ท่ามกลางการปฏิวัติ AI แว่นตา AR กำลังค่อยๆ เป็นที่รู้จักของสาธารณชน แว่นตา AR จึงเป็นเสมือนกระบวนทัศน์ที่ผสานรวมโลกเสมือนจริงและโลกความเป็นจริงเข้าด้วยกันอย่างลงตัว แตกต่างจากอุปกรณ์ VR ตรงที่ช่วยให้ผู้ใช้รับรู้ทั้งภาพที่ฉายผ่านระบบดิจิทัลและแสงแวดล้อมโดยรอบได้พร้อมกัน เพื่อให้บรรลุถึงฟังก์ชันการทำงานสองอย่างนี้ คือ การฉายภาพไมโครดิสเพลย์เข้าสู่ดวงตา พร้อมกับรักษาการส่งผ่านแสงจากภายนอก แว่นตา AR ที่ใช้ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) เกรดออปติคัล จึงใช้สถาปัตยกรรมท่อนำคลื่น (lightguide) การออกแบบนี้ใช้ประโยชน์จากการสะท้อนภายในทั้งหมดเพื่อส่งภาพ ซึ่งคล้ายกับการส่งผ่านใยแก้วนำแสง ดังที่แสดงในแผนภาพวงจร
โดยทั่วไป แผ่นรองรับกึ่งฉนวนที่มีความบริสุทธิ์สูงขนาด 6 นิ้ว หนึ่งแผ่นสามารถผลิตแก้วได้ 2 คู่ ในขณะที่แผ่นรองรับขนาด 8 นิ้วสามารถผลิตแก้วได้ 3-4 คู่ การนำวัสดุ SiC มาใช้มีข้อดีสำคัญ 3 ประการ ได้แก่
- ดัชนีหักเหแสงที่ยอดเยี่ยม (2.7): ช่วยให้มองเห็นภาพได้เต็มสี (FOV) มากกว่า 80° ด้วยชั้นเลนส์เดียว ช่วยขจัดภาพเรนโบว์ผิดปกติที่มักพบในการออกแบบ AR ทั่วไป
- ท่อนำคลื่นสามสีแบบบูรณาการ (RGB): แทนที่ท่อนำคลื่นหลายชั้น ช่วยลดขนาดและน้ำหนักของอุปกรณ์
- การนำความร้อนที่เหนือกว่า (490 W/m·K): บรรเทาการเสื่อมสภาพทางแสงที่เกิดจากการสะสมความร้อน
ข้อดีเหล่านี้ผลักดันให้ตลาดมีความต้องการกระจก AR ที่ใช้ SiC อย่างมาก โดยทั่วไป SiC เกรดออปติคัลที่ใช้ประกอบด้วยผลึกกึ่งฉนวนความบริสุทธิ์สูง (HPSI) ซึ่งข้อกำหนดในการเตรียมที่เข้มงวดส่งผลให้ต้นทุนปัจจุบันสูง ดังนั้น การพัฒนาแผ่นรองรับ SiC HPSI จึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง
1. การสังเคราะห์ผง SiC กึ่งฉนวน
การผลิตในระดับอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ใช้การสังเคราะห์แบบแพร่กระจายด้วยตนเองที่อุณหภูมิสูง (SHS) ซึ่งเป็นกระบวนการที่ต้องการการควบคุมอย่างพิถีพิถัน
- วัตถุดิบ: ผงคาร์บอน/ซิลิกอนบริสุทธิ์ 99.999% ที่มีขนาดอนุภาค 10–100 μm
- ความบริสุทธิ์ของเบ้าหลอม: ส่วนประกอบของกราไฟท์จะต้องผ่านกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ที่อุณหภูมิสูงเพื่อลดการแพร่กระจายของสิ่งเจือปนโลหะให้เหลือน้อยที่สุด
- การควบคุมบรรยากาศ: อาร์กอนที่มีความบริสุทธิ์ 6N (พร้อมเครื่องฟอกในท่อ) ยับยั้งการรวมไนโตรเจน ก๊าซ HCl/H₂ ปริมาณเล็กน้อยอาจถูกนำเข้ามาเพื่อทำให้สารประกอบโบรอนระเหยและลดไนโตรเจน แม้ว่าความเข้มข้นของ H₂ จะต้องมีการปรับให้เหมาะสมเพื่อป้องกันการกัดกร่อนของกราไฟต์ก็ตาม
- มาตรฐานอุปกรณ์: เตาสังเคราะห์ต้องมีค่าสุญญากาศฐาน <10⁻⁴ Pa พร้อมด้วยโปรโตคอลการตรวจสอบการรั่วไหลที่เข้มงวด
2. ความท้าทายในการเติบโตของคริสตัล
การเจริญเติบโตของ HPSI SiC มีข้อกำหนดความบริสุทธิ์ที่คล้ายคลึงกัน:
- วัตถุดิบ: ผง SiC ที่มีความบริสุทธิ์ 6N+ โดยมี B/Al/N <10¹⁶ cm⁻³, Fe/Ti/O ต่ำกว่าขีดจำกัด และโลหะอัลคาไลขั้นต่ำ (Na/K)
- ระบบแก๊ส: ส่วนผสมอาร์กอน/ไฮโดรเจน 6N ช่วยเพิ่มความต้านทาน
- อุปกรณ์: ปั๊มโมเลกุลช่วยให้มั่นใจได้ว่าสุญญากาศจะสูงเป็นพิเศษ (<10⁻⁶ Pa) การเตรียมการก่อนการหลอมและการไล่ไนโตรเจนเป็นสิ่งสำคัญ
นวัตกรรมการประมวลผลพื้นผิว
เมื่อเปรียบเทียบกับซิลิกอน วงจรการเติบโตที่ยาวนานของ SiC และความเค้นโดยธรรมชาติ (ทำให้เกิดรอยแตกร้าว/ขอบบิ่น) จำเป็นต้องใช้การประมวลผลขั้นสูง:
- การตัดด้วยเลเซอร์: เพิ่มผลผลิตจากเวเฟอร์ 30 ชิ้น (350 ไมโครเมตร, เลื่อยลวด) เป็นมากกว่า 50 ชิ้นต่อก้อนขนาด 20 มิลลิเมตร พร้อมศักยภาพในการทำให้บางลง 200 ไมโครเมตร ระยะเวลาในการประมวลผลลดลงจาก 10–15 วัน (เลื่อยลวด) เหลือน้อยกว่า 20 นาที/เวเฟอร์สำหรับผลึกขนาด 8 นิ้ว
3. ความร่วมมือระหว่างอุตสาหกรรม
ทีม Orion ของ Meta ได้บุกเบิกการนำท่อนำคลื่น SiC เกรดออปติคัลมาใช้ ซึ่งกระตุ้นการลงทุนด้านการวิจัยและพัฒนา ความร่วมมือที่สำคัญประกอบด้วย:
- TankeBlue และ MUDI Micro: การพัฒนาเลนส์คลื่นนำแสงแบบเลี้ยวเบน AR ร่วมกัน
- Jingsheng Mech, Longqi Tech, XREAL และ Kunyou Optoelectronics: พันธมิตรเชิงกลยุทธ์เพื่อการบูรณาการห่วงโซ่อุปทาน AI/AR
การคาดการณ์ตลาดคาดการณ์ว่าภายในปี 2570 จะมีหน่วย AR ที่ใช้ SiC ประมาณ 500,000 หน่วยต่อปี ซึ่งใช้วัสดุรองรับขนาด 6 นิ้ว จำนวน 250,000 ชิ้น (หรือ 8 นิ้ว จำนวน 125,000 ชิ้น) แนวโน้มนี้ตอกย้ำบทบาทการเปลี่ยนแปลงของ SiC ในระบบออปติก AR รุ่นต่อไป
XKH มีความเชี่ยวชาญในการจัดหาแผ่นรองรับ SiC 4H-semi-insulating (4H-SEMI) คุณภาพสูง ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางให้เลือกตั้งแต่ 2 นิ้ว ถึง 8 นิ้ว เพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะด้าน RF, อิเล็กทรอนิกส์กำลัง และออปติก AR/VR จุดแข็งของเราประกอบด้วยการจัดหาปริมาณที่เชื่อถือได้ การปรับแต่งที่แม่นยำ (ความหนา ทิศทาง และผิวสำเร็จ) และกระบวนการภายในบริษัทอย่างครบวงจร ตั้งแต่การขึ้นรูปผลึกไปจนถึงการขัดเงา นอกจาก 4H-SEMI แล้ว เรายังมีแผ่นรองรับ SiC 4H-N-type, 4H/6H-P-type และ 3C-SiC เพื่อรองรับนวัตกรรมเซมิคอนดักเตอร์และออปโตอิเล็กทรอนิกส์ที่หลากหลาย
เวลาโพสต์: 8 ส.ค. 2568