Γιατί επιλέξαμε το SiC;
Στις 6 Μαρτίου, η Meta (πρώην Facebook) δημοσίευσε ένα άρθρο στην επίσημη ιστοσελίδα της,περιγράφοντας τη διαδικασία και τα πλεονεκτήματα της επιλογής του καρβιδίου του πυριτίου ως βασικού υλικού κατά την ανάπτυξη της τεχνολογίας κυματοδηγού των γυαλιών AR.
Η ομάδα Meta όχι μόνο έχει λύσει βασικά προβλήματα όπως το οπτικό πεδίο, το βάρος και τα οπτικά αντικείμενα των γυαλιών AR μέσω της τεχνολογίας κυματοδρομίας καρβιδίου του πυριτίου, αλλά"Αλλαγή παιχνιδιού"στη βιομηχανία AR, η οποία μπορεί να γίνει ένα βασικό υλικό στο μέλλον:
Η ομάδα του Meta Orion εξηγεί: Γιατί να επιλέξετε την τεχνολογία SiC
Το 2019, the Orion team prepared Meta founder and CEO Mark Zuckerberg for a pivotal demonstration of the potential waveguide technology for augmented reality glasses - the moment when theoretical calculations on paper became reality for the first time and revolutionized the trajectory of subsequent development.
Μεταελευθερωμένα γυαλιά AR - Orion
Ο Πασκούαλ Ριβέρα, επιστήμονας της Μετα-οπτικής, θυμάται: "Όταν φορούσα γυαλιά με κυματοδείκτες γυάλινης βάσης και πολλαπλά στρωμένα πάνελ, ένιωθα σαν να ήμουν σε μια ντίσκο - υπήρχαν παντού κουκίδες ουράνιου τόξου.Και η παρεμβολή ήταν τόσο ισχυρή που ήταν αδύνατο να δούμε το περιεχόμενο της ARΑλλά όταν φοράς τα πρωτότυπα γυαλιά μεκυματοδείκτες καρβιδίου πυριτίου, είναι αμέσως σαν να είστε σε μια συμφωνική αίθουσα ακούγοντας ένα ήσυχο κλασικό κίνημα, και η προσοχή σας είναι πάντα επικεντρωμένη στην πλήρη εμπειρία που έχουμε δημιουργήσει.
Ωστόσο, ενώ η επιλογή του καρβιδίου του πυριτίου ως υποστρώματος μπορεί να φαίνεται προφανής σήμερα, δεν ήταν καθόλου δεδομένη όταν η ομάδα Meta Orion ξεκίνησε την ανάπτυξη των γυαλιών AR πριν από μια δεκαετία:
Ο Πασκούαλ Ριβέρα εξήγησε ότι το καρβίδιο του πυριτίου είναι συχνά βαριά προστιθέμενο σε άζωτο, το οποίο το κάνει να φαίνεται πράσινο ή ακόμη και μαύρο αν είναι αρκετά παχύ.Ένα τέτοιο υλικό απλά δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να γίνει οπτικός φακός - είναι ουσιαστικά ηλεκτρονικό, και το χρώμα του σχετίζεται στενά με τις ηλεκτρονικές του ιδιότητες.
Ο Giuseppe Calafiore, επικεφαλής της τεχνολογίας κυματοειδών στο Meta AR, προσθέτει ότι το καρβίδιο του πυριτίου έχει μια μακρά ιστορία ως εφαρμοσμένο υλικό, κυρίως σε ηλεκτρονικά υψηλής ισχύος.Όλα τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα χρειάζονται ένα τσιπ που μπορεί να αντέξει εξαιρετικά υψηλή ισχύ για να οδηγήσει τους τροχούς και να ολοκληρώσει τα συστήματα του οχήματοςΤα παραδοσιακά υπόστρωμα πυριτίου δεν μπορούν να ανταποκριθούν σε αυτή την ζήτηση και μόνο υλικά όπως το καρβίδιο του πυριτίου που επιτρέπουν υψηλό ρεύμα και υψηλή ισχύ μπορούν να είναι κατάλληλα.
Πριν από την επιδείνωση του ζητήματος των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας τα τελευταία χρόνια, η αγορά τέτοιων τσιπ υψηλής ισχύος ήταν πολύ μικρότερη από εκείνη των τσιπ ηλεκτρονικών ειδών κατανάλωσης.η μακροπρόθεσμη τιμή του καρβιδίου του πυριτίου είναι υψηλή, αλλά λόγω της μικρής ποσότητας υποστρώματος για τα τσιπ αυτοκινήτων, το κόστος είναι ακόμα αποδεκτό και οι κατασκευαστές δεν έχουν κίνητρο να μειώσουν τις τιμές.
Αλλά φαίνεται ότι το καρβίδιο του πυριτίου έχει επίσης βασικές ιδιότητες που απαιτούνται γιαΟδηγούς κυμάτων και οπτική, και η παράμετρος η ομάδα Meta Orion είναι πιο επικεντρωμένη στο δείκτη διάθλασης.Ο υψηλός δείκτης διάθλασης του καρβιδίου του πυριτίου σημαίνει ότι μπορεί να διεξάγει και να παράγει τεράστιες ποσότητες οπτικών δεδομένων - μια αναλογία με το εύρος ζώνης του ΔιαδικτύουΗ οπτική ακολουθεί την ίδια λογική: όσο υψηλότερος είναι ο δείκτης διάθλασης ενός υλικού, τόσο μεγαλύτερη είναι η οπτική επέκτασή του.και όσο μεγαλύτερη είναι η ποσότητα των οπτικών δεδομένων που μεταδίδονται μέσω αυτού του καναλιού.
Ο Calafiore εξήγησε περαιτέρω ότι στο σενάριο εφαρμογής μας, το κανάλι είναι ο κυματοδηγός και η μεγαλύτερη οπτική επέκταση μεταφράζεται άμεσα σε ένα ευρύτερο οπτικό πεδίο.Όσο μεγαλύτερος είναι ο δείκτης διάθλασης του υλικού, όσο μεγαλύτεροτο οπτικό πεδίοότι η οθόνη μπορεί να υποστηρίξει.
Δείκτης διάθλασης SiC έως 2.7: πολύ περισσότερο από το γυαλί, το νιοβατικό λίθιο και άλλα υλικά
Όταν ο Calafiore πρωτοεντάχθηκε στην Oculus Research (το εργαστήριο έρευνας και ανάπτυξης της Meta) το 2016, το υψηλότερο δείκτη διάθλασης γυαλιού που είχαν ήταν μόνο 1.8 - για να επιτευχθεί το στόχο του οπτικού πεδίου έπρεπε να στοιβάζονται πολλαπλά στρώματα γυαλιούΕκτός από τα οπτικά αντικείμενα, η διαδικασία συναρμολόγησης είναι εξαιρετικά περίπλοκη: οι δύο πρώτοι κυματοδείκτες πρέπει να ευθυγραμμίζονται τέλεια, και στη συνέχεια ολόκληρη η στοίβα πρέπει να ταιριάζει τέλεια με τον τρίτο κυματοδείκτη.
"Όχι μόνο είναι ακριβό, αλλά είναι επίσης προφανές ότι δεν υπάρχει τρόπος να χωρέσουν τρία κομμάτια γυαλιού σε κάθε φακό".και το πάχος ήταν πολύ πέρα από τα όρια της αισθητικής - κανείς δεν θα αγόραζε τέτοια προϊόνταΈτσι, επιστρέψαμε στο σημείο ένα: προσπαθώντας να αυξήσουμε τον δείκτη διάθλασης του υλικού υποστρώματος, μειώνοντας έτσι τον αριθμό των γυάλινων πλακών που απαιτούνται".
Στην αρχή, η ερευνητική ομάδα επικεντρώθηκε πρώτα στο νιοβατικό λίθιο, το οποίο έχει δείκτη διάθλασης περίπου 2.3, είναι σημαντικά υψηλότερη από αυτή του γυαλιού.8.
Ο Καλαφιορέ είπε ότι συνειδητοποιήσαμε ότι μπορούσαμε απλά να στοιβάσουμε δύο σανίδες, ή ίσως να καλύψουμε το οπτικό πεδίο με μία σανίδα.- για το λόγο αυτό διαπιστώσαμε εξαιρετική διαφάνειαΚαρβίδιο πυριτίου υψηλής καθαρότηταςΤο πιο σημαντικό είναι ότι ο δείκτης διάθλασης του καρβιδίου του πυριτίου είναιΜέχρι και 2.7, θέτοντας ένα ρεκόρ για οπτικές εφαρμογές.
Για την ερευνητική ομάδα, αυτή η τιμή σημαίνει ότι ο δείκτης διάθλασης του καρβιδίου του πυριτίου είναι 17,4% υψηλότερος από αυτόν του νιοβατικού λιθίου και 50% υψηλότερος από αυτόν του γυαλιού."Είναι δυνατόν να παρασκευαστεί διαφανές καρβίδιο του πυριτίου με μόνο μια μικρή τροποποίηση του υφιστάμενου βιομηχανικού εξοπλισμούΈτσι προσαρμόσαμε τη διαδικασία για να ελέγξουμε αυστηρά τις παραμέτρους - όχι πλέον βελτιστοποιώντας για τις ηλεκτρονικές ιδιότητες, αλλά επικεντρώνοντας στις οπτικές ιδιότητες:βασικές μετρήσεις όπως η διαπερατότητα και η ομοιομορφία του δείκτη διάθλασης. "
Λύση προβλημάτων όπως το φάντασμα και το αποτέλεσμα του ουράνιου τόξου: Η τεχνολογία SiC ξεχωρίζει επιτέλους
Εκείνη την εποχή, η ομάδα των Εργαστηρίων Πραγματικότητας ήταν η πρώτη που προσπάθησε να μετατρέψει αδιαφανείς πλακίδες καρβιδίου του πυριτίου σε διαφανή υπόστρωμα.Η κοπή και η γυάλισή του πρέπει να βασίζεται σε εργαλεία διαμαντιού., γεγονός που οδηγεί σε εξαιρετικά υψηλά κόστη μη επαναλαμβανόμενης μηχανικής και τελικά σε ακριβά υποστρώματα.
Παρόλο που υπάρχουν πιο οικονομικά αποδοτικές εναλλακτικές λύσεις για τα υποστρώματα καρβιδίου του πυριτίου, υπάρχουν πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα για οποιαδήποτε τεχνολογία, και η Meta τελικά αποφάσισε να χρησιμοποιήσει το καρβίδιο του πυριτίου.ΣίλβερστάινΗ έρευνα αυτή θα πρέπει να γίνει σε συνδυασμό με την έρευνα για τηνΑπόδοση έναντι κόστους, η οποία μπορεί να συμπιεστεί, αλλά εάν η απόδοση δεν είναι στο επίπεδο, το πλεονέκτημα κόστους είναι χωρίς νόημα.
Ταυτόχρονα, το οπτικό πεδίο του Meta Orion είναι έως και 70 μοίρες, και νέα προβλήματα όπωςφάντασμα και ουράνιο τόξοαρχίζουν να εμφανίζονται: το φάντασμα είναι μια επαναλαμβανόμενη εικόνα της κύριας εικόνας που προβάλλεται στην οθόνη, και το αποτέλεσμα του ουράνιου τόξου είναι ένα δυναμικό χρωματικό μοτίβο που σχηματίζεται από την αντανάκλαση του περιβάλλοντος φωτός στην επιφάνεια του κυματοδηγού.
Για παράδειγμα, ο Silverstein εξηγεί, αν οδηγείτε τη νύχτα και τα φώτα κινούνται γύρω σας σαν ρίγες ουράνιου τόξου, ή παίζετε βόλεϊ σε μια ηλιόλουστη παραλία,Η δυναμική επίδραση του ουράνιου τόξου μπορεί να σας κάνει να χάσετε την βολή σας.Ένα από τα μαγικά χαρακτηριστικά του καρβιδίου του πυριτίου είναι ότι μπορεί να εξαλείψει εντελώς αυτές τις διαταραχές.θερμική αγωγιμότηταΤα πλαστικά είναι κακοί μονωτές, όπως και το γυαλί και το νιόβατο του λιθίου, αλλά το καρβίδιο του πυριτίου είναι τόσο διαφανές όσο το γυαλί και αποτελεσματικό στην διενέργεια θερμότητας, αψηφώντας τη συμβατική σοφία.
Ως εκ τούτου, τον Ιούλιο του 2020, η ομάδα Meta Orion επέλεξε το καρβίδιο του πυριτίου με βάση τρεις βασικούς παράγοντες:
Πρώτον,βελτιστοποίηση σχήματος: το μονόστρωμα υπόστρωμα και η μικρότερη δομή υποστήριξης μειώνουν σημαντικά τον όγκο του εξοπλισμού,
Δεύτερον,οπτικά πλεονεκτήματα: ο υψηλός δείκτης διάθλασης και η αντίδραση του ουράνιου τόξου βελτιώνουν την ποιότητα της απεικόνισης·
Η τρίτη είναιελαφρύ: σε σύγκριση με το σύστημα διπλού γυαλιού, το βάρος μειώνεται σημαντικά.
Το Meta λύνει το πρόβλημα της χαρακτικής στην κλίση: Ελπίζουμε ότι περισσότερες επιχειρήσεις θα συμμετάσχουν στην έρευνα και ανάπτυξη του οπτικού SiC
Αφού εντοπίστηκε το υλικό, το επόμενο εμπόδιο έγινε η κατασκευή κυματοδηγών - συγκεκριμένα, μια μη συμβατική τεχνική πλέγματος που ονομάζεται κωνική χαρακτική.
Ο Καλαφιορέ εξήγησε: "Το πλέγμα είναι η νανοδομή που είναι υπεύθυνη για τη σύνδεση του φωτός μέσα και έξω από τον φακό, και για να λειτουργήσει το καρβίδιο του πυριτίου, το πλέγμα πρέπει να χαραχθεί με μια κλίση.Οι χαραγμένες γραμμές δεν είναι τοποθετημένες κάθετα, αλλά διανέμονται σε στρεβλή γωνία.
Ο Nihal Mohanty, διευθυντής έρευνας στο Meta, πρόσθεσε ότι είναιΗ πρώτη ομάδα στον κόσμο.Η τεχνολογία αυτή δεν μπορεί να εφαρμοστεί σε υποστρώματα με υψηλό δείκτη διάθλασης.Για το λόγο αυτό, κανείς δεν είχε σκεφτεί την επιλογή του καρβιδίου του πυριτίου πριν.
Το 2019, ο Nihar Mohanty και οι συνεργάτες της ομάδας του δημιούργησαν από κοινού μια αποκλειστική γραμμή παραγωγής, πριν από την οποία, επειδή η τεχνολογία χαρακτικής κλίσης δεν είναι ώριμη,Οι περισσότεροι προμηθευτές τσιπ ημιαγωγών και τα χυτήρια δεν διαθέτουν σχετικό εξοπλισμόΩς εκ τούτου, εκείνη την εποχή, δεν υπήρχε καμία εγκατάσταση στον κόσμο που θα μπορούσε να παράγει χαραγμένα κυματοδείκτες καρβιδίου του πυριτίου, και ήταν αδύνατο να επαληθευτεί η τεχνική σκοπιμότητα εκτός του εργαστηρίου.
Ο Nihal Mohanty αποκάλυψε περαιτέρω ότι ήταν μια μεγάλη επένδυση και έχτισαντην πλήρη αλυσίδα παραγωγής. The processing equipment was customized by the partners and the process was developed by Meta itself - initially the equipment was only up to research grade standards because there was no manufacturing grade system at the time, έτσι συνεργάστηκαν με τους συνεργάτες παραγωγής για να αναπτύξουν τον εξοπλισμό και τη διαδικασία κούκλας κούκλας παραγωγής.
Τώρα που έχει αποδειχθεί το δυναμικό του καρβιδίου του πυριτίου, η ομάδα της Meta ανυπομονεί για το υπόλοιπο της βιομηχανίας να αρχίσει να αναπτύσσει τις δικές τους συσκευές, επειδή οι περισσότερες εταιρείες επενδύουν σεΚαρβίδιο πυριτίου οπτικής ποιότηταςόσο πιο ισχυρό είναι το οικοσύστημα της βιομηχανίας για τα καταναλωτικά γυαλιά AR.
Ο δρόμος για τη μείωση του κόστους και την αποτελεσματικότητα του SiC είναι σαφής: θα λάμψει στον τομέα των γυαλιών AR
Ενώ η ομάδα Meta εξακολουθεί να διερευνά εναλλακτικές λύσεις, έχει προκύψει μια ισχυρή συναίνεση: στο σωστό παράθυρο αγοράς, οι σωστοί άνθρωποι συνεργάζονται για να οδηγήσουν τηνμε βάση το πυρίτιο άνθρακαΗ επανάσταση των γυαλιών.
Οι Silverstein και Giuseppe Calafiore δήλωσαν ότι πριν από αυτό, όλοι οι κατασκευαστές καρβιδίου του πυριτίου είχαν επεκτείνει σημαντικά την παραγωγή τους για να προετοιμαστούν για την αναμενόμενη έκρηξη των ηλεκτρικών οχημάτων,και η τρέχουσα κατάσταση πλεονάζουσας παραγωγικής ικανότητας δεν υπήρχε όταν το Orion ήταν σε εξέλιξηΤώρα, λόγω της πλεονάζουσας προσφοράς, το κόστος του υποστρώματος έχει αρχίσει να πέφτει.
Το έργο Orion απέδειξε τη βιωσιμότητα του καρβιδίου του πυριτίου στα γυαλιά AR και υπάρχει τώρα έντονο ενδιαφέρον από τις αλυσίδες εφοδιασμού σε τρεις ηπείρους, μεπρομηθευτέςΕξάλλου, σε σύγκριση με τα ηλεκτρονικά τσιπ, κάθε φακό κυματοδηγού καταναλώνει μεγαλύτερη ποσότητα υλικού.και οι υπάρχουσες τεχνικές τους δυνατότητες μπορούν να μεταφερθούν απρόσκοπτα σε αυτόν τον τομέαΣτοιχηματίζουν σε αυτή την ευκαιρία, το καρβίδιο του πυριτίου θα κερδίσει τελικά.
Επιπλέον, υπάρχουν ήδη κατασκευαστές που μεταβαίνουν από υποστρώματα 6 ιντσών σε υποστρώματα 8 ιντσών, και υπάρχουν πρωτοπόρες εταιρείες που αναπτύσσουν τεχνολογίες αιχμής γιαΥποστρώματα 12 ιντσών- η οποία θα οδηγήσει στην εκθετική αύξηση της παραγωγικής ικανότητας των γυαλιών AR.Η εικόνα του μέλλοντος γίνεται πιο ξεκάθαρη..
Ο Calafiore πιστεύει ότι στην αρχή οποιασδήποτε νέας τεχνολογικής επανάστασης, οι άνθρωποι θα δοκιμάζουν πάντα πολλαπλά μονοπάτια, και η τηλεοπτική τεχνολογία είναι ένα παράδειγμα:από το σωλήνα ακτίνων καθοδικής ακτίνας στην οθόνη πλάσματος LEDΟι περισσότερες από τις διαδρομές στην εξερεύνηση τελικά παραποιούνται.Αλλά πάντα υπάρχουν μερικές επιλογές που επιλέγονται επανειλημμένα λόγω της μεγάλης τους δυνατότητας.Δεν έχουμε φτάσει ακόμα στο τέλος, ούτε μπορούμε να πολεμήσουμε μόνοι μας, αλλά το καρβίδιο του πυριτίου είναι αναμφίβολα ένα θαυματουργό υλικό που αξίζει την προσοχή μας.βαριές επενδύσεις.
Ο Σίλβερσταϊν κατέληξε στο συμπέρασμα ότι έχουν επιτύχει να αποδείξουν το δυναμικό διασταύρωσης του καρβιδίου του πυριτίου στην ηλεκτρονική και τη φωτονική, και το μέλλον του μπορεί να λάμψει σε τομείς όπως η κβαντική πληροφορική.Την ίδια στιγμή, η δυνατότητα σημαντικής μείωσης του κόστους του καρβιδίου του πυριτίου έχει εμφανιστεί, αν και υπάρχουν ακόμη πολλές προκλήσεις, αλλά ηεπαναστατική ενέργειαείναι αμέτρητη.
ZMSH SIC Wafer 4H-N & Semi Τύπος:
* Παρακαλούμε επικοινωνήστε μαζί μας για τυχόν ανησυχίες σχετικά με τα πνευματικά δικαιώματα, και θα τα αντιμετωπίσουμε αμέσως.
