על רקע מהפכת הבינה המלאכותית, משקפי מציאות רבודה (AR) נכנסים בהדרגה לתודעה הציבורית. כפרדיגמה המשלבת בצורה חלקה עולמות וירטואליים ומציאותיים, משקפי AR נבדלים ממכשירי מציאות מדומה בכך שהם מאפשרים למשתמשים לקלוט בו זמנית תמונות מוקרנות דיגיטלית וגם אור סביבתי. כדי להשיג פונקציונליות כפולה זו - הקרנת תמונות מיקרו-תצוגה לתוך העיניים תוך שמירה על העברת אור חיצונית - משקפי AR מבוססי סיליקון קרביד (SiC) בדרגה אופטית משתמשים בארכיטקטורת מוליך גלים (מוליך אור). עיצוב זה ממנף החזרה פנימית מלאה להעברת תמונות, בדומה להעברת סיבים אופטיים, כפי שמודגם בתרשים הסכמטי.
בדרך כלל, מצע מבודד למחצה בעל טוהר גבוה בגודל 15 ס"מ יכול להניב 2 זוגות זכוכית, בעוד שמצע בגודל 20 ס"מ יכול להכיל 3-4 זוגות. אימוץ חומרי SiC מעניק שלושה יתרונות קריטיים:
- מקדם שבירה יוצא דופן (2.7): מאפשר שדה ראייה (FOV) בצבע מלא של >80° עם שכבת עדשה אחת, תוך ביטול תופעות של קשת בענן הנפוצות בעיצובים קונבנציונליים של מציאות רבודה.
- מוליך גלים משולב תלת-צבעי (RGB): מחליף ערימות מוליכי גלים רב-שכבתיות, ומפחית את גודל ומשקל המכשיר.
- מוליכות תרמית מעולה (490 W/m·K): מפחיתה את הפגיעה האופטית הנגרמת על ידי הצטברות חום.
יתרונות אלה הובילו לביקוש חזק בשוק למשקפי מציאות רבודה מבוססי SiC. ה-SiC בדרגה אופטית המשמש בדרך כלל מורכב מגבישים מבודדים למחצה בעלי טוהר גבוה (HPSI), שדרישות ההכנה המחמירות שלהם תורמות לעלויות הגבוהות כיום. כתוצאה מכך, פיתוח מצעים של HPSI SiC הוא קריטי.
1. סינתזה של אבקת SiC חצי-בידודית
ייצור בקנה מידה תעשייתי משתמש בעיקר בסינתזה עצמית מתפשטת (SHS) בטמפרטורה גבוהה, תהליך הדורש בקרה קפדנית:
- חומרי גלם: אבקות פחמן/סיליקון טהורות 99.999% עם גודל חלקיקים של 10-100 מיקרון.
- טוהר ציד המכשפות: רכיבי גרפיט עוברים טיהור בטמפרטורה גבוהה כדי למזער את דיפוזיה של זיהומים מתכתיים.
- בקרת אטמוספרה: ארגון ברמת טוהר 6N (עם מטהרי מים מובנים) מדכא שילוב חנקן; ניתן להכניס גזי HCl/H₂ זעירים כדי לנדות תרכובות בורון ולהפחית חנקן, אם כי ריכוז ה-H₂ דורש אופטימיזציה כדי למנוע קורוזיה של גרפיט.
- תקני ציוד: תנורי סינתזה חייבים להגיע לוואקום בסיסי של <10⁻⁴ Pa, עם פרוטוקולים קפדניים לבדיקת דליפות.
2. אתגרי צמיחת גבישים
גידול HPSI SiC חולק דרישות טוהר דומות:
- חומר גלם: אבקת SiC בעלת טוהר של 6N+ עם B/Al/N <10¹⁶ cm⁻³, Fe/Ti/O מתחת לגבולות הסף, ומתכות אלקליות מינימליות (Na/K).
- מערכות גז: תערובות ארגון/מימן 6N משפרות את ההתנגדות.
- ציוד: משאבות מולקולריות מבטיחות ואקום גבוה במיוחד (<10⁻⁶ Pa); טיפול מקדים בכור ההיתוך וניקוי חנקן הם קריטיים.
חידושים בעיבוד סובסטרטים
בהשוואה לסיליקון, מחזורי הצמיחה הממושכים של SiC והלחץ הטמון בו (הגורם לסדיקה/שבירת קצוות) מחייבים עיבוד מתקדם:
- חיתוך בלייזר: מגדיל את התפוקה מ-30 פרוסות ופלים (350 מיקרון, מסור תיל) ל-50 פרוסות לכל גוש של 20 מ"מ, עם פוטנציאל לדילול של 200 מיקרון. זמן העיבוד יורד מ-10-15 ימים (מסור תיל) ל-20 דקות/פרוסה עבור גבישים בגודל 8 אינץ'.
3. שיתופי פעולה בתעשייה
צוות Orion של Meta היה חלוץ באימוץ מוליך גלים SiC בדרגה אופטית, מה שדרבן השקעות במחקר ופיתוח. שותפויות מפתח כוללות:
- TankeBlue ו-MUDI Micro: פיתוח משותף של עדשות מוליכי גל דיפרקטיביות במציאות רבודה.
- Jingsheng Mech, Longqi Tech, XREAL ו-Kunyou Optoelectronics: ברית אסטרטגית לשילוב שרשרת אספקה של בינה מלאכותית/מציאות רבודה.
תחזיות השוק מעריכות 500,000 יחידות מציאות רבודה מבוססות SiC מדי שנה עד שנת 2027, שיצרכו 250,000 מצעים בגודל 6 אינץ' (או 125,000 8 אינץ'). מסלול זה מדגיש את תפקידו הטרנספורמטיבי של SiC באופטיקה של מציאות רבודה מהדור הבא.
XKH מתמחה באספקת מצעים באיכות גבוהה של SiC מסוג 4H-semi-insulating (4H-SEMI) בקטרים הניתנים להתאמה אישית, החל מ-2 אינץ' ועד 8 אינץ', המותאמים לדרישות יישומים ספציפיות בתחומי ה-RF, אלקטרוניקת הספק ואופטיקה של AR/VR. נקודות החוזק שלנו כוללות אספקה אמינה בנפח, התאמה אישית מדויקת (עובי, כיוון, גימור פני שטח) ועיבוד מלא פנימי, החל מגידול גבישים ועד ליטוש. מעבר ל-4H-SEMI, אנו מציעים גם מצעים מסוג 4H-N, מסוג 4H/6H-P ו-3C-SiC, התומכים בחידושים מגוונים בתחום המוליכים למחצה ואופטואלקטרוניקה.
זמן פרסום: 8 באוגוסט 2025