碳化硅的研发突破是AR眼镜发展的关键支撑。近期，连科半导体在12吋碳化硅晶锭取得重要成果，同时，西湖大学与慕德微纳共同宣布其碳化硅衍射光波导领域有新突破。
01、连科半导体成功生长出高品质12吋（304mm）碳化硅晶锭
近日，连科半导体在官微宣布，采用中宜创芯提供的7N高纯碳化硅粉体，依托完全自主研发的12吋碳化硅长晶炉及其热场，成功生长出高品质12吋（304mm）碳化硅晶锭。
图片来源：连城数控
公开资料显示，连科半导体成立于2023年，是连城数控的控股子公司，在半导体晶体生长设备领域有较强的研发实力。中宜创芯则是中国平煤神马集团控股子公司，其在碳化硅粉体纯度提升方面取得了显著成果。不久前，中宜创芯将碳化硅粉体纯度提升至8N8（99.999998%），相当于1吨材料中杂质不超过0.2克。
12吋（304mm）碳化硅晶锭是第三代半导体材料的重要成果。一方面，12吋SiC能显著提升器件单位面积的产出效率，降低芯片制造的成本，另一方面，12吋对设备热场均匀性、长晶稳定性、缺陷控制精度的要求更是呈现指数级提升。
在应用场景方面，12吋碳化硅晶锭制成的高纯半绝缘衬底，凭借其光学性能优势，可以成为下一代“AR+AI”智能眼镜的核心材料。此外，在新能源汽车、光伏储能、5G通信等领域的应用也具有重要意义。
正如连科半导体总经理胡动力博士表示：按照预测，12吋衬底片成本大致为10000元，能切出10-11副眼镜，对应单副眼镜碳化硅衬底成本大概1000元左右，大大降低AR眼镜成本及售价，并加速在消费市场的渗透。
02、西湖大学+慕德微纳：超薄碳化硅衍射光波导新突破
12吋碳化硅晶锭有望解决了AR眼镜的 “材料供应与成本难题”，那么碳化硅衍射光波导的突破则直击AR眼镜的 “佩戴体验与显示效果痛点”。
近日，据西湖大学工学院SOE官微宣布，西湖大学联合慕德微纳（杭州）科技有限公司发布了一种颠覆性的解决方案，采用碳化硅（SiC）材料成功研发出超轻、超薄的衍射光波导，相关研究成果已发布在《eLight》期刊上。
图片来源：《eLight》期刊截图
据了解，该方案首次实现了单层碳化硅衍射光波导的设计、量产级制造与封装，为基于SiC的AR技术路线奠定了开创性基础。并且该技术与大规模量产的超薄菲涅尔处方镜片兼容，为近视用户提供了“一站式”的轻便AR视觉解决方案。
研究团队总结道，该研究展示了一个基于碳化硅（SiC）波导的全新AR显示平台，它同时解决了轻薄化、全彩无彩虹伪影显示和规模化量产三大核心难题。团队通过创新的材料应用、光学设计和制造工艺，打造出一款重量仅3.795克、厚度0.75毫米、光效高达1238.10nit/lm的AR衍射光波导，并集成了超薄视力矫正功能。
值得关注的是，据慕德微纳测算，未来碳化硅光波导的成本将低至650元左右。目前，该技术方案已供应给多家业内头部企业。
03、碳化硅 x AR眼镜：加速消费级普及
碳化硅技术的突破是AR眼镜的前提条件之一，碳化硅的材料特性能欧满足AR眼镜在轻薄化、显示效果、性能稳定性等多方面的需求。
一方面，碳化硅具有较高的硬度和强度，这使得它在保持良好性能的同时，可以被加工成更薄的镜片。西湖大学与慕德微纳研发的碳化硅AR镜片，单片重量仅2.7克，厚度仅0.55毫米，相比传统AR镜片大大减轻了重量和厚度，提升了佩戴的舒适性。
另一方面，碳化硅具有高导热性，AR眼镜中的投影光机和传感、计算单元等会产生热量。通过碳化硅的导热特性，可以改善AR眼镜的散热问题，从而增强使用稳定性。
再一方面，碳化硅的折射率远高于传统玻璃等光学材料，可以实现大视场角的全彩成像，也可以消除光学伪影，从而带来沉浸的现实效果。
此外，随着12吋碳化硅衬底材料的大规模应用，生产成本也或降低，有利于AR眼镜的规模化普及。
（集邦化合物半导体 金水 整理）
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