Dengan pesatnya perkembangan teknologi augmented reality (AR), kacamata pintar, sebagai pembawa penting teknologi AR, secara bertahap beralih dari konsep ke realitas. Namun, adopsi kacamata pintar yang meluas masih menghadapi banyak tantangan teknis, khususnya dalam hal teknologi tampilan, berat, pembuangan panas, dan kinerja optik. Dalam beberapa tahun terakhir, silikon karbida (SiC), sebagai material yang sedang berkembang, telah banyak diaplikasikan dalam berbagai perangkat dan modul semikonduktor daya. Kini, silikon karbida mulai merambah bidang kacamata AR sebagai material utama. Indeks bias silikon karbida yang tinggi, sifat pembuangan panas yang sangat baik, dan kekerasan yang tinggi, di antara fitur-fitur lainnya, menunjukkan potensi yang signifikan untuk diaplikasikan dalam teknologi tampilan, desain yang ringan, dan pembuangan panas kacamata AR. Kami dapat menyediakanLapisan SiC, yang memainkan peran penting dalam meningkatkan area ini. Di bawah ini, kita akan membahas 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
Karbida silikon adalah bahan semikonduktor dengan celah pita lebar dengan sifat-sifat yang sangat baik seperti kekerasan tinggi, konduktivitas termal tinggi, dan indeks bias tinggi. Karakteristik ini memberinya potensi yang luas untuk digunakan dalam perangkat elektronik, perangkat optik, dan manajemen termal. Khususnya di bidang kacamata pintar, keunggulan karbida silikon terutama tercermin dalam aspek-aspek berikut:
Indeks Bias Tinggi: Karbida silikon memiliki indeks bias lebih dari 2,6, jauh lebih tinggi daripada bahan tradisional seperti resin (1,51-1,74) dan kaca (1,5-1,9). Indeks bias yang tinggi berarti karbida silikon dapat membatasi perambatan cahaya secara lebih efektif, mengurangi kehilangan energi cahaya, sehingga meningkatkan kecerahan layar dan bidang pandang (FOV). Misalnya, kacamata AR Orion dari Meta menggunakan teknologi pemandu gelombang karbida silikon, yang menghasilkan bidang pandang 70 derajat, jauh melebihi bidang pandang 40 derajat dari bahan kaca tradisional.
Pembuangan Panas yang Sangat Baik: Karbida silikon memiliki konduktivitas termal ratusan kali lebih besar daripada kaca biasa, yang memungkinkan konduksi panas yang cepat. Pembuangan panas merupakan masalah utama untuk kacamata AR, terutama selama tampilan kecerahan tinggi dan penggunaan yang lama. Lensa karbida silikon 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 tersebut.
Kekerasan Tinggi dan Tahan Aus: Silikon karbida merupakan 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 terhadap goresan, yang memengaruhi pengalaman pengguna.
Efek Anti-Pelangi: Bahan kaca tradisional pada kacamata AR cenderung menghasilkan efek pelangi, di mana cahaya sekitar terpantul dari permukaan pemandu gelombang, sehingga menciptakan pola cahaya warna yang dinamis. Silikon karbida dapat secara efektif menghilangkan masalah ini dengan mengoptimalkan struktur kisi, sehingga meningkatkan kualitas tampilan dan menghilangkan efek pelangi yang disebabkan oleh pantulan cahaya sekitar pada permukaan pemandu gelombang.
Terobosan Teknologi Karbida Silikon dalam Kacamata AR
Dalam beberapa tahun terakhir, terobosan teknologi silikon karbida dalam kacamata AR terutama difokuskan pada pengembangan lensa pemandu gelombang difraksi. Pemandu gelombang difraksi adalah teknologi tampilan yang menggabungkan fenomena difraksi cahaya dengan struktur pemandu gelombang untuk menyebarkan gambar yang dihasilkan oleh komponen optik melalui kisi-kisi di lensa. Hal ini mengurangi ketebalan lensa, membuat kacamata AR tampak lebih mirip dengan kacamata biasa.
Pada bulan Oktober 2024, Meta (sebelumnya Facebook) memperkenalkan penggunaan pemandu gelombang silikon karbida yang dikombinasikan dengan microLED dalam kacamata AR Orion, yang memecahkan hambatan utama dalam bidang seperti bidang pandang, berat, dan artefak optik. Ilmuwan optik Meta Pascual Rivera menyatakan bahwa teknologi pemandu gelombang silikon karbida sepenuhnya mengubah kualitas tampilan kacamata AR, mengubah pengalaman dari "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, yang menandai terobosan besar dalam 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 dalam industri kacamata AR.
Baru-baru ini, pemasok substrat silikon karbida XINKEHUI bermitra dengan perusahaan perangkat optoelektronik mikro-nano MOD MICRO-NANO untuk mendirikan usaha patungan yang berfokus pada pengembangan dan promosi pasar teknologi lensa pemandu gelombang difraksi AR. XINKEHUI, dengan keahlian teknisnya dalam substrat silikon karbida, akan menyediakan substrat berkualitas tinggi untuk MOD MICRO-NANO, yang akan memanfaatkan keunggulannya dalam teknologi optik mikro-nano dan pemrosesan pemandu gelombang AR untuk lebih mengoptimalkan kinerja pemandu gelombang difraksi. Kolaborasi ini diharapkan dapat mempercepat terobosan teknologi dalam kacamata AR, yang mendorong pergerakan 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 tebalnya hanya 0,55 milimeter, lebih ringan dari kacamata hitam biasa, menawarkan pengalaman pemakaian yang hampir tak terasa bagi pengguna, sehingga menghasilkan desain yang benar-benar “ringan”.
Kasus Aplikasi Karbida Silikon dalam Kacamata AR
Dalam proses produksi pandu gelombang silikon karbida, tim Meta 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 penyambungan dan pelepasan 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 pemandu gelombang silikon karbida, Orion mencapai bidang pandang 70 derajat dan secara efektif mengatasi masalah seperti bayangan dan efek pelangi.
Giuseppe Carafiore, pemimpin teknologi pandu gelombang AR Meta, mencatat bahwa indeks bias dan konduktivitas termal silikon karbida yang tinggi menjadikannya bahan yang ideal untuk kacamata AR. Setelah memilih bahan, tantangan berikutnya adalah mengembangkan pandu gelombang, khususnya proses etsa miring untuk kisi. Carafiore menjelaskan bahwa kisi, yang bertanggung jawab untuk menggabungkan cahaya masuk dan keluar dari lensa, harus menggunakan etsa miring. Garis-garis terukir tidak disusun secara vertikal tetapi didistribusikan pada sudut miring. Nihar Mohanty menambahkan bahwa mereka adalah tim pertama di dunia yang mencapai etsa miring langsung pada perangkat. Pada tahun 2019, Nihar Mohanty dan timnya membangun jalur produksi khusus. Sebelum itu, tidak ada peralatan yang tersedia untuk mengetsa pandu gelombang silikon karbida, juga tidak ada teknologi yang layak di luar lab.
Tantangan dan Prospek Masa Depan Karbida Silikon
Meskipun silikon karbida menunjukkan potensi besar dalam kacamata AR, aplikasinya masih menghadapi beberapa tantangan. Saat ini, bahan silikon karbida mahal karena laju pertumbuhannya yang lambat dan pemrosesan yang sulit. Misalnya, satu lensa silikon karbida untuk kacamata AR Orion buatan Meta harganya mencapai $1.000, sehingga sulit memenuhi kebutuhan pasar konsumen. Namun, dengan pesatnya perkembangan industri kendaraan listrik, biaya silikon karbida secara bertahap menurun. Lebih jauh lagi, 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, khususnya dalam fabrikasi struktur mikro-nano, yang menyebabkan rendahnya tingkat hasil. Di masa mendatang, 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, yang mengharuskan lebih banyak perusahaan untuk berinvestasi dalam penelitian dan pengembangan peralatan silikon karbida tingkat optik. Tim Meta mengharapkan produsen lain untuk mulai mengembangkan peralatan mereka sendiri, karena semakin banyak perusahaan berinvestasi dalam penelitian dan peralatan silikon karbida tingkat optik, semakin kuat ekosistem industri kacamata AR tingkat konsumen.
Kesimpulan
Karbida silikon, dengan indeks biasnya yang tinggi, pembuangan panas yang sangat baik, dan kekerasan yang tinggi, menjadi material utama dalam bidang kacamata AR. Dari kolaborasi antara XINKEHUI dan MOD MICRO-NANO hingga keberhasilan penerapan karbida silikon dalam kacamata AR Orion dari Meta, potensi karbida silikon dalam kacamata pintar telah sepenuhnya dibuktikan. Meskipun menghadapi tantangan seperti biaya dan kendala teknis, seiring dengan semakin matangnya rantai industri dan terus berkembangnya teknologi, karbida silikon diharapkan akan bersinar dalam bidang kacamata AR, mendorong kacamata pintar menuju kinerja yang lebih tinggi, bobot yang lebih ringan, dan adopsi yang lebih luas. Di masa mendatang, karbida silikon dapat menjadi material utama dalam industri AR, yang akan mengawali era baru kacamata pintar.
Potensi silikon karbida tidak terbatas pada kaca AR; aplikasi lintas industri dalam bidang elektronik dan fotonik juga menunjukkan prospek yang luas. Misalnya, aplikasi silikon karbida dalam komputasi kuantum dan perangkat elektronik berdaya tinggi sedang dieksplorasi secara aktif. Seiring kemajuan teknologi dan penurunan biaya, silikon karbida diharapkan memainkan peran penting dalam lebih banyak bidang, yang mempercepat pengembangan industri terkait. Kami dapat menyediakan wafer SiC untuk berbagai aplikasi, yang mendukung kemajuan dalam teknologi AR dan seterusnya.
Produk terkait
Wafer SiC 4H-N 8 inci 200mm konduktif kelas penelitian
Substrat Sic Wafer Karbida Silikon Tipe 4H-N Kekerasan Tinggi Tahan Korosi Kelas Utama Poles
Waktu posting: 01-Apr-2025