AR眼镜风头劲，天科合达助力碳化硅材料新突破

AI如何映照现实生活？

2022年11月，OpenAI公司发布了ChatGPT，AI的魅力首次以具象化的形式走入我们的生活。2024年，Deepseek横空出世，这款开源模型凭借创新的设计大幅降低了训练成本，引爆全球舆论。

纵观历史，技术的革命性突破往往需要一个最佳载体。正如电信号遇上了电报机、模拟信号遇上了大哥大、3G网络遇上了智能手机一样，AI也需要一个理想的载体来彻底改变我们的生活。

为什么是AR眼镜？

在当今的科技潮流中，许多人认为AR眼镜将成为AI技术的最佳载体。AR眼镜结合了实时感知、交互性和可穿戴性，能够将AI的能力无缝融入用户的日常生活。

AR眼镜配备了摄像头、传感器和麦克风，能够实时捕捉用户的视觉、听觉和环境数据。这些数据为AI提供了丰富的输入来源，使其能够分析周围环境、理解用户行为，并通过增强现实（AR）的方式实时的反馈和建议。

更重要的是，AR眼镜作为一种可穿戴设备，能够随时随地陪伴用户。这种便携性使得AI的能力可以无缝融入日常生活。用户无需掏出手机或电脑，就能通过AR眼镜获取AI提供的服务。AR眼镜可以全天佩戴，为用户提供持续的智能支持。这种可穿戴性让AI的应用场景更加广泛，从工作到娱乐，从学习到社交，几乎覆盖了所有领域。

此外，AR眼镜可以持续收集用户和环境数据，这些数据为AI提供了丰富的训练素材，AI可以不断优化算法，提供更加精准和个性化的服务。AI可以分析用户的行为习惯，优化推荐内容；可以学习不同环境下的用户需求，提供更贴合场景的服务。这种数据驱动的优化让AI的能力不断提升，形成良性循环。

AR眼镜早已出现在人类的幻想中，例如著名漫画《龙珠》里的名场面，正是AR眼镜应用的典型场景。

漫画《龙珠》中AR眼镜的使用想象图（图片源自网络）

为什么是衍射光波导？

AR眼镜并不是新产品，其概念早在20世纪中期就被提出。1990年，波音公司开发了用于飞机装配的AR系统，帮助技术人员通过头戴设备查看虚拟指示，这是AR技术在工业领域的早期应用。2012年，Google推出了第一款面向消费者的AR眼镜——Google Glass。它能够显示通知、导航信息和实时翻译等内容，但由于隐私问题和功能限制，市场反响平平。

谷歌公司2012年发布的Google Glass（图片源自网络）

AR眼镜发展不尽如人意的核心在于用户体验不佳。用户期望的是像科幻电影、动画中那样高科技、便捷、无门槛的使用体验。然而，无论是Google Glass最初的棱镜方案，还是后来的自由曲面方案、Birdbath方案，都是通过复杂的镜面反射实现AR画面投影，存在视场不足、透光性差、镜片厚重等问题。

衍射光波导技术带来了颠覆性的变化。衍射光波导技术可以将光学系统做得非常薄，使AR眼镜设计更加轻便和时尚，接近普通眼镜的外观。通过优化衍射光栅的设计，光波导可以实现较大的视场角，让用户看到更广阔的虚拟画面。

Digilens公司的衍射光波导原理示意图（图片源自网络）

同时，光波导对真实世界的光线具有高透光率（通常>80%），用户在观看虚拟图像的同时，能够清晰地看到周围环境，避免视觉遮挡。光波导还可以实现高分辨率、低畸变的图像显示，提供清晰的虚拟内容。此外，光波导技术提供较大的眼动范围，即用户在一定范围内移动眼睛时，仍然能够看到完整的虚拟图像。光波导还能降低显示器的功耗，延长AR眼镜的续航时间。这些实打实的体验提升为AR眼镜带来了颠覆性的用户体验。

为什么是碳化硅？

衍射光波导最初设计制作在玻璃镜片上，但玻璃材料在镜片重量、加工难度、彩虹效应、视场角、散热性能以及硬度与耐磨性等方面存在诸多不足，限制了其在AR眼镜上的应用。无色透明的碳化硅半导体材料因其高折射率、高硬度和优异的导热性能而被视为制作AR镜片的理想材料，成为了下一代衍射光波导镜片的不二选择。

AR眼镜专用碳化硅衬底片

碳化硅材料的优异特性为衍射光波导镜片带来了多方面的性能提升：

1.  高折射率

碳化硅的折射率（约为2.6-2.7）远高于传统光学材料（如玻璃的折射率约为1.5）。高折射率使得碳化硅在衍射光波导中能够更有效地约束光线，减少光能损失，提升显示亮度。并且得益于碳化硅的高折射率，碳化硅镜片可以有效解决玻璃镜片面临的彩虹效应（彩虹纹）的问题，同时实现更宽广的视场角（FOV），提供更沉浸式的用户体验，这对于增强现实应用的交互性和沉浸感至关重要。

2.  高热导率

碳化硅的热导率（约为120-200W/m·K）远高于玻璃和其他光学材料。这一特性使得衍射光波导镜片能够快速传导和分散热量，避免因温度升高导致的光学性能下降，并提升用户佩戴的舒适性。

3.  轻量化

尽管碳化硅的密度（约为3.21g/cm³）略高于玻璃，但其高折射率和机械性能使得镜片可以做得更薄，镜片系统更简单，从而实现整体轻量化。这对于AR眼镜等可穿戴设备尤为重要。

多年以前，碳化硅材料价格昂贵，生产难度大，根本不可能用于制作AR眼镜镜片这类消费电子产品。但随着中国厂家的技术突破和产能攀升，碳化硅材料在功率半导体领域已经开始了大规模使用，整体价格也愈发亲民。应用于光波导镜片的碳化硅生产工艺也愈发成熟。相信随着技术的不断进步和成本的降低，碳化硅材料一定会在AR眼镜领域实现更广泛的应用。

天科合达研发AR眼镜专用碳化硅衬底产品

北京天科合达半导体股份有限公司成立于2006年9月，是国内首家专业从事碳化硅晶片研发、生产和销售的企业。公司技术来源于中科院物理所，通过20年的自主研发积累和艰苦创业，已成为国内最具影响力的碳化硅优质衬底供应商。根据著名咨询机构Yole的数据，天科合达在2023年成为全球第二大导电型碳化硅衬底供应商。

天科合达在碳化硅材料领域积累了极为丰富的经验，尤其是在碳化硅晶片的尺寸扩大、质量管控、成本优化等关键维度。正是依托于在半导体应用碳化硅衬底上积累的丰富经验，天科合达得以针对AR眼镜的需求，迅速研发出满足AR眼镜所需的碳化硅衬底，以满足日益增长的AR眼镜光波导镜片的需求。

天科合达将坚持以“大尺寸、高质量、低成本”为目标，在AR眼镜专用碳化硅衬底产品上锐意突破，围绕下游客户和终端消费者需求，持续探索碳化硅降本增效路径，不断挖掘碳化硅材料的可能性，推进新一代应用碳化硅技术的AR眼镜的发展。

“AI+AR”正当时，百舸争流，勇立潮头

在2024年第四季度员工大会上，Meta CEO马克·扎克伯格首次揭晓了一个振奋人心的数据：Meta与雷朋联名发布的智能眼镜年销量突破100万副。这个数字不仅标志着Meta在可穿戴设备市场取得重大突破，更预示着智能眼镜可能成为继智能手机之后的下一个重要计算平台。

2024年9月，Meta发布了首款全息AR眼镜Orion，由全球顶尖人才团队花费十年打造，自重仅100克，拥有70度宽阔视野，应用碳化硅光波导镜片。结合全息影像显示和个性化AI助手，支持眼球和手势追踪。除语音控制外，还能通过革命性的神经腕带直接“读懂”你的思想，让你沉浸在物理与数字世界的无缝互联中，随时随地办公、娱乐和交流。

Meta发布的应用碳化硅光波导的AR眼镜Orion（图片源自网络）

在2025年1月举办的美国拉斯维加斯CES展会上，Rokid、雷鸟等品牌也纷纷推出了自己的AR眼镜产品。

人们讨论了太久“手机之后下一代智能平台是什么”，而自从AR、VR眼镜诞生，智能眼镜就一直备受期待。但此前各款产品的外形、能力和场景都让人无法相信它就是下一代人手一个的智能设备。

然而，随着碳化硅等新材料、Micro-LED和衍射光波导等显示技术的突破、以及AR和AI技术的融合应用，未来的智能平台载体正逐渐显现轮廓。随着技术的继续发展，或许有一天AR眼镜会像智能手机一样普及，成为人们工作、学习、生活中不可或缺的必备单品。

来源：天科合达

原文始发于微信公众号（艾邦VR产业资讯）：AR眼镜风头劲，天科合达助力碳化硅材料新突破