ท่ามกลางกระแสการปฏิวัติปัญญาประดิษฐ์ (AI) แว่นตา AR กำลังค่อยๆ เข้าสู่ความสนใจของสาธารณชน ในฐานะที่เป็นรูปแบบใหม่ที่ผสานโลกเสมือนจริงและโลกแห่งความเป็นจริงเข้าด้วยกันอย่างราบรื่น แว่นตา AR แตกต่างจากอุปกรณ์ VR ตรงที่ผู้ใช้สามารถรับรู้ทั้งภาพที่ฉายแบบดิจิทัลและแสงจากสภาพแวดล้อมโดยรอบได้พร้อมกัน เพื่อให้ได้ฟังก์ชันการทำงานแบบคู่ขนานนี้—การฉายภาพขนาดเล็กเข้าสู่ดวงตาพร้อมกับการรักษาการส่งผ่านแสงภายนอก—แว่นตา AR ที่ทำจากซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) เกรดออปติกจึงใช้สถาปัตยกรรมแบบนำแสง (lightguide) การออกแบบนี้ใช้ประโยชน์จากการสะท้อนภายในทั้งหมดเพื่อส่งผ่านภาพ คล้ายกับการส่งผ่านใยแก้วนำแสง ดังแสดงในแผนภาพ
โดยทั่วไปแล้ว แผ่นรองพื้นกึ่งฉนวนความบริสุทธิ์สูงขนาด 6 นิ้วหนึ่งแผ่นสามารถผลิตเลนส์แก้วได้ 2 คู่ ในขณะที่แผ่นรองพื้นขนาด 8 นิ้วสามารถผลิตได้ 3-4 คู่ การใช้วัสดุ SiC มีข้อดีที่สำคัญสามประการ:
- ดัชนีหักเหแสงที่ยอดเยี่ยม (2.7): ช่วยให้มองเห็นภาพสีได้กว้างกว่า 80° ด้วยเลนส์ชั้นเดียว ขจัดปัญหาภาพสีรุ้งที่มักพบในเลนส์ AR แบบดั้งเดิม
- ตัวนำคลื่นแสงสามสี (RGB) ในตัว: แทนที่ตัวนำคลื่นแสงแบบหลายชั้น ช่วยลดขนาดและน้ำหนักของอุปกรณ์
- ค่าการนำความร้อนสูงเป็นพิเศษ (490 วัตต์/เมตร·เคลวิน): ช่วยลดการเสื่อมสภาพของภาพที่เกิดจากความร้อนสะสม
คุณสมบัติเหล่านี้ส่งผลให้ความต้องการในตลาดสำหรับกระจก AR ที่ใช้ SiC มีสูงมาก SiC เกรดทางแสงที่ใช้โดยทั่วไปประกอบด้วยผลึกกึ่งฉนวนความบริสุทธิ์สูง (HPSI) ซึ่งข้อกำหนดในการเตรียมที่เข้มงวดส่งผลให้ต้นทุนในปัจจุบันสูง ดังนั้น การพัฒนาวัสดุพื้นฐาน HPSI SiC จึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง
1. การสังเคราะห์ผง SiC กึ่งฉนวน
การผลิตในระดับอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ใช้กระบวนการสังเคราะห์แบบแพร่กระจายเองที่อุณหภูมิสูง (SHS) ซึ่งเป็นกระบวนการที่ต้องการการควบคุมอย่างพิถีพิถัน:
- วัตถุดิบ: ผงคาร์บอน/ซิลิคอนบริสุทธิ์ 99.999% ที่มีขนาดอนุภาค 10–100 ไมโครเมตร
- ความบริสุทธิ์ของเบ้าหลอม: ส่วนประกอบกราไฟต์ผ่านกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ด้วยอุณหภูมิสูงเพื่อลดการแพร่กระจายของสิ่งเจือปนโลหะให้น้อยที่สุด
- การควบคุมบรรยากาศ: อาร์กอนบริสุทธิ์ 6N (พร้อมตัวกรองแบบอินไลน์) ช่วยยับยั้งการปนเปื้อนของไนโตรเจน อาจมีการเติมก๊าซ HCl/H₂ ในปริมาณเล็กน้อยเพื่อระเหยสารประกอบโบรอนและลดไนโตรเจน แต่ความเข้มข้นของ H₂ จำเป็นต้องได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อป้องกันการกัดกร่อนของกราไฟต์
- มาตรฐานอุปกรณ์: เตาเผาสังเคราะห์ต้องมีสุญญากาศพื้นฐานต่ำกว่า 10⁻⁴ Pa พร้อมด้วยขั้นตอนการตรวจสอบการรั่วไหลอย่างเข้มงวด
2. ความท้าทายในการเจริญเติบโตของผลึก
การเติบโตของ HPSI SiC มีข้อกำหนดด้านความบริสุทธิ์ที่คล้ายคลึงกัน:
- วัตถุดิบ: ผง SiC ที่มีความบริสุทธิ์ 6N+ โดยมี B/Al/N <10¹⁶ cm⁻³, Fe/Ti/O ต่ำกว่าขีดจำกัด และมีโลหะอัลคาไล (Na/K) ในปริมาณน้อยที่สุด
- ระบบแก๊ส: ส่วนผสมอาร์กอน/ไฮโดรเจน 6N ช่วยเพิ่มความต้านทาน
- อุปกรณ์: ปั๊มโมเลกุลช่วยให้ได้สุญญากาศสูงมาก (<10⁻⁶ Pa); การเตรียมเบ้าหลอมและการไล่ก๊าซไนโตรเจนมีความสำคัญอย่างยิ่ง
2.1 นวัตกรรมในการประมวลผลพื้นผิว
เมื่อเปรียบเทียบกับซิลิคอน วงจรการเจริญเติบโตที่ยาวนานและความเครียดที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติของ SiC (ซึ่งทำให้เกิดรอยแตก/การบิ่นที่ขอบ) ทำให้จำเป็นต้องใช้กระบวนการผลิตขั้นสูง:
- การตัดด้วยเลเซอร์: เพิ่มผลผลิตจาก 30 แผ่นเวเฟอร์ (350 ไมโครเมตร, เลื่อยลวด) เป็นมากกว่า 50 แผ่นเวเฟอร์ต่อผลึกขนาด 20 มิลลิเมตร โดยมีศักยภาพในการทำให้บางลงได้ถึง 200 ไมโครเมตร เวลาในการประมวลผลลดลงจาก 10-15 วัน (เลื่อยลวด) เหลือต่ำกว่า 20 นาทีต่อแผ่นเวเฟอร์สำหรับผลึกขนาด 8 นิ้ว
3. ความร่วมมือในภาคอุตสาหกรรม
ทีม Orion ของ Meta เป็นผู้บุกเบิกการนำตัวนำคลื่นแสง SiC เกรดออปติคอลมาใช้ ซึ่งกระตุ้นการลงทุนด้านการวิจัยและพัฒนา ความร่วมมือที่สำคัญ ได้แก่:
- TankeBlue และ MUDI Micro: การพัฒนาร่วมกันของเลนส์นำคลื่นแสงแบบเลี้ยวเบน AR
- Jingsheng Mech, Longqi Tech, XREAL และ Kunyou Optoelectronics: พันธมิตรเชิงกลยุทธ์เพื่อบูรณาการห่วงโซ่อุปทาน AI/AR
การคาดการณ์ของตลาดประเมินว่าจะมีอุปกรณ์ AR ที่ใช้ SiC จำนวน 500,000 ชิ้นต่อปีภายในปี 2027 โดยจะใช้แผ่นรองพื้นขนาด 6 นิ้วจำนวน 250,000 แผ่น (หรือขนาด 8 นิ้วจำนวน 125,000 แผ่น) แนวโน้มนี้เน้นย้ำถึงบทบาทสำคัญของ SiC ในการเปลี่ยนแปลงเทคโนโลยีเลนส์ AR รุ่นต่อไป
XKH เชี่ยวชาญในการจัดหาแผ่นรองพื้น SiC แบบกึ่งฉนวน 4H (4H-SEMI) คุณภาพสูง ที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางที่ปรับแต่งได้ตั้งแต่ 2 นิ้วถึง 8 นิ้ว เพื่อตอบสนองความต้องการใช้งานเฉพาะด้านใน RF, อิเล็กทรอนิกส์กำลัง และออปติก AR/VR จุดแข็งของเราได้แก่ การจัดหาปริมาณมากที่เชื่อถือได้ การปรับแต่งที่แม่นยำ (ความหนา การวางแนว การตกแต่งพื้นผิว) และกระบวนการผลิตครบวงจรภายในบริษัท ตั้งแต่การปลูกผลึกไปจนถึงการขัดเงา นอกจาก 4H-SEMI แล้ว เรายังมีแผ่นรองพื้น SiC แบบ 4H-N-type, 4H/6H-P-type และ 3C-SiC เพื่อรองรับนวัตกรรมด้านเซมิคอนดักเตอร์และออปโตอิเล็กทรอนิกส์ที่หลากหลาย
วันที่โพสต์: 8 สิงหาคม 2568