碳化硅光波導是指基于碳化硅材料的光波導。光波導是引導光以特定路線傳播的介質,是增強現實(AR)眼鏡光學系統的核心組件。
根據材料不同,光波導基底材料分為玻璃、樹脂(光學聚合物)及碳化硅。玻璃光波導技術成熟,但難以實現曲面設計、輕量化設計,且抗沖擊性差;樹脂光波導可實現輕量化、抗沖擊能力強,但存在視場角難以提升、色散及良率低等問題;相比于玻璃及樹脂材料,碳化硅具有高折射率(折射率越高,獲得的視野角更廣)、高熱導率、超低光學損耗、輕量化等優勢,有助于提升AR眼鏡的整體性能和功耗。
碳化硅光波導解決了傳統光波導存在的視場角窄、彩虹效應、散熱等難題,在消費級AR眼鏡、工業級AR眼鏡、汽車AR-HUD(增強現實抬頭顯示)、工業元宇宙等領域具有廣闊應用前景。
根據新思界產業研究中心發布的
《2025-2030年中國碳化硅光波導行業市場深度調研及發展前景預測報告》顯示,近年來,隨著人工智能(AI)與AR技術深度融合,AR體驗正不斷向更輕量、更高清、更沉浸的方向邁進,為滿足應用需求,光波導材料正從傳統玻璃基底材料向碳化硅基底演進,碳化硅光波導市場空間不斷擴大。
目前碳化硅光波導方案已吸引了一批企業布局,包括Meta、XREAL、雷鳥創新、秋果計劃、慕德微納、廣納四維、鯤游光電、歌爾光學等,其中Meta為行業先行者,于2024年發布了碳化硅光波導方案的AR眼鏡Orion,Orion可提供70°視場角。
碳化硅光波導應用前景廣闊,但碳化硅襯底成本較高、加工工藝復雜,限制了其應用。碳化硅為第三代半導體材料,莫氏硬度僅次于金剛石,加工制造難度大。碳化硅襯底分為導電型、半絕緣型兩種,其中半絕緣型襯底適用于制造光波導。
目前全球高純半絕緣型碳化硅產能較低,國際供應商包括Wolfspeed、羅姆、意法半導體、高意等,遠不能滿足AR眼鏡市場的潛在需求。近年來,我國企業如天岳先進、晶盛機電、河北同光、爍科晶體等企業正積極布局碳化硅產業鏈,在材料、設備、工藝等方面持續突破,為碳化硅光波導產業發展奠定了基礎。
新思界
行業分析人士表示,碳化硅光波導有望解決AR眼鏡視場角小、亮度不足、厚重等問題,加速消費級AR眼鏡向C端滲透,應用前景廣闊。目前碳化硅光波導應用進程不斷推進,隨著在工藝、材料、設備等方面持續突破,碳化硅光波導有望成為AR產業的核心光學方案,預計2030年全球碳化硅光波導在AR領域的滲透率將達30%以上。
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