Dlaczego wybraliśmy SiC?
6 marca Meta (dawniej Facebook) opublikowała artykuł na swojej oficjalnej stronie internetowej,opisujący proces i zalety wyboru węglanu krzemu jako materiału podstawowego przy opracowywaniu technologii przewodników fal szkła AR.
Zespół Meta nie tylko rozwiązał kluczowe wąskie gardła, takie jak pole widzenia, waga i artefakty optyczne okularów AR za pomocą technologii przewodnika fal węglowodorów krzemowych, ale także postrzega go jako"zmiennik gry"w przemyśle AR, który może stać się w przyszłości głównym materiałem:
Zespół Meta Orion wyjaśnia: Dlaczego wybrać technologię SiC
W 2019 r. 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.
Meta-wypuszczone okulary AR - Orion
Pascual Rivera, naukowiec zajmujący się metaoptyką, wspomina: "Kiedy nosiłem okulary ze szklanymi przewodnikami fal i wieloma laminowanymi panelami, czułem się jak w dyskotece - wszędzie były plamy tęczy,i zakłócenia były tak silne, że nie można było zobaczyć zawartości ARAle kiedy założysz prototyp okularów zprzewodniki fal z węglanu krzemowego, jest to natychmiast jak bycie w sali symfonicznej słuchając cichego ruchu klasycznego, a twoja uwaga jest zawsze skoncentrowana na całym doświadczeniu, które zbudowaliśmy.
Chociaż wybór węglanu krzemu jako podłoża może wydawać się dziś oczywisty, nie był to jednak oczywiste, gdy zespół Meta Orion rozpoczął rozwój okularów AR dziesięć lat temu:
Pascual Rivera wyjaśnił, że węglik krzemowy jest często silnie dopingowany azotem, dzięki czemu wydaje się zielony, a nawet czarny, jeśli jest wystarczająco gruby.Taki materiał po prostu nie może być używany do produkcji soczewek optycznych - jest w istocie elektroniczny, a jego kolor jest ściśle związany z jego właściwościami elektronicznymi.
Giuseppe Calafiore, szef działu technologii przewodników fal w Meta AR, dodaje, że węglik krzemowy ma długą historię jako materiał stosowany głównie w elektrotechnice o wysokiej mocy.Wszystkie samochody elektryczne wymagają chipa, który może wytrzymać niezwykle dużą moc, aby napędzać koła i kompletne systemy pojazdówTradycyjne substraty krzemowe nie mogą sprostać tym wymaganiom, a właściwe mogą być tylko materiały takie jak węglik krzemowy, które umożliwiają przepływ dużego prądu i dużą moc.
Przed wzrostem tematu energii odnawialnej w ostatnich latach rynek takich chipów o dużej mocy był znacznie mniejszy niż rynek chipów elektroniki użytkowej.długoterminowa cena węglanu krzemowego jest wysoka, ale ze względu na niewielką ilość podłoża do chipów samochodowych koszt jest nadal akceptowalny, a producenci nie mają motywacji do obniżania cen.
Ale okazuje się, że węglik krzemowy ma również kluczowe właściwości wymagane dlaPrzewodniki fal i optyka, a parametrem, na którym zespół Meta Orion jest najbardziej skoncentrowany, jest wskaźnik załamania.Wysoki wskaźnik załamania węglanu krzemowego oznacza, że może przeprowadzać i przesyłać ogromne ilości danych optycznych - analogia do szerokości pasma Internetu: im większa przepustowość, tym więcej danych może być przesyłanych w kanale.i im większa ilość danych optycznych przesyłanych przez ten kanał.
Calafiore wyjaśnił ponadto, że w naszym scenariuszu zastosowania kanał jest przewodnikiem fal, a większa ekspansja optyczna bezpośrednio przekłada się na szersze pole widzenia.Im wyższy wskaźnik załamania materiału, im większypole widzeniaże wyświetlacz może wspierać.
Wskaźnik refrakcji SiC do 2.7: znacznie więcej niż szkło, nioban litu i inne materiały
Kiedy Calafiore po raz pierwszy dołączył do Oculus Research (laboratorium badawczo-rozwojowego Meta) w 2016 roku, najwyższy wskaźnik załamania szkła był tylko 1.8 - wielokrotne warstwy szkła musiały być ułożone, aby osiągnąć docelowe pole widzeniaOprócz artefaktów optycznych proces montażu jest niezwykle skomplikowany: pierwsze dwa przewodniki fal muszą być idealnie wyrównane, a następnie cały stos musi być idealnie dopasowany do trzeciego przewodnika fal.
"To nie tylko drogie, ale oczywiste, że nie można zmieścić trzech kawałków szkła w każdej soczewce".i grubość była daleko poza granicą estetyki - nikt nie kupiłby takich produktówWróciliśmy więc do punktu wyjścia: próbowaliśmy zwiększyć wskaźnik załamania materiału podłoża, zmniejszając tym samym liczbę potrzebnych płyt szklanych".
Początkowo zespół badawczy skoncentrował się na niobanie litu, który ma wskaźnik załamania około 2.3, znacznie wyższy niż w szkle 1.8.
Calafiore powiedział, że zdaliśmy sobie sprawę, że możemy tylko ułożyć dwie deski, albo może nawet pokryć pole widzenia jedną deską.Zaczęliśmy badać inne materiały - dlatego znaleźliśmy doskonałą przejrzystość wwęglik krzemowy o wysokiej czystościCo ważniejsze, wskaźnik załamania węglanu krzemowego jestaż do 2.7, ustanawiając rekord dla zastosowań optycznych.
Dla zespołu badawczego wartość ta oznacza, że wskaźnik załamania węglanu krzemowego jest o 17,4% wyższy niż w niobanie litu i o 50% wyższy niż w szkle."Możliwe jest przygotowanie przezroczystego węglanu krzemu za pomocą niewielkiej modyfikacji istniejącego sprzętu przemysłowegoWięc dostosowaliśmy proces do ściśle kontrolowania parametrów - nie optymalizując już dla właściwości elektronicznych, ale koncentrując się na właściwościach optycznych:podstawowe wskaźniki, takie jak jednolitość przepuszczalności i wskaźnika załamania. "
Rozwiązywanie problemów takich jak efekt duchów i tęcza: technologia SiC wreszcie wyróżnia się
W tym czasie zespół Reality Labs był pierwszym, który próbował przekształcić nieprzezroczyste płytki z węglika krzemu w przejrzyste podłoże.jego cięcie i polerowanie musi opierać się na narzędziach diamentowych, co prowadzi do niezwykle wysokich kosztów inżynierii niepowtarzalnej i ostatecznie drogich substratów.
Chociaż istnieją bardziej opłacalne alternatywy dla substratów z węglem krzemu, każda technologia ma swoje zalety i wady, a Meta ostatecznie zdecydowała się na węglowę krzemu.Silverstein, dyrektor naukowy Meta Research, wyjaśnił, że znalezienie idealnego rozwiązania dla szerokiego pola wyświetlaczy AR jest zasadniczo grąwydajność w porównaniu z kosztami, które mogą być skompresowane, ale jeśli wydajność nie jest na poziomie, przewaga kosztowa jest bez znaczenia.
Jednocześnie pole widzenia Meta Oriona jest do 70 stopni, a nowe problemy, takie jakEfekt duchów i tęczyEfekt duch jest powtarzającym się obrazem głównego obrazu wyświetlanego na wyświetlaczu, a efekt tęczy jest dynamicznym wzorem koloru utworzonym przez odbicie światła otoczenia na powierzchni przewodnika fal.
Na przykład, Silverstein wyjaśnia, jeśli jedziesz w nocy i światła przednie poruszają się wokół ciebie jak paski tęczy, lub grasz w siatkówkę na słonecznej plaży,Efekt dynamicznej tęczy może sprawić, że stracisz strzał.Jedną z magicznych właściwości węglika krzemowego jest to, że może całkowicie wyeliminować te zakłócenia.przewodność cieplnaPlasty są słabymi izolatorami, podobnie jak szkło i niobat litu, ale węglowodor krzemowy jest zarówno przezroczysty jak szkło, jak i skuteczny w przewodnictwie ciepła, przeciwstawiając się konwencjonalnej wiedzy.
Dlatego w lipcu 2020 r. zespół Meta Orion wybrał węglik krzemowy w oparciu o trzy podstawowe czynniki:
Po pierwsze,optymalizacja kształtu: jednowarstwowe podłoże i mniejsza konstrukcja nośna znacznie zmniejszają objętość urządzeń;
Po drugie,zalety optyczne: wysoki wskaźnik załamania i efekt przeciw tęczy poprawiają jakość wyświetlania;
Trzecią jestlekki: w porównaniu z systemem podwójnego szkła, waga jest znacznie zmniejszona.
Meta rozwiązuje problem grawerowania pochylenia: Mamy nadzieję, że więcej przedsiębiorstw będzie uczestniczyć w badaniach i rozwoju SiC optycznej klasy
Po zidentyfikowaniu materiału następną przeszkodą było wytworzenie przewodników fal, a w szczególności niestandardowej techniki gratowania zwanej etracją na kształcie kształtu.
Calafiore wyjaśnił: "Reta jest nanostrukturą odpowiedzialną za łączenie światła z soczewką, a aby wykorzystać węglik krzemowy, musi być wygrawerowana.Wyciskane linie nie są ustawione pionowo, ale są rozmieszczone pod kątem krzywym.
Nihal Mohanty, kierownik badań w Meta, dodał, że sąPierwsza drużyna na świeciew celu osiągnięcia etsu nachylenia bezpośrednio na urządzeniu, a cała branża polegała na technologii nanoodcisku w przeszłości, ale nie może to być stosowane do podłoża o wysokim wskaźniku załamania.Z tego powodu, nikt wcześniej nie rozważał opcji węglika krzemowego.
W 2019 roku Nihar Mohanty i jego partnerzy zespołu wspólnie zbudowali ekskluzywną linię produkcyjną, przed którą, ponieważ technologia etsuwania nachylonego nie jest dojrzała,większość dostawców chipów półprzewodnikowych i odlewni nie posiada odpowiedniego sprzętuDlatego w tamtym czasie nie było na świecie urządzeń, które mogłyby produkować wytłoczone przewodniki fal z węglanu krzemowego, i nie było możliwe zweryfikowanie technicznej wykonalności poza laboratorium.
Nihal Mohanty wyjaśnił, że to była duża inwestycja i zbudowalicałego łańcucha produkcji. 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, więc następnie pracowali z partnerami produkcyjnymi nad opracowaniem sprzętu i procesu grafowania na kształcie kształtu.
Teraz, gdy potencjał węglika krzemowego został udowodniony, zespół Meta oczekuje, że reszta branży zacznie opracowywać własne urządzenia, ponieważ im więcej firm inwestuje wwęglik krzemowy klasy optycznejw zakresie badań i rozwoju oraz rozwoju sprzętu, tym bardziej solidny będzie ekosystem przemysłu okularów AR dla konsumentów.
Droga redukcji kosztów i efektywności SiC jest jasna: będzie świecić w dziedzinie okularów AR
Podczas gdy zespół Meta wciąż bada alternatywy, wyłonił się silny konsensus: w odpowiednim oknie rynkowym, odpowiedni ludzie współpracują, aby napędzaćna bazie węgla krzemuRewolucja w okularach AR.
Silverstein i Giuseppe Calafiore stwierdzili, że wcześniej wszyscy producenci węglika krzemowego znacznie zwiększyli produkcję w ramach przygotowań do oczekiwanego boomu pojazdów elektrycznych,i obecna sytuacja nadwyżki mocy nie istniała, gdy Orion był w fazie rozwojuTeraz, z powodu nadwyżki podaży, koszt podłoża zaczął spadać.
Projekt Orion udowodnił rentowność węglanu krzemowego w okularach AR, a obecnie istnieje silne zainteresowanie ze strony łańcuchów dostaw na trzech kontynentach, zdostawcyW końcu, w porównaniu z układami elektronicznymi, każda soczewka wiodąca falą zużywa większą ilość materiału.i ich istniejące możliwości techniczne mogą być bezproblemowo przenoszone do tej dziedziny, stawiają na tę szansę, że w końcu wygra węglik krzemowy.
Ponadto istnieją już producenci, którzy przechodzą z 6-calowych na 8-calowe podłoże, a istnieją pionierskie firmy opracowujące najnowocześniejsze technologie doSubstraty o długości 12 cali- co spowoduje, że zdolności produkcyjne szkła AR wzrosną w sposób wykładniczy.obraz przyszłości staje się coraz jaśniejszy.
Calafiore uważa, że na początku każdej nowej rewolucji technologicznej ludzie zawsze próbują wielu dróg, a technologia telewizyjna jest przykładem:od rurki katodowej do ekranu plazmowego LEDWiększość ścieżek w eksploracji są ostatecznie sfałszowane.Ale zawsze jest kilka opcji, które są wielokrotnie wybierane z powodu ich potencjału.Nie jesteśmy jeszcze na końcu, ani nie możemy walczyć samodzielnie, ale węglik krzemowy jest niewątpliwie cudem materialnym, godnymduże inwestycje.
Silverstein doszedł do wniosku, że z powodzeniem wykazali potencjał krzyżowania węglanu krzemowego w elektronice i fotonice, a jego przyszłość może świecić w dziedzinach takich jak obliczenia kwantowe.W tym samym czasie, pojawiła się możliwość znacznego obniżenia kosztów węglanu krzemu, chociaż nadal istnieje wiele wyzwań, ale jegorewolucyjna energiajest niezmierny.
ZMSH SIC Wafer 4H-N & Półtyp:
* Prosimy o kontakt z nami w przypadku jakichkolwiek problemów związanych z prawami autorskimi, a my niezwłocznie je rozwiążemy.
