ซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC) ข้ามเข้าสู่แก้ว AR ได้อย่างไร?

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีความจริงเสริม (AR) แว่นตาอัจฉริยะซึ่งเป็นตัวพาเทคโนโลยี AR ที่สำคัญกำลังค่อยๆ เปลี่ยนผ่านจากแนวคิดสู่ความเป็นจริง อย่างไรก็ตาม การนำแว่นตาอัจฉริยะมาใช้อย่างแพร่หลายยังคงเผชิญกับความท้าทายทางเทคนิคมากมาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่ของเทคโนโลยีการแสดงผล น้ำหนัก การกระจายความร้อน และประสิทธิภาพทางแสง ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC) ซึ่งเป็นวัสดุใหม่ได้รับการนำไปใช้ในอุปกรณ์และโมดูลเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าต่างๆ อย่างกว้างขวาง ปัจจุบันวัสดุดังกล่าวได้เข้าสู่ตลาดแว่นตา AR ในฐานะวัสดุหลัก ดัชนีการหักเหแสงที่สูง คุณสมบัติการกระจายความร้อนที่ยอดเยี่ยม และความแข็งสูงของซิลิกอนคาร์ไบด์ แสดงให้เห็นถึงศักยภาพที่สำคัญสำหรับการนำไปใช้ในเทคโนโลยีการแสดงผล การออกแบบน้ำหนักเบา และการกระจายความร้อนของแว่นตา AR เราสามารถจัดหาเวเฟอร์ SiCซึ่งมีบทบาทสำคัญในการปรับปรุงพื้นที่เหล่านี้ ด้านล่างนี้ เราจะสำรวจว่าซิลิกอนคาร์ไบด์สามารถนำการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญมาสู่แก้วอัจฉริยะได้อย่างไร จากด้านคุณสมบัติ ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี การใช้งานในตลาด และแนวโน้มในอนาคต

คุณสมบัติและข้อดีของซิลิกอนคาร์ไบด์

ซิลิกอนคาร์ไบด์เป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่มีแบนด์แก็ปกว้างซึ่งมีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยม เช่น ความแข็งสูง การนำความร้อนสูง และดัชนีหักเหแสงสูง ลักษณะเหล่านี้ทำให้มีศักยภาพอย่างกว้างขวางในการใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์ออปติก และการจัดการความร้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านแว่นตาอัจฉริยะ ข้อดีของซิลิกอนคาร์ไบด์สะท้อนให้เห็นเป็นหลักในแง่มุมต่อไปนี้:

ดัชนีหักเหแสงสูง: ซิลิกอนคาร์ไบด์มีดัชนีหักเหแสงมากกว่า 2.6 ซึ่งสูงกว่าวัสดุดั้งเดิม เช่น เรซิน (1.51-1.74) และแก้ว (1.5-1.9) มาก ดัชนีหักเหแสงที่สูงหมายความว่าซิลิกอนคาร์ไบด์สามารถจำกัดการแพร่กระจายของแสงได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ลดการสูญเสียพลังงานแสง จึงปรับปรุงความสว่างของจอภาพและขอบเขตการมองเห็น (FOV) ตัวอย่างเช่น แว่นตา AR Orion ของ Meta ใช้เทคโนโลยีท่อนำคลื่นซิลิกอนคาร์ไบด์ ทำให้ได้ขอบเขตการมองเห็น 70 องศา ซึ่งเกินขอบเขตการมองเห็น 40 องศาของวัสดุแก้วดั้งเดิมมาก

การระบายความร้อนที่ยอดเยี่ยม: ซิลิกอนคาร์ไบด์มีค่าการนำความร้อนสูงกว่ากระจกธรรมดาหลายร้อยเท่า ทำให้สามารถถ่ายเทความร้อนได้อย่างรวดเร็ว การระบายความร้อนถือเป็นปัญหาสำคัญสำหรับแว่นตา AR โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้องใช้หน้าจอที่มีความสว่างสูงและใช้งานเป็นเวลานาน เลนส์ซิลิกอนคาร์ไบด์สามารถถ่ายเทความร้อนที่เกิดจากส่วนประกอบออปติกได้อย่างรวดเร็ว ช่วยเพิ่มความเสถียรและอายุการใช้งานของอุปกรณ์ เราสามารถจัดหาเวเฟอร์ SiC ที่ช่วยให้จัดการความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพในแอปพลิเคชันดังกล่าว

ความแข็งและทนต่อการสึกหรอสูง: ซิลิกอนคาร์ไบด์เป็นวัสดุที่มีความแข็งที่สุดชนิดหนึ่ง รองจากเพชรเท่านั้น ทำให้เลนส์ซิลิกอนคาร์ไบด์ทนทานต่อการสึกหรอมากขึ้น เหมาะสำหรับการใช้งานในชีวิตประจำวัน ในทางกลับกัน วัสดุแก้วและเรซินมีแนวโน้มที่จะเกิดรอยขีดข่วนมากกว่า ซึ่งส่งผลต่อประสบการณ์การใช้งานของผู้ใช้

เอฟเฟกต์ป้องกันรุ้ง: วัสดุกระจกแบบดั้งเดิมในแว่นตา AR มักจะสร้างเอฟเฟกต์รุ้ง ซึ่งแสงโดยรอบจะสะท้อนออกจากพื้นผิวท่อนำคลื่น ทำให้เกิดรูปแบบแสงสีแบบไดนามิก ซิลิกอนคาร์ไบด์สามารถขจัดปัญหานี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยปรับโครงสร้างตะแกรงให้เหมาะสม จึงปรับปรุงคุณภาพการแสดงผลและขจัดเอฟเฟกต์รุ้งที่เกิดจากการสะท้อนของแสงโดยรอบบนพื้นผิวท่อนำคลื่น

ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีของซิลิกอนคาร์ไบด์ในแว่นตา AR

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีของซิลิกอนคาร์ไบด์ในแว่นตา AR มุ่งเน้นไปที่การพัฒนาเลนส์เวฟไกด์การเลี้ยวเบนเป็นหลัก เลนส์เวฟไกด์การเลี้ยวเบนเป็นเทคโนโลยีการแสดงผลที่ผสมผสานปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนของแสงเข้ากับโครงสร้างเวฟไกด์เพื่อเผยแพร่ภาพที่สร้างโดยส่วนประกอบออปติกผ่านช่องแสงในเลนส์ วิธีนี้ช่วยลดความหนาของเลนส์ ทำให้แว่นตา AR ดูใกล้เคียงกับแว่นตาทั่วไปมากขึ้น

ในเดือนตุลาคม 2024 Meta (เดิมชื่อ Facebook) ได้เปิดตัวการใช้ท่อนำคลื่นที่กัดด้วยซิลิกอนคาร์ไบด์ร่วมกับไมโคร LED ในแว่นตา AR Orion ซึ่งช่วยแก้ปัญหาคอขวดสำคัญในด้านต่างๆ เช่น ระยะการมองเห็น น้ำหนัก และสิ่งแปลกปลอมทางแสง Pascual Rivera นักวิทยาศาสตร์ด้านแสงของ Meta กล่าวว่าเทคโนโลยีท่อนำคลื่นซิลิกอนคาร์ไบด์ได้เปลี่ยนคุณภาพการแสดงผลของแว่นตา AR ไปอย่างสิ้นเชิง โดยเปลี่ยนประสบการณ์จาก "จุดแสงสีรุ้งเหมือนลูกบอลดิสโก้" ไปเป็น "ประสบการณ์ที่เงียบสงบเหมือนอยู่ในห้องแสดงคอนเสิร์ต"

ในเดือนธันวาคม 2024 XINKEHUI ประสบความสำเร็จในการพัฒนาซับสเตรตซิลิกอนคาร์ไบด์แบบกึ่งฉนวนที่มีความบริสุทธิ์สูงขนาด 12 นิ้วตัวแรกของโลก ซึ่งถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในด้านซับสเตรตขนาดใหญ่ เทคโนโลยีนี้จะเร่งการใช้งานซิลิกอนคาร์ไบด์ในกรณีการใช้งานใหม่ เช่น แว่นตา AR และแผ่นระบายความร้อน ตัวอย่างเช่น เวเฟอร์ซิลิกอนคาร์ไบด์ขนาด 12 นิ้วสามารถผลิตเลนส์แว่นตา AR ได้ 8-9 คู่ ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตได้อย่างมาก เราสามารถจัดหาเวเฟอร์ SiC เพื่อรองรับการใช้งานดังกล่าวในอุตสาหกรรมแว่นตา AR

เมื่อไม่นานนี้ ซัพพลายเออร์ซับสเตรตซิลิกอนคาร์ไบด์ XINKEHUI ได้ร่วมมือกับบริษัท MOD MICRO-NANO ซึ่งเป็นบริษัทอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ระดับไมโคร-นาโน เพื่อจัดตั้งบริษัทร่วมทุนที่มุ่งเน้นการพัฒนาและส่งเสริมการตลาดของเทคโนโลยีเลนส์เวฟไกด์การเลี้ยวเบนแสง AR XINKEHUI ซึ่งมีความเชี่ยวชาญทางเทคนิคในด้านซับสเตรตซิลิกอนคาร์ไบด์ จะจัดหาซับสเตรตคุณภาพสูงสำหรับ MOD MICRO-NANO ซึ่งจะใช้ประโยชน์จากข้อได้เปรียบในด้านเทคโนโลยีออปติกระดับไมโคร-นาโนและการประมวลผลเวฟไกด์ AR เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเวฟไกด์การเลี้ยวเบนให้เหมาะสมยิ่งขึ้น ความร่วมมือครั้งนี้คาดว่าจะเร่งให้เกิดความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในแว่นตา AR ส่งเสริมให้อุตสาหกรรมก้าวไปสู่ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นและการออกแบบที่เบากว่า

ในงานนิทรรศการ SPIE AR|VR|MR ปี 2025 บริษัท MOD MICRO-NANO ได้นำเสนอเลนส์แว่นตา AR ซิลิกอนคาร์ไบด์รุ่นที่สอง ซึ่งมีน้ำหนักเพียง 2.7 กรัม และมีความหนาเพียง 0.55 มิลลิเมตร ซึ่งเบากว่าแว่นกันแดดทั่วไป โดยมอบประสบการณ์การสวมใส่ที่แทบจะรู้สึกได้ โดยให้ดีไซน์ที่ "น้ำหนักเบา" อย่างแท้จริง

กรณีการใช้งานของซิลิกอนคาร์ไบด์ในแว่นตา AR

ในกระบวนการผลิตท่อนำคลื่นซิลิกอนคาร์ไบด์ ทีมงานของ Meta ได้เอาชนะความท้าทายของเทคโนโลยีการกัดแบบเอียง ผู้จัดการฝ่ายวิจัย Nihar Mohanty อธิบายว่าการกัดแบบเอียงเป็นเทคโนโลยีการขูดแบบไม่ใช่แบบดั้งเดิมที่กัดเส้นในมุมเอียงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเชื่อมต่อแสงและการแยกส่วน ความก้าวหน้าครั้งนี้ได้วางรากฐานสำหรับการนำซิลิกอนคาร์ไบด์มาใช้ในแว่นตา AR อย่างกว้างขวาง

แว่นตา AR Orion ของ Meta เป็นตัวแทนของการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีซิลิกอนคาร์ไบด์ใน AR ด้วยการใช้เทคโนโลยีเวฟไกด์ซิลิกอนคาร์ไบด์ Orion จึงสามารถให้มุมมองภาพได้ 70 องศา และแก้ไขปัญหาต่างๆ เช่น ภาพซ้อนและเอฟเฟกต์รุ้งได้อย่างมีประสิทธิภาพ

Giuseppe Carafiore หัวหน้าฝ่ายเทคโนโลยีท่อนำคลื่น AR ของ Meta กล่าวว่าดัชนีการหักเหแสงและการนำความร้อนที่สูงของซิลิกอนคาร์ไบด์ทำให้เป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับแว่นตา AR หลังจากคัดเลือกวัสดุแล้ว ความท้าทายต่อไปคือการพัฒนาท่อนำคลื่น โดยเฉพาะกระบวนการแกะสลักแบบเอียงสำหรับตะแกรง Carafiore อธิบายว่าตะแกรงซึ่งรับผิดชอบในการรวมแสงเข้าและออกจากเลนส์จะต้องใช้การแกะสลักแบบเอียง เส้นที่แกะสลักจะไม่เรียงกันในแนวตั้งแต่จะกระจายในมุมเอียง Nihar Mohanty กล่าวเสริมว่าพวกเขาเป็นทีมแรกในระดับโลกที่ประสบความสำเร็จในการแกะสลักแบบเอียงโดยตรงบนอุปกรณ์ ในปี 2019 Nihar Mohanty และทีมงานของเขาได้สร้างสายการผลิตเฉพาะ ก่อนหน้านั้นไม่มีอุปกรณ์ใดที่พร้อมใช้งานสำหรับการแกะสลักท่อนำคลื่นซิลิกอนคาร์ไบด์ และเทคโนโลยีนี้ก็ไม่สามารถทำได้นอกห้องแล็บ

ความท้าทายและแนวโน้มในอนาคตของซิลิกอนคาร์ไบด์

แม้ว่าซิลิกอนคาร์ไบด์จะมีศักยภาพสูงในแว่นตา AR แต่การใช้งานยังคงต้องเผชิญกับความท้าทายหลายประการ ปัจจุบันวัสดุซิลิกอนคาร์ไบด์มีราคาแพงเนื่องจากอัตราการเติบโตที่ช้าและการประมวลผลที่ยาก ตัวอย่างเช่น เลนส์ซิลิกอนคาร์ไบด์เพียงอันเดียวสำหรับแว่นตา AR Orion ของ Meta มีราคาสูงถึง 1,000 ดอลลาร์ ทำให้ยากต่อการตอบสนองความต้องการของตลาดผู้บริโภค อย่างไรก็ตาม ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมรถยนต์ไฟฟ้า ต้นทุนของซิลิกอนคาร์ไบด์ก็ค่อยๆ ลดลง ยิ่งไปกว่านั้น การพัฒนาพื้นผิวขนาดใหญ่ (เช่น เวเฟอร์ขนาด 12 นิ้ว) จะช่วยผลักดันการลดต้นทุนและปรับปรุงประสิทธิภาพต่อไป

ความแข็งสูงของซิลิกอนคาร์ไบด์ยังทำให้การแปรรูปมีความท้าทาย โดยเฉพาะในการผลิตโครงสร้างไมโคร-นาโน ส่งผลให้มีอัตราผลผลิตต่ำ ในอนาคต คาดว่าปัญหานี้จะได้รับการแก้ไขโดยความร่วมมือที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นระหว่างซัพพลายเออร์พื้นผิวซิลิกอนคาร์ไบด์และผู้ผลิตออปติกไมโคร-นาโน การนำซิลิกอนคาร์ไบด์ไปใช้ในแว่นตา AR ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น ซึ่งจำเป็นต้องมีบริษัทต่างๆ มากขึ้นในการลงทุนด้านการวิจัยและพัฒนาอุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์เกรดออปติก ทีมงานของ Meta คาดหวังว่าผู้ผลิตอื่นๆ จะเริ่มพัฒนาอุปกรณ์ของตนเอง เนื่องจากยิ่งบริษัทต่างๆ ลงทุนด้านการวิจัยและพัฒนาอุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์เกรดออปติกมากเท่าไร ระบบนิเวศของอุตสาหกรรมแว่นตา AR เกรดผู้บริโภคก็จะยิ่งแข็งแกร่งมากขึ้นเท่านั้น

บทสรุป

ซิลิกอนคาร์ไบด์ซึ่งมีดัชนีการหักเหแสงสูง การกระจายความร้อนที่ยอดเยี่ยม และความแข็งสูง กำลังกลายเป็นวัสดุสำคัญในด้านแว่นตา AR จากความร่วมมือระหว่าง XINKEHUI และ MOD MICRO-NANO ไปจนถึงการประยุกต์ใช้ซิลิกอนคาร์ไบด์อย่างประสบความสำเร็จในแว่นตา AR Orion ของ Meta ศักยภาพของซิลิกอนคาร์ไบด์ในแว่นตาอัจฉริยะได้รับการพิสูจน์อย่างเต็มที่ แม้จะมีความท้าทาย เช่น ต้นทุนและอุปสรรคทางเทคนิค แต่เมื่อห่วงโซ่อุตสาหกรรมเติบโตเต็มที่และเทคโนโลยียังคงก้าวหน้าต่อไป คาดว่าซิลิกอนคาร์ไบด์จะเปล่งประกายในสาขาแว่นตา AR โดยผลักดันให้แว่นตาอัจฉริยะมีประสิทธิภาพที่สูงขึ้น น้ำหนักเบาลง และนำไปใช้งานอย่างกว้างขวางมากขึ้น ในอนาคต ซิลิกอนคาร์ไบด์อาจกลายเป็นวัสดุหลักในอุตสาหกรรม AR นำไปสู่ยุคใหม่ของแว่นตาอัจฉริยะ

ศักยภาพของซิลิกอนคาร์ไบด์ไม่ได้จำกัดอยู่แค่แว่นตา AR เท่านั้น แต่ยังสามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น อิเล็กทรอนิกส์และโฟโตนิกส์ได้อีกด้วย ตัวอย่างเช่น ซิลิกอนคาร์ไบด์กำลังถูกสำรวจอย่างแข็งขันในการคำนวณเชิงควอนตัมและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังสูง เมื่อเทคโนโลยีก้าวหน้าและต้นทุนลดลง ซิลิกอนคาร์ไบด์คาดว่าจะมีบทบาทสำคัญในสาขาต่างๆ มากขึ้น ส่งผลให้การพัฒนาอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องเร็วขึ้น เราสามารถจัดหาเวเฟอร์ SiC สำหรับการใช้งานต่างๆ ซึ่งสนับสนุนความก้าวหน้าในเทคโนโลยี AR และอื่นๆ

สินค้าที่เกี่ยวข้อง

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

ซิลิกอนคาร์ไบด์เวเฟอร์ชนิด 4H-N ความแข็งสูง ทนทานต่อการกัดกร่อน เกรดพรีเมี่ยม ขัดเงา