกต์ใช้ในเทคโนโลยีการแสดงผล การออกแบบที่มีน้ำหนักเบา และการระบายความร้อนของแว่นตา AR เราสามารถจัดหาเวเฟอร์ SiCซึ่งมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาด้านเหล่านี้ ต่อไปนี้ เราจะสำรวจว่าซิลิคอนคาร์ไบด์สามารถสร้างการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญให้กับกระจกอัจฉริยะได้อย่างไร ทั้งในด้านคุณสมบัติ ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี การประยุกต์ใช้ในตลาด และโอกาสในอนาคต

คุณสมบัติและข้อดีของซิลิกอนคาร์ไบด์

ซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์แบบแบนด์แก็ปกว้าง (wide bandgap) ที่มีคุณสมบัติโดดเด่น เช่น ความแข็งสูง การนำความร้อนสูง และดัชนีหักเหแสงสูง คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้มีศักยภาพสูงในการนำไปใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์ออปติคัล และการจัดการความร้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านแว่นตาอัจฉริยะ ข้อดีของซิลิคอนคาร์ไบด์สะท้อนให้เห็นได้อย่างชัดเจนในแง่มุมต่อไปนี้:

ดัชนีหักเหแสงสูง: ซิลิคอนคาร์ไบด์มีดัชนีหักเหแสงมากกว่า 2.6 ซึ่งสูงกว่าวัสดุดั้งเดิมอย่างเรซิน (1.51-1.74) และแก้ว (1.5-1.9) มาก ดัชนีหักเหแสงที่สูงหมายความว่าซิลิคอนคาร์ไบด์สามารถจำกัดการแพร่กระจายของแสงได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ลดการสูญเสียพลังงานแสง จึงช่วยเพิ่มความสว่างของจอแสดงผลและมุมมองภาพ (FOV) ยกตัวอย่างเช่น แว่นตา Orion AR ของ Meta ใช้เทคโนโลยีท่อนำคลื่นซิลิคอนคาร์ไบด์ ทำให้มีมุมมองภาพกว้าง 70 องศา ซึ่งสูงกว่ามุมมองภาพ 40 องศาของวัสดุแก้วแบบดั้งเดิมอย่างมาก

การกระจายความร้อนที่ดีเยี่ยม: ซิลิคอนคาร์ไบด์มีค่าการนำความร้อนสูงกว่ากระจกธรรมดาหลายร้อยเท่า ทำให้สามารถถ่ายเทความร้อนได้อย่างรวดเร็ว การกระจายความร้อนถือเป็นปัญหาสำคัญสำหรับแว่นตา AR โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้งานกับจอแสดงผลที่มีความสว่างสูงและเป็นเวลานาน เลนส์ซิลิคอนคาร์ไบด์สามารถถ่ายเทความร้อนที่เกิดจากส่วนประกอบออปติคัลได้อย่างรวดเร็ว ช่วยเพิ่มความเสถียรและอายุการใช้งานของอุปกรณ์ เราสามารถจัดหาแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ที่ช่วยให้การจัดการความร้อนมีประสิทธิภาพในการใช้งานประเภทนี้

ความแข็งและความทนทานต่อการสึกหรอสูง: ซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นหนึ่งในวัสดุที่มีความแข็งที่สุดที่รู้จัก รองจากเพชร ทำให้เลนส์ซิลิคอนคาร์ไบด์มีความทนทานต่อการสึกหรอมากขึ้น เหมาะสำหรับการใช้งานในชีวิตประจำวัน ในทางกลับกัน วัสดุแก้วและเรซินมีแนวโน้มที่จะเกิดรอยขีดข่วนมากกว่า ซึ่งส่งผลกระทบต่อประสบการณ์การใช้งาน

เอฟเฟกต์ป้องกันรุ้ง: วัสดุกระจกแบบดั้งเดิมในแว่นตา AR มักก่อให้เกิดเอฟเฟกต์รุ้ง ซึ่งแสงโดยรอบจะสะท้อนออกจากพื้นผิวของท่อนำคลื่น ทำให้เกิดรูปแบบแสงสีแบบไดนามิก ซิลิคอนคาร์ไบด์สามารถแก้ไขปัญหานี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยการปรับปรุงโครงสร้างเกรตติ้ง ซึ่งจะช่วยปรับปรุงคุณภาพการแสดงผลและขจัดเอฟเฟกต์รุ้งที่เกิดจากการสะท้อนของแสงโดยรอบบนพื้นผิวของท่อนำคลื่น

ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีของซิลิกอนคาร์ไบด์ในแว่นตา AR

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีของซิลิคอนคาร์ไบด์ในแว่นตา AR ส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่การพัฒนาเลนส์นำคลื่นการเลี้ยวเบน (diffraction waveguide) เลนส์นำคลื่นการเลี้ยวเบนคือเทคโนโลยีการแสดงผลที่ผสานปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนของแสงเข้ากับโครงสร้างนำคลื่น เพื่อถ่ายทอดภาพที่เกิดจากส่วนประกอบออปติคัลผ่านช่องเกรตติงในเลนส์ วิธีนี้ช่วยลดความหนาของเลนส์ ทำให้แว่นตา AR ดูใกล้เคียงกับแว่นตาทั่วไปมากขึ้น

ในเดือนตุลาคม 2567 Meta (เดิมชื่อ Facebook) ได้เปิดตัวการใช้ท่อนำคลื่นที่กัดด้วยซิลิคอนคาร์ไบด์ร่วมกับไมโครแอลอีดีในแว่นตา AR Orion ซึ่งช่วยแก้ปัญหาสำคัญๆ ในด้านต่างๆ เช่น ระยะการมองเห็น น้ำหนัก และสิ่งรบกวนทางแสง Pascual Rivera นักวิทยาศาสตร์ด้านแสงของ Meta กล่าวว่าเทคโนโลยีท่อนำคลื่นซิลิคอนคาร์ไบด์ได้เปลี่ยนโฉมคุณภาพการแสดงผลของแว่นตา AR ไปอย่างสิ้นเชิง เปลี่ยนประสบการณ์จาก "จุดแสงสีรุ้งเหมือนลูกบอลดิสโก้" ไปสู่ "ประสบการณ์อันเงียบสงบราวกับอยู่ในห้องแสดงคอนเสิร์ต"

ในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2567 บริษัท XINKEHUI ประสบความสำเร็จในการพัฒนาแผ่นรองรับซิลิคอนคาร์ไบด์แบบกึ่งฉนวนความบริสุทธิ์สูงขนาด 12 นิ้ว แผ่นแรกของโลก ซึ่งถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในด้านแผ่นรองรับขนาดใหญ่ เทคโนโลยีนี้จะช่วยเร่งการประยุกต์ใช้ซิลิคอนคาร์ไบด์ในกรณีการใช้งานใหม่ๆ เช่น แว่นตา AR และแผ่นระบายความร้อน ยกตัวอย่างเช่น แผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนคาร์ไบด์ขนาด 12 นิ้ว สามารถผลิตเลนส์แว่นตา AR ได้ 8-9 คู่ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตได้อย่างมาก เราสามารถจัดหาแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) เพื่อรองรับการใช้งานดังกล่าวในอุตสาหกรรมแว่นตา AR ได้

เมื่อเร็วๆ นี้ XINKEHUI ผู้จัดจำหน่ายซับสเตรตซิลิคอนคาร์ไบด์ ได้ร่วมมือกับ MOD MICRO-NANO บริษัทผู้ผลิตอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ระดับไมโคร-นาโน เพื่อจัดตั้งบริษัทร่วมทุนที่มุ่งเน้นการพัฒนาและส่งเสริมการตลาดของเทคโนโลยีเลนส์นำคลื่นแสงแบบกระจายแสง AR XINKEHUI มีความเชี่ยวชาญทางเทคนิคด้านซับสเตรตซิลิคอนคาร์ไบด์ จะจัดหาซับสเตรตคุณภาพสูงสำหรับ MOD MICRO-NANO ซึ่งจะใช้ประโยชน์จากข้อได้เปรียบด้านเทคโนโลยีออปติคัลระดับไมโคร-นาโนและการประมวลผลท่อนำคลื่นแสง AR เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของท่อนำคลื่นแสงแบบกระจายแสงให้ดียิ่งขึ้น ความร่วมมือนี้คาดว่าจะช่วยเร่งความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีของแว่นตา AR และส่งเสริมการพัฒนาอุตสาหกรรมให้ก้าวไปสู่ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นและการออกแบบที่เบากว่า

ในงานนิทรรศการ SPIE AR|VR|MR ปี 2025 บริษัท MOD MICRO-NANO ได้นำเสนอเลนส์แว่นตา AR ซิลิคอนคาร์ไบด์รุ่นที่สอง ซึ่งมีน้ำหนักเพียง 2.7 กรัม และมีความหนาเพียง 0.55 มิลลิเมตร เบากว่าแว่นกันแดดทั่วไป ช่วยให้ผู้ใช้สัมผัสประสบการณ์การสวมใส่ที่แทบจะรู้สึกได้ และยังได้ดีไซน์ที่ "น้ำหนักเบา" อย่างแท้จริง

กรณีการใช้งานของซิลิกอนคาร์ไบด์ในแว่นตา AR

ในกระบวนการผลิตท่อนำคลื่นซิลิคอนคาร์ไบด์ ทีมงานของ Meta ได้เอาชนะความท้าทายของเทคโนโลยีการกัดแบบเอียง นิฮาร์ โมฮันตี ผู้จัดการฝ่ายวิจัย อธิบายว่าการกัดแบบเอียงเป็นเทคโนโลยีการกัดแบบตะแกรงที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิม โดยกัดเส้นในมุมเอียงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเชื่อมต่อแสงและการแยกส่วน ความก้าวหน้าครั้งนี้ได้วางรากฐานสำหรับการนำซิลิคอนคาร์ไบด์มาใช้ในแว่นตา AR อย่างกว้างขวาง

แว่นตา AR Orion ของ Meta เป็นตัวแทนของการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีซิลิคอนคาร์ไบด์ใน AR ด้วยการใช้เทคโนโลยีท่อนำคลื่นซิลิคอนคาร์ไบด์ Orion จึงให้มุมมองภาพ 70 องศา และแก้ไขปัญหาต่างๆ เช่น ภาพซ้อนและเอฟเฟกต์รุ้งได้อย่างมีประสิทธิภาพ

จูเซปเป คาราฟิโอเร ผู้นำด้านเทคโนโลยีท่อนำคลื่น AR ของ Meta กล่าวว่า ดัชนีหักเหแสงและค่าการนำความร้อนที่สูงของซิลิคอนคาร์ไบด์ทำให้เป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับแว่นตา AR หลังจากเลือกวัสดุแล้ว ความท้าทายต่อไปคือการพัฒนาท่อนำคลื่น โดยเฉพาะกระบวนการกัดแบบเอียงสำหรับตะแกรง คาราฟิโอเรอธิบายว่าตะแกรงซึ่งทำหน้าที่เชื่อมแสงเข้าและออกจากเลนส์ ต้องใช้การกัดแบบเอียง เส้นที่กัดไม่ได้จัดเรียงในแนวตั้ง แต่กระจายตัวในมุมเอียง นิฮาร์ โมฮันตี เสริมว่าพวกเขาเป็นทีมแรกในโลกที่ประสบความสำเร็จในการกัดแบบเอียงบนอุปกรณ์โดยตรง ในปี 2019 นิฮาร์ โมฮันตีและทีมงานของเขาได้สร้างสายการผลิตเฉพาะขึ้นมา ก่อนหน้านั้นยังไม่มีอุปกรณ์สำหรับกัดท่อนำคลื่นซิลิคอนคาร์ไบด์ และเทคโนโลยีนี้ก็ยังไม่สามารถใช้งานได้นอกห้องปฏิบัติการ

ความท้าทายและแนวโน้มในอนาคตของซิลิกอนคาร์ไบด์

แม้ว่าซิลิคอนคาร์ไบด์จะมีศักยภาพสูงในแว่นตา AR แต่การประยุกต์ใช้ยังคงเผชิญกับความท้าทายหลายประการ ปัจจุบันวัสดุซิลิคอนคาร์ไบด์มีราคาแพงเนื่องจากอัตราการเติบโตที่ช้าและกระบวนการแปรรูปที่ยาก ยกตัวอย่างเช่น เลนส์ซิลิคอนคาร์ไบด์เพียงอันเดียวสำหรับแว่นตา AR Orion ของ Meta มีราคาสูงถึง 1,000 ดอลลาร์ ทำให้ยากต่อการตอบสนองความต้องการของตลาดผู้บริโภค อย่างไรก็ตาม ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมรถยนต์ไฟฟ้า ต้นทุนของซิลิคอนคาร์ไบด์จึงค่อยๆ ลดลง ยิ่งไปกว่านั้น การพัฒนาวัสดุรองรับขนาดใหญ่ (เช่น แผ่นเวเฟอร์ขนาด 12 นิ้ว) จะช่วยผลักดันการลดต้นทุนและเพิ่มประสิทธิภาพให้ดียิ่งขึ้น

ความแข็งสูงของซิลิคอนคาร์ไบด์ยังทำให้เกิดความท้าทายในการแปรรูป โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการผลิตโครงสร้างไมโคร-นาโน ซึ่งนำไปสู่อัตราผลผลิตที่ต่ำ ในอนาคต ด้วยความร่วมมือที่แน่นแฟ้นยิ่งขึ้นระหว่างซัพพลายเออร์ซับสเตรตซิลิคอนคาร์ไบด์และผู้ผลิตออปติคัลไมโคร-นาโน คาดว่าปัญหานี้จะได้รับการแก้ไข การนำซิลิคอนคาร์ไบด์มาใช้ในแว่นตา AR ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น ทำให้บริษัทต่างๆ จำเป็นต้องลงทุนในการวิจัยและพัฒนาอุปกรณ์ซิลิคอนคาร์ไบด์เกรดออปติคัลมากขึ้น ทีมงานของ Meta คาดว่าผู้ผลิตรายอื่นจะเริ่มพัฒนาอุปกรณ์ของตนเอง เนื่องจากยิ่งบริษัทต่างๆ ลงทุนในการวิจัยและพัฒนาอุปกรณ์ซิลิคอนคาร์ไบด์เกรดออปติคัลมากเท่าไหร่ ระบบนิเวศของอุตสาหกรรมแว่นตา AR เกรดผู้บริโภคก็จะยิ่งแข็งแกร่งมากขึ้นเท่านั้น

บทสรุป

ซิลิคอนคาร์ไบด์ซึ่งมีดัชนีหักเหแสงสูง ระบายความร้อนได้อย่างยอดเยี่ยม และความแข็งสูง กำลังกลายเป็นวัสดุสำคัญในอุตสาหกรรมแว่นตา AR นับตั้งแต่ความร่วมมือระหว่าง XINKEHUI และ MOD MICRO-NANO ไปจนถึงความสำเร็จในการประยุกต์ใช้ซิลิคอนคาร์ไบด์ในแว่นตา AR Orion ของ Meta ศักยภาพของซิลิคอนคาร์ไบด์ในแว่นตาอัจฉริยะก็ได้รับการพิสูจน์อย่างเต็มที่ แม้จะมีความท้าทายต่างๆ เช่น ต้นทุนและอุปสรรคทางเทคนิค แต่ด้วยห่วงโซ่อุตสาหกรรมที่เติบโตเต็มที่และเทคโนโลยีที่ก้าวหน้าอย่างต่อเนื่อง คาดว่าซิลิคอนคาร์ไบด์จะมีบทบาทสำคัญในวงการแว่นตา AR ผลักดันให้แว่นตาอัจฉริยะมีประสิทธิภาพที่สูงขึ้น น้ำหนักเบาลง และได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางมากขึ้น ในอนาคต ซิลิคอนคาร์ไบด์อาจกลายเป็นวัสดุหลักในอุตสาหกรรม AR นำไปสู่ยุคใหม่ของแว่นตาอัจฉริยะ

ศักยภาพของซิลิคอนคาร์ไบด์ไม่ได้จำกัดอยู่แค่แว่นตา AR เท่านั้น แต่การประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น อิเล็กทรอนิกส์และโฟโตนิกส์ก็แสดงให้เห็นถึงโอกาสอันกว้างขวาง ยกตัวอย่างเช่น การประยุกต์ใช้ซิลิคอนคาร์ไบด์ในการประมวลผลควอนตัมและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังสูงกำลังได้รับการสำรวจอย่างแข็งขัน เมื่อเทคโนโลยีมีความก้าวหน้าและต้นทุนลดลง คาดว่าซิลิคอนคาร์ไบด์จะมีบทบาทสำคัญในสาขาต่างๆ มากขึ้น ซึ่งจะช่วยเร่งการพัฒนาอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้อง เราสามารถจัดหาเวเฟอร์ SiC สำหรับการใช้งานที่หลากหลาย ซึ่งจะช่วยสนับสนุนความก้าวหน้าทั้งในด้านเทคโนโลยี AR และอื่นๆ

สินค้าที่เกี่ยวข้อง

เวเฟอร์ SiC 4H-N ขนาด 8 นิ้ว 200 มม. เกรดวิจัยแบบนำไฟฟ้า

ซิลิกอนคาร์ไบด์เวเฟอร์ชนิด 4H-N ความแข็งสูง ทนทานต่อการกัดกร่อน เกรดพรีเมียมขัดเงา