META: Waarom hebben we gekozen voor SIC?
Op 6 maart publiceerde Meta (voorheen Facebook) een artikel op haar officiële website, waarin het proces en de voordelen beschrijven van het kiezen van siliciumcarbide als kernmateriaal bij het ontwikkelen van AR -glazen golfgeleidertechnologie.
Het meta -team heeft niet alleen belangrijke knelpunten zoals het gezichtsveld, het gewicht en de optische artefacten van AR -bril door siliciumcarbide golfgeleidertechnologie opgelost, maar ziet het ook als een"Game Changer"In de AR -industrie, die in de toekomst een mainstream materiaal kan worden:
Meta Orion -team legt uit: waarom kiezen voor SIC -technologie
In 2019 bereidde het Orion -team meta -oprichter en CEO Mark Zuckerberg op voor een cruciale demonstratie van de potentiële golfgeleidertechnologie voor augmented reality -bril - het moment waarop theoretische berekeningen op papier voor het eerst werkelijkheid werden en een revolutie teweegbracht in de traject van de latere ontwikkeling.
Meta vrijgegeven AR -bril -orion
Pascual Rivera, een meta -optiekwetenschapper, herinnert zich: "Bij het dragen van een bril met glazen basisgolfgeleiders en meerdere gelamineerde panelen, voelde het alsof het in een disco was - er waren overal regenboogvlekken, en de interferentie was zo sterk dat het onmogelijk was om de AR -inhoud te zien. Maar toen je de prototypeglazen met de prototype met met de prototype met elkaar zette.Siliconen carbide golfgeleiders, het is meteen alsof je in een symfoniezaal bent die naar een rustige klassieke beweging luistert, en je aandacht is altijd gericht op de volledige ervaring die we hebben opgebouwd. Het is een totale spelwisselaar. "
Hoewel de keuze van siliciumcarbide als een substraat vandaag misschien duidelijk lijkt, was het verre van een gegeven toen het meta Orion -team een decennium geleden begon aan de ontwikkeling van AR -bril:
Pascual Rivera legde uit dat siliciumcarbide vaak zwaar is gedoteerd met stikstof, waardoor het groen of zelfs zwart lijkt als het dik genoeg is. Een dergelijk materiaal kan eenvoudigweg niet worden gebruikt om optische lens te maken-het is in wezen elektronisch en de kleur is nauw verwant aan de elektronische eigenschappen.
Giuseppe Calafiore, hoofd van golfgeleidertechnologie bij Meta AR, voegt eraan toe dat siliciumcarbide een lange geschiedenis heeft als een toegepast materiaal, voornamelijk in krachtige elektronica. Neem bijvoorbeeld elektrische auto's: alle elektrische auto's vereisen een chip die bestand is tegen extreem hoog vermogen om de wielen en complete voertuigsystemen aan te drijven. Traditionele siliciumsubstraten kunnen niet aan deze vraag voldoen, en alleen materialen zoals siliciumcarbide die een hoog stroom en hoog vermogen mogelijk maken, kunnen competent zijn.
Voordat het probleem van de hernieuwbare energie de afgelopen jaren werd opgewarmd, was de markt voor dergelijke krachtige chips veel kleiner dan voor consumentenelektronica-chips. Bovendien is de langetermijnprijs van siliciumcarbide hoog, maar vanwege de kleine hoeveelheid substraat voor automotive chips zijn de kosten nog steeds acceptabel en missen fabrikanten de motivatie om de prijzen te verlagen.
Maar het blijkt dat siliciumcarbide ook belangrijke eigenschappen heeft die nodig zijngolfgeleiders en optica, en de parameter waarop het Meta Orion -team het meest gefocust is, is de brekingsindex. De hoge brekingsindex van siliciumcarbide betekent dat deze enorme hoeveelheden optische gegevens kan uitvoeren en uitvoert - een analogie met internetbandbreedte: hoe groter de bandbreedte, hoe meer gegevens binnen het kanaal kunnen worden verzonden. Optica volgt dezelfde logica: hoe hoger de brekingsindex van een materiaal, hoe groter de optische expansie en hoe groter de hoeveelheid optische gegevens die via dat kanaal wordt verzonden.
Calafiore legde verder uit dat in ons toepassingsscenario het kanaal de golfgeleider is en de grotere optische uitbreiding zich direct vertaalt in een breder gezichtsveld. Hoe hoger de brekingsindex van het materiaal, hoe groterhet gezichtsvelddat het display kan ondersteunen.
SIC brekingsindex tot 2,7: veel meer dan glas, lithium niobaat en andere materialen
Toen Calafiore voor het eerst lid werd van Oculus Research (META's Research and Development Lab) in 2016, moest het hoogste brekingsindexglas dat ze hadden slechts 1,8 - meerdere glaslagen moesten worden gestapeld om het doelveld van het gezichtsveld te bereiken. Optische artefacten opzij, het assemblageproces is uiterst complex: de eerste twee golfgeleiders moeten perfect zijn uitgelijnd, en dan moet de hele stapel perfect worden gekoppeld aan de derde golfgeleider.
"Niet alleen is dit duur, maar het is ook duidelijk dat je op geen enkele manier drie stukken glas in elke lens kunt passen." Calafiore herinnerde zich: "Ze waren te zwaar en de dikte was ver buiten de limiet van de esthetiek - niemand zou dergelijke producten kopen. Dus gingen we terug naar een vierkant: proberen de brekingsindex van het substraatmateriaal te vergroten, waardoor het aantal vereiste glazen platen werd verminderd."
In het begin concentreerde het onderzoeksteam zich voor het eerst op lithiumniobaat, dat een brekingsindex heeft van ongeveer 2,3, aanzienlijk hoger dan Glass's 1.8.
Calafiore zei dat we ons realiseerden dat we gewoon twee boards konden stapelen, of misschien zelfs het gezichtsveld met één bord konden bedekken. Tegelijkertijd begonnen we andere materialen te verkennen - daarom vonden we een uitstekende transparantie inSiliciumcarbide met een hoge zuiverheidIn ons werk met leveranciers in 2019. Wat nog belangrijker is, is de brekingsindex van siliciumcarbidezo hoog als 2.7, Een record instellen voor optische toepassingen.
Voor het onderzoeksteam betekent deze waarde dat de brekingsindex van siliciumcarbide 17,4% hoger is dan die van lithiumniobaat en 50% hoger dan die van glas. Calafiore legde uit: "Het is mogelijk om transparante siliciumcarbide te bereiden met slechts een kleine wijziging van bestaande industriële apparatuur. Dus hebben we het proces aangepast om de parameters strikt te regelen - niet langer optimaliseren voor elektronische eigenschappen, maar gericht op optische eigenschappen: kernmetrieken zoals transmissie en refractieve indexuniformiteit."
Problemen oplossen zoals spook- en regenboogeffect: SIC -technologie valt eindelijk op
Destijds was het reality labs -team de eerste die probeerde ondoorzichtige siliciumcarbide wafels om te zetten in transparante substraten. Omdat siliciumcarbide een van de moeilijkste materialen is, moet het snijden en polijsten vertrouwen op diamantgereedschap, wat leidt tot extreem hoge kosten van niet-repetitieve engineering en uiteindelijk dure substraten.
Hoewel er meer kosteneffectieve alternatieven zijn voor siliciumcarbide-substraten, zijn er voor- en nadelen voor elke technologie, en meta besloot uiteindelijk om met siliciumcarbide te gaan. Silverstein, wetenschappelijk directeur van Meta Research, legde uit dat het vinden van de ideale oplossing voor AR-displays in het brede veld in wezen een spelletje isPrestaties versus kosten, wat kan worden gecomprimeerd, maar als de prestaties niet in orde zijn, is het kostenvoordeel zinloos.
Tegelijkertijd is het gezichtsveld van de meta Orion tot 70 graden en nieuwe problemen zoals zoalsGghost en regenboogeffectBegin te verschijnen: Gghost is een herhaalde afbeelding van het hoofdbeeld dat op het display wordt geprojecteerd, en het regenboogeffect is een dynamisch kleurenpatroon gevormd door de reflectie van omgevingslicht op het golfgeleideroppervlak.
Silverstein legt bijvoorbeeld uit, als je 's nachts rijdt en de koplampen om je heen bewegen als regenboogstrepen, of volleybal spelen op een zonnig strand, kan het dynamische regenboogeffect ervoor zorgen dat je je schot mist. Een van de magische eigenschappen van siliciumcarbide is dat het deze verstoringen volledig kan elimineren. Een ander uniek voordeel van siliciumcarbide is hetthermische geleidbaarheid. Kunststoffen zijn slechte isolatoren, net als glas- en lithiumniobaat, maar siliciumcarbide is zowel transparant als glas en efficiënt in het uitvoeren van warmte - tarten conventionele wijsheid.
Daarom selecteerde het Meta Orion -team in juli 2020 siliciumcarbide op basis van drie kernfactoren:
Eerst,vormoptimalisatie: Single-layer substraat en kleinere ondersteuningsstructuur verminderen de hoeveelheid apparatuur sterk;
Seconde,optische voordelen: hoge brekingsindex en anti-rainbow-effect verbeteren de weergavekwaliteit;
De derde islichtgewicht: Vergeleken met het dubbele glazen schema is het gewicht aanzienlijk verminderd.
Meta lost het probleem op van helling etsen: we hopen dat meer ondernemingen zullen deelnemen aan het onderzoek en de ontwikkeling van optische kwaliteit SIC
Nadat het materiaal was geïdentificeerd, richtte de volgende hindernis zich in de fabricage van golfgeleiders - met name een onconventionele roostertechniek genaamd Bevel Etching.
Calafiore legde uit: "Het rooster is de nanostructuur die verantwoordelijk is voor het koppelen van licht in en uit de lens, en voor het siliciumcarbide om te werken, moet het rooster worden geëtst met een schuin. De geëtste lijnen zijn niet verticaal gerangschikt, maar worden onder een schuine hoek gedistribueerd.
Nihal Mohanty, onderzoeksmanager bij Meta, voegde eraan toe dat ze dat zijnHet eerste team ter wereldOm helling etsen rechtstreeks op het apparaat te bereiken, en de hele industrie heeft in het verleden op nanoimprinttechnologie vertrouwd, maar dit kan niet worden toegepast op hoge brekingsindexsubstraten. Om deze reden had niemand eerder de siliciumcarbide -optie overwogen.
In 2019 bouwden Nihar Mohanty en zijn teampartners gezamenlijk een exclusieve productielijn op, omdat, omdat de helling etsentechnologie niet volwassen is, de meeste halfgeleiderchipleveranciers en gieterijen missen relevante apparatuur. Daarom was er op dat moment geen faciliteit in de wereld die geëtste siliciumcarbidegolfgeleiders kon produceren, en het was onmogelijk om de technische haalbaarheid buiten het laboratorium te verifiëren.
Nihal Mohanty onthulde verder dat het een grote investering was en ze bouwdenDe complete productieketen. De verwerkingsapparatuur werd aangepast door de partners en het proces werd ontwikkeld door Meta zelf - aanvankelijk was de apparatuur alleen aan de normen voor onderzoeksgraad omdat er op dat moment geen productiesysteem was, dus werkten ze vervolgens samen met de productiepartners om de ETCH -apparatuur en het proces van de productiecijfer te ontwikkelen.
Nu het potentieel van siliciumcarbide is bewezen, kijkt het meta -team uit naar de rest van de industrie die hun eigen apparaten begint te ontwikkelen, omdat hoe meer bedrijven investeren inoptische kwaliteit siliciumcarbideOnderzoek en ontwikkeling en ontwikkeling van apparatuur, hoe robuuster het ecosysteem van de industrie voor de AR -bril van de consument zal zijn.
SIC -kostenreductie en efficiëntiepad is duidelijk: het zal schijnen op het gebied van AR -bril
Terwijl het meta -team nog steeds alternatieven onderzoekt, is er een sterke consensus naar voren gekomen: in het juiste marktvenster werken de juiste mensen samen om deSiliconenbasis op basis van siliciumAR -bril Revolutie.
Silverstein en Giuseppe Calafiore zeiden dat daarvoor alle fabrikanten van siliciumcarbide de productie aanzienlijk hadden uitgebreid ter voorbereiding op de verwachte bloei van elektrische voertuigen, en de huidige overcapaciteitssituatie bestond niet toen Orion in ontwikkeling was. Nu, vanwege overaanbod, zijn de kosten van het substraat begonnen te dalen.
Het Orion -project bewees de levensvatbaarheid van siliciumcarbide in AR -bril, en er is nu sterke interesse van supply chains over drie continenten, metleveranciersenthousiast over nieuwe mogelijkheden om optisch siliciumcarbide optisch te produceren. In vergelijking met elektronische chips verbruikt immers elke golfgeleiderlens een grotere hoeveelheid materiaal en hun bestaande technische mogelijkheden kunnen naadloos worden overgedragen naar dit veld, ze wedden op deze kans, siliciumcarbide zal uiteindelijk winnen.
Bovendien zijn er al fabrikanten die verschuiven van 6-inch naar 8-inch substraten, en er zijn pionierbedrijven die geavanceerde technologieën ontwikkelen voor12-inch substraten- waardoor de productiecapaciteit van AR -bril exponentieel toeneemt. In de toekomst zullen deze ontwikkelingen de kosten naar beneden blijven drijven, en hoewel de industrie zich nog in een vroeg stadium bevindt, wordt het beeld van de toekomst duidelijker.
Calafiore gelooft dat aan het begin van elke nieuwe technologische revolutie mensen altijd meerdere paden zullen proberen, en televisietechnologie is een voorbeeld: van de Cathode Ray Tube tot het LED -plasma -scherm, en nu microled, hebben we meerdere iteraties van de technologiearchitectuur doorlopen. De meeste paden in de verkenning worden uiteindelijk vervalst, maar er zijn altijd een paar opties die herhaaldelijk worden gekozen vanwege hun grote potentieel. We hebben het einde nog niet bereikt, noch kunnen we alleen vechten, maar siliciumcarbide is ongetwijfeld een wondermateriaal dat het waard iszware investering.
Silverstein concludeerde dat ze met succes het crossover -potentieel van siliciumcarbide in elektronica en fotonica hebben aangetoond, en de toekomst ervan kan schijnen in gebieden zoals Quantum Computing. Tegelijkertijd is de mogelijkheid om de kosten van siliciumcarbide aanzienlijk te verlagen, hoewel er nog steeds veel uitdagingen zijn, maar het isrevolutionaire energieis onmetelijk.
Zmsh sic wafer 4h-n & semi-type:
* Neem contact met ons op voor eventuele zorgen over auteursrechten en we zullen ze onmiddellijk aanpakken.