Dengan pesatnya perkembangan teknologi augmented reality (AR), kacamata pintar, sebagai salah satu pembawa penting teknologi AR, secara bertahap bertransisi dari konsep menjadi kenyataan. Namun, adopsi kacamata pintar yang meluas masih menghadapi banyak tantangan teknis, terutama dalam hal teknologi tampilan, bobot, pembuangan panas, dan kinerja optik. Dalam beberapa tahun terakhir, silikon karbida (SiC), sebagai material yang sedang berkembang, telah banyak digunakan dalam berbagai perangkat dan modul semikonduktor daya. Kini, silikon karbida mulai merambah bidang kacamata AR sebagai material kunci. Indeks bias silikon karbida yang tinggi, sifat pembuangan panas yang sangat baik, dan kekerasannya yang tinggi, di antara fitur-fitur lainnya, menunjukkan potensi yang signifikan untuk aplikasi dalam teknologi tampilan, desain yang ringan, dan pembuangan panas kacamata AR. Kami dapat menyediakanLapisan SiC, yang memainkan peran krusial dalam meningkatkan area-area ini. Di bawah ini, kami akan mengeksplorasi bagaimana silikon karbida dapat membawa perubahan revolusioner pada kacamata pintar dari aspek propertinya, terobosan teknologi, aplikasi pasar, dan prospek masa depan.
Sifat dan Keunggulan Karbida Silikon
Silikon karbida adalah material semikonduktor dengan celah pita lebar dan memiliki sifat-sifat unggul seperti kekerasan tinggi, konduktivitas termal tinggi, dan indeks bias tinggi. Karakteristik ini memberikan potensi luas untuk digunakan dalam perangkat elektronik, perangkat optik, dan manajemen termal. Khususnya di bidang kacamata pintar, keunggulan silikon karbida terutama tercermin dalam aspek-aspek berikut:
Indeks Bias Tinggi: Silikon karbida memiliki indeks bias lebih dari 2,6, jauh lebih tinggi daripada material tradisional seperti resin (1,51-1,74) dan kaca (1,5-1,9). Indeks bias yang tinggi berarti silikon karbida dapat lebih efektif membatasi perambatan cahaya, mengurangi kehilangan energi cahaya, sehingga meningkatkan kecerahan layar dan bidang pandang (FOV). Misalnya, kacamata AR Orion dari Meta menggunakan teknologi pandu gelombang silikon karbida, yang mencapai bidang pandang 70 derajat, jauh melampaui bidang pandang 40 derajat yang dimiliki material kaca tradisional.
Disipasi Panas yang Sangat Baik: Silikon karbida memiliki konduktivitas termal ratusan kali lebih tinggi daripada kaca biasa, memungkinkan konduksi panas yang cepat. Disipasi panas merupakan masalah utama untuk kacamata AR, terutama pada tampilan dengan kecerahan tinggi dan penggunaan jangka panjang. Lensa silikon karbida dapat dengan cepat mentransfer panas yang dihasilkan oleh komponen optik, meningkatkan stabilitas dan masa pakai perangkat. Kami dapat menyediakan wafer SiC yang memastikan manajemen termal yang efektif dalam aplikasi semacam itu.
Kekerasan dan Ketahanan Aus yang Tinggi: Silikon karbida adalah salah satu material terkeras yang diketahui, kedua setelah berlian. Hal ini membuat lensa silikon karbida lebih tahan aus, cocok untuk penggunaan sehari-hari. Sebaliknya, material kaca dan resin lebih rentan tergores, yang memengaruhi pengalaman pengguna.
Efek Anti-Pelangi: Material kaca tradisional pada kacamata AR cenderung menghasilkan efek pelangi, di mana cahaya sekitar terpantul dari permukaan pandu gelombang, menciptakan pola cahaya warna yang dinamis. Silikon karbida dapat secara efektif mengatasi masalah ini dengan mengoptimalkan struktur kisi, sehingga meningkatkan kualitas tampilan dan menghilangkan efek pelangi yang disebabkan oleh pantulan cahaya sekitar pada permukaan pandu gelombang.
Terobosan Teknologi Karbida Silikon dalam Kacamata AR
Dalam beberapa tahun terakhir, terobosan teknologi silikon karbida dalam kacamata AR terutama berfokus pada pengembangan lensa pandu gelombang difraksi. Pandu gelombang difraksi adalah teknologi tampilan yang menggabungkan fenomena difraksi cahaya dengan struktur pandu gelombang untuk menyebarkan gambar yang dihasilkan oleh komponen optik melalui kisi-kisi pada lensa. Hal ini mengurangi ketebalan lensa, membuat kacamata AR terlihat lebih mirip dengan kacamata biasa.
Pada Oktober 2024, Meta (sebelumnya Facebook) memperkenalkan penggunaan pandu gelombang silikon karbida yang dipadukan dengan microLED pada kacamata AR Orion-nya, memecahkan hambatan utama di berbagai bidang seperti bidang pandang, berat, dan artefak optik. Ilmuwan optik Meta, Pascual Rivera, menyatakan bahwa teknologi pandu gelombang silikon karbida telah sepenuhnya mengubah kualitas tampilan kacamata AR, mengubah pengalaman dari "bintik-bintik cahaya pelangi seperti bola disko" menjadi "pengalaman tenang seperti gedung konser".
Pada bulan Desember 2024, XINKEHUI berhasil mengembangkan substrat kristal tunggal silikon karbida semi-isolasi 12 inci pertama di dunia dengan kemurnian tinggi, menandai terobosan besar di bidang substrat berukuran besar. Teknologi ini akan mempercepat penerapan silikon karbida dalam kasus penggunaan baru seperti kacamata AR dan heat sink. Misalnya, wafer silikon karbida 12 inci dapat menghasilkan 8-9 pasang lensa kacamata AR, sehingga meningkatkan efisiensi produksi secara signifikan. Kami dapat menyediakan wafer SiC untuk mendukung aplikasi tersebut di industri kacamata AR.
Baru-baru ini, pemasok substrat silikon karbida XINKEHUI bermitra dengan perusahaan perangkat optoelektronik mikro-nano MOD MICRO-NANO untuk membentuk usaha patungan yang berfokus pada pengembangan dan promosi pasar teknologi lensa pandu gelombang difraksi AR. XINKEHUI, dengan keahlian teknisnya di bidang substrat silikon karbida, akan menyediakan substrat berkualitas tinggi untuk MOD MICRO-NANO, yang akan memanfaatkan keunggulannya dalam teknologi optik mikro-nano dan pemrosesan pandu gelombang AR untuk lebih mengoptimalkan kinerja pandu gelombang difraksi. Kolaborasi ini diharapkan dapat mempercepat terobosan teknologi dalam kacamata AR, mendorong pergeseran industri menuju kinerja yang lebih tinggi dan desain yang lebih ringan.
Pada pameran SPIE AR|VR|MR 2025, MOD MICRO-NANO memperkenalkan lensa kacamata AR silikon karbida generasi kedua, yang beratnya hanya 2,7 gram dan ketebalannya hanya 0,55 milimeter, lebih ringan dari kacamata hitam biasa, menawarkan pengalaman pemakaian yang hampir tak terlihat bagi pengguna, sehingga menghasilkan desain yang benar-benar "ringan".
Kasus Aplikasi Karbida Silikon dalam Kacamata AR
Dalam proses pembuatan pandu gelombang silikon karbida, tim Meta berhasil mengatasi tantangan teknologi etsa miring. Manajer penelitian Nihar Mohanty menjelaskan bahwa etsa miring adalah teknologi kisi non-tradisional yang menggores garis pada sudut miring untuk mengoptimalkan efisiensi penggabungan dan pemisahan cahaya. Terobosan ini meletakkan dasar bagi adopsi massal silikon karbida dalam kacamata AR.
Kacamata AR Orion dari Meta merupakan aplikasi representatif teknologi silikon karbida dalam AR. Dengan menggunakan teknologi pandu gelombang silikon karbida, Orion mencapai bidang pandang 70 derajat dan secara efektif mengatasi masalah seperti ghosting dan efek pelangi.
Giuseppe Carafiore, pemimpin teknologi pandu gelombang AR di Meta, mencatat bahwa indeks bias dan konduktivitas termal silikon karbida yang tinggi menjadikannya material ideal untuk kacamata AR. Setelah memilih material, tantangan selanjutnya adalah mengembangkan pandu gelombang, khususnya proses etsa miring untuk kisi. Carafiore menjelaskan bahwa kisi, yang berfungsi untuk menghubungkan cahaya masuk dan keluar lensa, harus menggunakan etsa miring. Garis-garis etsa tidak tersusun vertikal, melainkan terdistribusi miring. Nihar Mohanty menambahkan bahwa mereka adalah tim pertama di dunia yang menerapkan etsa miring langsung pada perangkat. Pada tahun 2019, Nihar Mohanty dan timnya membangun lini produksi khusus. Sebelumnya, belum ada peralatan yang tersedia untuk menggores pandu gelombang silikon karbida, dan teknologinya pun belum memungkinkan di luar laboratorium.
Tantangan dan Prospek Masa Depan Karbida Silikon
Meskipun silikon karbida menunjukkan potensi besar dalam kacamata AR, aplikasinya masih menghadapi beberapa tantangan. Saat ini, material silikon karbida mahal karena laju pertumbuhannya yang lambat dan proses pemrosesan yang sulit. Misalnya, satu lensa silikon karbida untuk kacamata AR Orion Meta berharga hingga $1.000, sehingga sulit memenuhi kebutuhan pasar konsumen. Namun, seiring pesatnya perkembangan industri kendaraan listrik, biaya silikon karbida secara bertahap menurun. Lebih lanjut, pengembangan substrat berukuran besar (seperti wafer 12 inci) akan semakin mendorong pengurangan biaya dan peningkatan efisiensi.
Kekerasan silikon karbida yang tinggi juga membuatnya sulit diproses, terutama dalam fabrikasi struktur mikro-nano, sehingga menghasilkan tingkat rendemen yang rendah. Ke depannya, dengan kerja sama yang lebih erat antara pemasok substrat silikon karbida dan produsen optik mikro-nano, masalah ini diharapkan dapat teratasi. Aplikasi silikon karbida dalam kacamata AR masih dalam tahap awal, sehingga membutuhkan lebih banyak perusahaan untuk berinvestasi dalam penelitian dan pengembangan peralatan silikon karbida kelas optik. Tim Meta mengharapkan produsen lain untuk mulai mengembangkan peralatan mereka sendiri, karena semakin banyak perusahaan berinvestasi dalam penelitian dan peralatan silikon karbida kelas optik, ekosistem industri kacamata AR kelas konsumen akan semakin kuat.
Kesimpulan
Silikon karbida, dengan indeks biasnya yang tinggi, pembuangan panas yang sangat baik, dan kekerasan yang tinggi, sedang menjadi material kunci dalam bidang kacamata AR. Dari kolaborasi antara XINKEHUI dan MOD MICRO-NANO hingga keberhasilan penerapan silikon karbida dalam kacamata AR Orion Meta, potensi silikon karbida dalam kacamata pintar telah terbukti sepenuhnya. Meskipun menghadapi tantangan seperti biaya dan kendala teknis, seiring dengan semakin matangnya rantai industri dan kemajuan teknologi, silikon karbida diharapkan akan bersinar di bidang kacamata AR, mendorong kacamata pintar menuju performa yang lebih tinggi, bobot yang lebih ringan, dan adopsi yang lebih luas. Di masa depan, silikon karbida dapat menjadi material utama dalam industri AR, menandai dimulainya era baru kacamata pintar.
Potensi silikon karbida tidak terbatas pada kaca AR; aplikasinya di berbagai industri, baik elektronik maupun fotonik, juga menunjukkan prospek yang luas. Sebagai contoh, aplikasi silikon karbida dalam komputasi kuantum dan perangkat elektronik berdaya tinggi sedang dieksplorasi secara aktif. Seiring kemajuan teknologi dan penurunan biaya, silikon karbida diharapkan dapat memainkan peran penting di lebih banyak bidang, mempercepat perkembangan industri terkait. Kami dapat menyediakan wafer SiC untuk berbagai aplikasi, mendukung kemajuan teknologi AR dan di bidang lainnya.
Produk terkait
Wafer SiC 4H-N 8 Inci 200mm Konduktif Dummy Kelas Penelitian
Wafer Karbida Silikon Substrat Sic Tipe 4H-N Kekerasan Tinggi Tahan Korosi Polesan Kelas Utama
Waktu posting: 01-Apr-2025