No contexto da revolução da IA, os óculos de RA estão gradualmente entrando na consciência pública. Como um paradigma que combina perfeitamente os mundos virtual e real, os óculos de RA diferem dos dispositivos de RV por permitirem que os usuários percebam simultaneamente imagens projetadas digitalmente e a luz ambiente. Para alcançar essa dupla funcionalidade — projetar imagens de microdisplay nos olhos, preservando a transmissão de luz externa —, os óculos de RA baseados em carboneto de silício (SiC) de grau óptico empregam uma arquitetura de guia de onda (guia de luz). Esse design aproveita a reflexão interna total para transmitir imagens, de forma análoga à transmissão por fibra óptica, conforme ilustrado no diagrama esquemático.
Normalmente, um substrato semi-isolante de alta pureza de 6 polegadas pode produzir 2 pares de óculos, enquanto um substrato de 8 polegadas acomoda de 3 a 4 pares. A adoção de materiais de SiC confere três vantagens cruciais:
- Índice de refração excepcional (2,7): permite um campo de visão (FOV) colorido de >80° com uma única camada de lente, eliminando artefatos de arco-íris comuns em designs de RA convencionais.
- Guia de onda tricolor (RGB) integrado: substitui pilhas de guias de onda multicamadas, reduzindo o tamanho e o peso do dispositivo.
- Condutividade térmica superior (490 W/m·K): atenua a degradação óptica induzida pelo acúmulo de calor.
Esses méritos impulsionaram uma forte demanda do mercado por óculos de realidade aumentada baseados em SiC. O SiC de grau óptico utilizado normalmente consiste em cristais semi-isolantes de alta pureza (HPSI), cujos rigorosos requisitos de preparação contribuem para os altos custos atuais. Consequentemente, o desenvolvimento de substratos de SiC HPSI é fundamental.
1. Síntese de pó de SiC semi-isolante
A produção em escala industrial utiliza predominantemente síntese autopropagante de alta temperatura (SHS), um processo que exige controle meticuloso:
- Matérias-primas: pós de carbono/silício 99,999% puros com tamanhos de partículas de 10–100 μm.
- Pureza do cadinho: os componentes de grafite passam por purificação em alta temperatura para minimizar a difusão de impurezas metálicas.
- Controle de atmosfera: o argônio de pureza 6N (com purificadores em linha) suprime a incorporação de nitrogênio; traços de gases HCl/H₂ podem ser introduzidos para volatilizar compostos de boro e reduzir o nitrogênio, embora a concentração de H₂ exija otimização para evitar a corrosão do grafite.
- Padrões de equipamento: Os fornos de síntese devem atingir vácuo base <10⁻⁴ Pa, com rigorosos protocolos de verificação de vazamentos.
2. Desafios do crescimento de cristais
O crescimento do HPSI SiC compartilha requisitos de pureza semelhantes:
- Matéria-prima: pó de SiC com pureza 6N+ com B/Al/N <10¹⁶ cm⁻³, Fe/Ti/O abaixo dos limites e metais alcalinos mínimos (Na/K).
- Sistemas de gás: misturas de argônio/hidrogênio 6N aumentam a resistividade.
- Equipamentos: Bombas moleculares garantem vácuo ultra-alto (<10⁻⁶ Pa); o pré-tratamento do cadinho e a purga de nitrogênio são essenciais.
Inovações no processamento de substratos
Comparado ao silício, os ciclos de crescimento prolongados e o estresse inerente do SiC (que causa rachaduras/lascas nas bordas) exigem um processamento avançado:
- Fatiamento a laser: Aumenta o rendimento de 30 wafers (350 μm, serra de fio) para >50 wafers por bolacha de 20 mm, com potencial para afinamento de 200 μm. O tempo de processamento cai de 10 a 15 dias (serra de fio) para <20 min/wafer para cristais de 8 polegadas.
3. Colaborações da indústria
A equipe Orion da Meta foi pioneira na adoção de guias de onda de SiC de grau óptico, estimulando investimentos em P&D. As principais parcerias incluem:
- TankeBlue e MUDI Micro: Desenvolvimento conjunto de lentes de guia de onda difrativas AR.
- Jingsheng Mech, Longqi Tech, XREAL e Kunyou Optoelectronics: aliança estratégica para integração da cadeia de suprimentos de IA/RA.
As projeções de mercado estimam 500.000 unidades de RA baseadas em SiC anualmente até 2027, consumindo 250.000 substratos de 6 polegadas (ou 125.000 de 8 polegadas). Essa trajetória destaca o papel transformador do SiC na óptica de RA da próxima geração.
A XKH é especializada no fornecimento de substratos de SiC 4H-semi-isolantes (4H-SEMI) de alta qualidade, com diâmetros personalizáveis que variam de 2 a 8 polegadas, adaptados para atender a requisitos específicos de aplicações em RF, eletrônica de potência e óptica AR/VR. Nossos pontos fortes incluem fornecimento confiável em volume, personalização precisa (espessura, orientação, acabamento superficial) e processamento interno completo, do crescimento do cristal ao polimento. Além do 4H-SEMI, também oferecemos substratos de SiC 4H-N, 4H/6H-P e 3C-SiC, suportando diversas inovações em semicondutores e optoeletrônica.
Horário da publicação: 08/08/2025